[發(fā)明專利]一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置

在審

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• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105763155A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 律寶瑩;陳薩如拉;楊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 天津商業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H02S20/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 仝林葉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱能工程領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置。

背景技術(shù)

在能源環(huán)境與安全面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)的當(dāng)下，太陽能光伏發(fā)電作為一種具有清潔、環(huán)保特點(diǎn)的可再生能源技術(shù)得到了越來越廣泛的關(guān)注。光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用受到城市中密集的建筑群、土地資源稀缺等因素嚴(yán)重限制的背景下，近年來水上光伏發(fā)電系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，通過將光伏板安裝在水面上進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)措施以解決光伏發(fā)電與土地占用之間的矛盾問題。同時(shí)，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度過高時(shí)，電池溫度過高、發(fā)電效率過低一直是阻礙光伏發(fā)電進(jìn)一步發(fā)展的不利影響。目前施用于光伏冷卻的散熱技術(shù)主要還是以自然對流冷卻或強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷為主。自然對流冷卻具有結(jié)構(gòu)簡單、初始投資少的優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)自然對流的表面自然對流換熱系數(shù)較小，散熱能力在很大程度上無法滿足要求；強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷通過風(fēng)機(jī)或水泵驅(qū)動空氣或水強(qiáng)制流過光伏板表面以對流換熱的方式帶走光伏板的熱量，而風(fēng)機(jī)或水泵所耗的功大多以犧牲光伏模塊自身的功率輸出為代價(jià)，整體功率輸出提升作用并不明顯。因此以上兩種冷卻方式具有冷卻效率低、耗功多和系統(tǒng)發(fā)電效率提升不明顯等缺陷。因此，如何能提高光伏板冷卻效率，減少光伏冷卻自身的寄生功率耗散，進(jìn)一步提升光電轉(zhuǎn)化效率，成為國內(nèi)外研究光伏冷卻問題的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)的一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置，其特征是，由光伏板、多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)、支架、底座和水池組成；所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)由底板、肋柱以及頂板組成，所述肋柱按照矩陣交錯排布在底板與頂板之間，所述光伏板背面固定于頂板；所述頂板、肋柱的上半部分和光伏板位于水面上，所述肋柱的下半部分和底板置于水中；所述底板與支架的上端固定，所述支架的下端與位于水池底部的底座固定。

所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)由金屬粉末燒結(jié)而成，也可由高分子聚合物、分子篩、多孔絲網(wǎng)或多孔磚構(gòu)成，所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)的孔隙率為10％-95％。

所述肋柱可為矩形肋或柱狀肋。

本發(fā)明的特點(diǎn)以及產(chǎn)生的有益效果是：通過采用相變蒸發(fā)冷卻太陽能光伏電池，能夠大幅降低電池的傳熱熱阻，提升電池的效率及使用壽命；而光伏板的背面設(shè)置的多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)，一方面起到了維持相變蒸發(fā)過程的作用，一方面能夠避免傳統(tǒng)風(fēng)冷及水冷冷卻不均勻現(xiàn)象，使得光伏板能夠得到較為均勻的冷卻；整個(gè)冷卻散熱過程中無需耗功，屬于被動式冷卻散熱裝置，技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高；此外，肋柱不僅起到水分傳輸?shù)淖饔?，同時(shí)還起到了空氣擾流以及擴(kuò)展蒸發(fā)相變界面區(qū)域的作用，達(dá)到了強(qiáng)化傳熱的目的；多孔蒸發(fā)裝置既起到了支撐光伏板作用，同時(shí)達(dá)到了冷卻光伏板的目的，簡化了裝置的復(fù)雜程度及現(xiàn)場施工難度；

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置示意圖；

圖2所示為本發(fā)明一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置中多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1.光伏板，2.多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)，3.支架，4.底座，5.水池。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

請參閱圖1—圖2，本發(fā)明一種被動式水面光伏冷卻散熱裝置由所述光伏板1、多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)2、支架3、底座4、水池5組成。所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)2由所述底板21、肋柱22以及頂板23組成，所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)2可由金屬粉末燒結(jié)而成，也可由高分子聚合物、分子篩、多孔絲網(wǎng)或多孔磚構(gòu)成，所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)2的孔隙率為10％-95％。所述肋柱22按照矩陣交錯排布在所述底板21與所述頂板23之間，所述肋柱22可為矩形肋或柱狀肋，所述肋柱22具有強(qiáng)化蒸發(fā)和對流換熱的作用，所述光伏板1背面通過粘膠、卡扣或螺栓固定的方式緊貼于所述頂板23。所述頂板23及所述肋柱22的上半部分與所述光伏板1位于水面上，所述肋柱22的下半部分與所述底板21置于水中。所述底板21與所述支架3的上端通過卡扣或螺栓連接，所述支架3的下端與位于所述水池5底部的所述底座4相連，所述支架3和所述底座4對所述光伏板1和所述多孔蒸發(fā)結(jié)構(gòu)2起到固定和支撐作用。