[發明專利]一種太陽能光伏光熱集熱裝置

有效

• 申請號: 201811034801.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108895683B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 陳永平;陳瑩瑩;劉向東;徐路遙
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F24S20/25
• 分類號: F24S20/25;F24S70/20;F24S80/30
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

一種太陽能光伏光熱集熱裝置，屬于太陽能光伏設備技術領域，由玻璃蓋板、太陽能電池板、多功能粘結層、變截面流道集熱板、冷、熱流體聯箱以及保溫外殼構成，太陽能電池板與變截面流道集熱板之間通過多功能粘結層層壓連接。變截面流道集熱板含有多條相互并聯的變截面流體通道，變截面流體通道內布置有面密度梯度變化的微肋群，冷、熱流體聯箱置于保溫外殼內部空間的兩端并分別通過流體進、出管與變截面流道集熱板連通；本裝置實現了工質流動方向上的均勻換熱和強化傳熱；微肋群表面經流動減阻處理，有效降低其引入的流阻增大效應；改性合成膠膜使裝置的換熱性能和運行可靠性得到了提升。

技術領域

本發明屬于太陽能光伏設備技術領域，涉及一種太陽能光伏光熱集熱裝置，具體的說是涉及一種用于太陽能光能與熱能綜合利用系統的太陽能光伏光熱集熱裝置。

背景技術

太陽能是一種環境友好型可再生能源，這使得太陽能光伏發電在世界范圍內得到了廣泛運用。但是，普通的光伏電池只能將4%～17%的太陽輻射能轉化為電能，扣除反射部分，有超過50%的太陽能被轉換為熱能，光電轉化效率較低；同時，光伏電池釋放的熱量直接導致其工作溫度不斷攀升，最高可達80多攝氏度。研究表明，電池溫度的上升將使其效率按照每攝氏度0.4%的速度下降；此外，光伏電池組件長期工作在高溫狀態下所產生的熱應力會導致組件模塊結構的永久性損壞，影響光伏發電運行的可靠性。

為了提高太陽能發電的整體能源利用效率，太陽能光能與熱能綜合利用系統應運而生。該系統是在傳統的光伏電池背面鋪設冷卻介質流道，通過冷卻介質(如水、空氣等)的強制對流換熱帶走熱量，降低太陽能電池板的溫度水平，提高發電效率。同時，將冷卻介質帶走的熱量通過某種形式加以利用，從而實現太陽能光能與熱能的綜合利用。值得注意的是，該系統中承擔光伏電池冷卻及熱量回收任務的核心部件稱之為光伏光熱集熱器，其換熱性能直接影響著太陽能光能與熱能綜合利用系統的能源利用效率。然而，傳統的平行均勻通道平板型集熱器未考慮到流體介質入口至出口溫度上升帶來的換熱能力不均的問題，從而造成光伏電池板幅面內溫度不均甚至局部熱點的產生，對光伏電池組件的發電效率和可靠性帶來負面影響。再者，集熱器通道內的流體強制對流換熱性能也亟待提升。另外，太陽能光能與熱能綜合利用系統通常采用EVA膠膜耦合TPT絕緣材料作為界面材料對光伏電池板與集熱板進行粘結，但是EVA膠膜還存在著耐熱性能和導熱性能差的問題，對電、熱綜合利用效率和集熱器運行可靠性產生不利影響。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種結構緊湊、工作可靠、安裝維護方便的太陽能光伏光熱集熱裝置，該裝置能有效改善太陽能光伏電池板幅面溫度均勻性并提升太陽能光能與熱能綜合利用系統的能源利用效率。

本發明的技術方案是：一種太陽能光伏光熱集熱裝置，包括保溫外殼，支架，太陽能電池板，設置在太陽能電池板上的玻璃蓋板，設置在保溫外殼一端的冷流體聯箱，以及設置在保溫外殼另一端的熱流體聯箱；其特征在于：所述保溫外殼內還設有變截面流道集熱板，所述變截面流道集熱板由蓋板、微肋群和底板構成，所述蓋板與底板相夾形成流動換熱腔體，所述流體換熱腔體由若干條相互并聯的流體通道組成，每條所述流體通道的入口端均通過流體進口管與冷流體聯箱相連接，每條所述流體通道的出口端均通過流體出口管與熱流體聯箱相連接，每條所述流體通道的截面積沿工質流動方向呈遞減式變化；所述微肋群連接設置在蓋板和底板之間，所述微肋群由多排微肋組成，相鄰兩排微肋相互交錯設置，所述微肋群的面密度沿工質流動方向呈線性增加；所述變截面流道集熱板通過多功能粘接層與太陽能電池板層壓連接，所述多功能粘接層由TPT絕緣層和設置在TPT絕緣層正反面的膠膜層構成。

所述流體通道的橫截面為矩形，流體通道的截面積沿工質流動方向線性減小。

所述流體通道的入口端與出口端的橫截面積之比介于2～5之間。

所述微肋群的面密度沿工質流動方向線性增大，微肋的高度與流體通道截面的高度變化相匹配。