[發明專利]平板熱管光伏光熱一體化集熱器

在審

• 申請號: 201510905270.1
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105356845A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 李金平;孔瑩;馮榮;張學民;黃娟娟;王英梅;鄭健;任海偉;南軍虎;張東
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H02S40/44;F24J2/32
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及一種太陽能發電集熱裝置，具體涉及一種平板熱管光伏光熱一體化集熱器。

背景技術

太陽能光伏光熱一體化集熱器是將光伏發電和太陽能集熱器結合起來，發電和集熱同時進行，既提高了光伏組件的發電效率又利用了光伏組件吸收的熱量，同時還節省了空間，為戶用太陽能利用系統以及分布式供能系統在結構上的高度集成提供了一個新的途徑。而熱管型光伏光熱一體化集熱器由于其導熱速率快、均溫性好等特點，使其具有極廣泛的應用前景。

但傳統熱管型光伏光熱一體化集熱器所采用的熱管中，工質蒸氣在上升過程中會與沿壁面回流的工質液體相接觸，除了有可能達到熱管的攜帶極限從而使熱管的工作性能大大降低之外，還會造成工質蒸氣從蒸發段到冷凝段溫度提高幅度很小的問題，這雖然有利于光伏板性能的穩定，但同時也會影響熱管與冷卻流體間的換熱。因此，如何在降低光伏板溫度的同時提高進入熱管冷凝段時的蒸氣溫度是一個亟需解決的問題。

另外，對于傳統的熱管型光伏光熱一體化集熱器，由于太陽輻照強度在一年中的變化幅度比較大，因此所采用的熱管的充液量不宜過小，而當熱管的充液量較大時，如果蒸發段熱流密度較大，會產生多種極限問題，特別是攜帶極限和沸騰極限，這些極限問題都限制了熱管型光伏光熱一體化集熱器性能的進一步提升；當北方冬季室外溫度較低、徑向熱流密度較小時，由于熱管底部的工質液體量大且過冷，蒸發速率較慢，因而集熱器啟動速度較慢，從而影響光伏光熱一體化集熱器冬季的集熱效率。因此，如何在盡量避免熱管的各種極限問題的同時，提高冬季熱管型光伏光熱一體化集熱器的啟動速度是一個值得研究的問題。

由此可見，傳統熱管在應用于光伏光熱一體化系統時，不應當僅僅是將傳統熱管與光伏發電系統簡單的拼湊在一起，而應該結合太陽輻照強度在一年中變化范圍較大以及熱管蒸發段受熱面積較大等特點，對熱管進行結構上的改造，以使其性能符合光伏光熱一體化系統的需求。

發明內容

本發明的目的是保證熱管對光伏組件的冷卻及均溫效果的前提下提高熱管內工質蒸氣進入冷凝段的溫度。

本發明是平板熱管光伏光熱一體化集熱器，從頂層到底層依次為封裝玻璃1、空氣層2、太陽能電池片3、選擇性涂層5及黑色涂層6、平板熱管7、保溫層8以及防護背板9，各部分通過支撐框架10固定在一起，所述平板熱管7的蓋板7-1表面分為上下兩部分，靠近熱管蒸發段底部的部分覆蓋太陽能電池片3且表面涂抹一層選擇性涂層5，靠近熱管蒸發段上部的部分表面涂抹一層黑色涂層6作為集熱區13直接接受太陽輻射。

本發明與背景技術相比，具有的有益效果是：光伏光熱一體化集熱器在電池板上方設置一集熱區可以進一步提高蒸氣進入冷凝段的溫度，而不受限于電池板背面的溫度，就夏季而言，可制取更高溫度的熱水；就冬季而言，也可滿足日常用戶對熱水溫度的要求。另一優點是采用內置橫向隔板的平板熱管，能夠使集熱器在冬季溫度較低、徑向熱流密度較小時，蒸發段底部僅有靠近熱管上蓋板的一部分工質受熱蒸發，因此提高了蒸發率，從而提高了冬季集熱器的啟動速度。

附圖說明

圖1為平板熱管光伏光熱一體化集熱器的側視剖視圖；圖2為平板熱管光伏光熱一體化集熱器的結構主視圖；圖3為圖2中A-A向的剖視圖；圖4為圖2中B-B向的剖視圖。附圖標記及對應名稱為：封裝玻璃1，空氣2，乙烯與醋酸乙烯共聚3，平板熱,4，選擇性涂層5，黑色涂層6，平板熱7，蓋板7-1，槽道7-2，橫向隔板7-3，支撐隔板7-4，保溫層8，防護背板9，支撐框架10，冷卻管套管11，冷卻管12，集熱區13。

具體實施方式

本發明的技術結構是：從頂層到底層依次為封裝玻璃、空氣層、太陽能電池片、選擇性涂層及黑色涂層、平板熱管、保溫層以及防護背板，各部分通過支撐框架固定在一起，所述平板熱管的蓋板表面分為上下兩部分，靠近熱管蒸發段底部的部分覆蓋太陽能電池片且表面涂抹一層選擇性涂層，靠近熱管蒸發段上部的部分表面涂抹一層黑色涂層作為集熱區直接接受太陽輻射，所述平板熱管由熱管蓋板與單排并列的若干個獨立的槽道構成，各槽道之間由支撐隔板間隔開，每一個槽道內均有一個平行于熱管底面的橫向隔板，所述平板熱管自蒸發段底部向冷凝段方向厚度逐漸增大。