[实用新型]一种采用热管冷却的平板型太阳能光伏电-热转换装置

说明书

技术领域：

本实用新型的名称是一种采用热管冷却的平板型太阳能光伏电-热转换装 置，属太阳能光伏电-热利用工程领域。

背景技术：

在太阳能的热利用方式中，太阳能的光伏电利用是目前较常见的一种方式 之一。目前对太阳能的光伏电利用已有较多研究，但太阳能的光伏电利用效率 低，一般只有10～20％，因此在太阳能的光伏电转换过程中，一方面会造成很 大的太阳能的热能浪费，同时没有转换成电能的热能也会造成光伏电池温度的 升高，而根据研究，太阳能光伏电池的转换效率随着转换温度的升高而降低， 从而更加不利于太阳能的光伏电转换，据研究，这种多余的热量对太阳能光伏 电池的加热会造成转换效率下降3～6％，因此有必要进行冷却，通过冷却，一 方面可以提高太阳能的光电转换效率，另一方面通过一定的冷却方式把多余的 热量回收起来加以热利用，如制冷、加热、脱盐和产生蒸汽等，因此就出现了 太阳能的光伏电-热转换装置和系统。

从国内外文献和专利授权情况来看，目前采用的太阳能光伏电转换过程的 冷却系统，大多为强制对流冷却和自然对流冷却两种方式，其中利用水和空气 的强制对流冷却被证明为目前较为有效的方式。然而应当指出的是，冷却介质 在流动过程在吸收太阳能光伏电池板的热量后其温度上升，而由太阳辐射的等 热流密度性、冷却流体分布的不均匀性和太阳能光伏电-热系统内部传热的复 杂性(存在导热、对流和辐射换热三种热量传递方式)，此时太阳能光伏电池板 的温度不应该是均匀的，也即太阳能光伏电池的工作温度在沿着流体的流动方 向上应该是增加的，因此导致太阳能光伏电池板上的太阳能光伏电池冷却效果 不均，有时甚至会产生“热点”问题，这对提高太阳能光伏电池的光电转换效 率是不利的；同时由于太阳能光伏电池工作温度的不均匀性，对太阳能光伏电 -热系统工作温度的调节也带来了不方便；另外，传统的冷却方式在采用诸如空 气等类的冷却介质时，由于要提高冷却效果需采用强化传热的措施，而目前采 用的在冷却介质通道内加装肋片等方式，很显然会增加系统的复杂性和投资成 本，这对太阳能光伏电-热系统经济性能的改善也是不利的。因此有必要采用 一种新的冷却方式，既能达到高效冷却效果，又能保持太阳能光伏电池板上的 每个太阳能光伏电池的工作温度均匀一致，且工作温度调节方便，这对提高太 阳能光伏电-热系统的整体性能，特别是太阳能的光电转换性能是非常有利的。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高效的采用热管冷却的平板型太 阳能光伏电-热转换装置。一方面充分利用热管工作时的等温性能以及工作温 度的方便可调性，另一方面利用热管本身的高效传热性能以及在管外容易加装 翅片强化传热的特点，不仅可以解决光伏电-热系统中的太阳能光伏电池板温 度不均匀和“热点”问题，提高光伏电-热系统的转换效率和安全性能，而且 还可实现太阳能光伏电池工作温度的方便可调性。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

主要由太阳能光伏电池模块1、太阳能光伏电池板2、玻璃盖板7、玻璃侧 封6、吸液芯热管4、导热材料3、吸液芯热管蒸发段保温材料5、吸液芯热管 绝热段保温材料8、冷却流体通道12、冷却流体进口联箱13、冷却流体出口联 箱10、冷却流体进口接管14和冷却流体出口接管9组成的一种采用热管冷却的 平板型太阳能光伏电-热转换装置，其特征在于：玻璃盖板7和玻璃侧封6组 成具有温室效果的封闭空间，太阳能光伏电池模块1在太阳能光伏电池板2上 呈规则的矩形排列方式，在每排太阳能光伏电池模块1下面布置吸液芯热管4 的蒸发段，吸液芯热管4的蒸发段与太阳能光伏电池板2紧密接触，两者之间 充满导热性能优良的导热材料3；在吸液芯热管4蒸发段和导热材料3周围布置 有吸液芯热管蒸发段保温材料5；在吸液芯热管4的冷凝段外表面布置有径向翅 片11；在吸液芯热管的蒸发段和冷凝段之间留有绝热段，且吸液芯热管绝热段 外表面布置有吸液芯热管绝热段保温材料8，吸液芯热管的冷凝段布置在冷却流 体通道12中；冷却流体通道进口端布置有冷却流体进口联箱13和冷却流体进 口接管14；冷却流体通道出口端布置有冷却流体出口联箱10和冷却流体出口接 管9。

本实用新型在吸液芯热管的冷凝段外表面布置有径向翅片11以有效改善冷 却流体的传热效果，并且整个装置为更好地接受太阳辐射可采用吸液芯热管4 的蒸发段在下、冷凝段在上的倾斜布置。