[實用新型]一種基于相變熱管理的光伏光熱集熱器

有效

• 申請號: 201621315829.1
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN206250210U
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 袁艷平;楊曉嬌;孫亮亮;曹曉玲;余南陽
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01L31/0525
• 分類號: H01L31/0525
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本實用新型具體涉及一種基于相變熱管理的光伏光熱集熱器 。

背景技術

“哥本哈根會議”的召開，標志著“降耗減排”已經成為全球共識，開發可再生的替代能源受到了越來越多人的關注。陽光——太陽能是人類最原始的能源，太陽能作為一種綠色可再生能源，其開發應用已經成為世界能源體系的重要一環。與傳統化石能源相比，太陽能具有資源豐富，儲量“無限性”、存在普遍性、利用清潔性和巨大的經濟效益等優勢。

太陽能光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。然而在太陽能光伏利用方面仍然存在亟需解決的問題：太陽能光伏發電技術在運行過程中，照射在光伏組件上的太陽能只有能量大于其半導體材料的禁帶寬度部分的光子能量能夠轉換為電能，其他不會轉化為電能輸出，而這部分未經轉換的能量會造成光伏組件溫度升高，進而導致其光電轉換效率降低。為了使電池效率保持在比較高的水平，需要控制光伏組件溫度在一定范圍內。

現有技術中常規方法是通過傳熱媒介(水、空氣或制冷劑)將光伏組件產生的多余熱量帶走。空氣作為傳統換熱流體，由于它密度、比熱及導熱系數均較小，光伏光熱空氣集熱器的發電效率與集熱效率都不高。光伏光熱水集熱器能有效克服空氣集熱器的一些缺陷，但光伏光熱效率也僅有少許提升。這主要是由于在運行過程中，集熱板溫度在不斷提升，而水的換熱能力是有限的。為了持續降低集熱板溫度，在其下方安裝蒸發盤管，該方法盡管能有效提升系統效率，但存在易泄露、蒸發盤管占地面積大等問題不容忽視。

為了克服以上技術問題，亟需一種運行過程中具有熱量管理功能的光伏光熱集熱器。

實用新型內容

基于上文所述，本實用新型為克服上述技術問題提供一種光伏光熱集熱器，本實用新型在常規水冷型光伏光熱集熱器的基礎上引入相變材料，通過合理設計結構，使得相變材料能夠通過蓄熱和放熱提高光伏光熱集熱器的性能。

為實現上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于相變熱管理的光伏光熱集熱器，包括框體，其內部具有容納空間，玻璃蓋板和背封板安裝于所述容納空間內，所述框體、所述玻璃蓋板和所述背封板之間形成第一密封空間，所述第一密封空間內朝向所述玻璃蓋板表面由上至下依次設有光伏組件和液體流質型換熱組件；

其中，光伏組件包括：玻璃封裝層、設置于EVA填充層內的太陽能電池片和光伏背板；

液體流質型換熱組件包括：若干個換熱管以及設置于框體上與所述換熱管連通的工作流體入口和工作流體出口；

所述框體、所述光伏組件和所述玻璃蓋板之間形成第二密封空間，所述密封空間內充有空氣；所述光伏背板通過導熱硅膠層與集熱板緊密粘結以實現熱傳導，換熱管緊貼于集熱板中朝向所述背封板的表面，所述框體、所述集熱板、所述換熱管和所述背封板之間形成第三密封空間，所述第三密封空間填充有相變材料形成相變層。

進一步地，所述集熱板為銅板。

進一步地，所述相變層的材料為固液相變材料。

進一步地，所述背封板、所述相變層和所述框體之間形成第四密封空間，所述框體包括內層和外層，內層與外層之間以及所述第四密封空間均填充有保溫材料。

本實用新型有益效果是：在常規水冷型光伏光電集熱器的基礎上引入相變材料，通過合理設計結構，增加相變層協助液體流質型換熱組件提高換熱量，進而更為有效地降低光伏背板的溫度，提高太陽能電池的發電效率，從而克服現有光伏光熱集熱器換熱能力不足或增加的輔助換熱裝置存在缺陷；由于太陽能是一種非穩定性能源，相變材料作為一種高儲熱的材料用于太陽能熱利用能起到移峰填谷的作用，本實用新型光伏光熱集熱器的三種工作模式能夠滿足實際應用中不同使用階段、不同使用需求的換熱負荷要求，進而提高太陽能的綜合利用效率；此外，在低溫下相變材料能夠將儲存的熱量釋放以確保光伏光熱集熱器不會因溫度過低造成損壞，因此能夠相變層的增加能為集熱器提供低溫保護。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例所提供的集熱器的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例所提供的集熱器的A-A向剖視圖；

其中，1為玻璃蓋板，2為光伏背板，3為導熱硅膠層，4為銅板，5為相變層，6為換熱管，7為工作流體入口，8為工作流體出口，9為框體。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖，詳細描述本實用新型的技術方案：