專利名稱：太陽能電池板冷卻系統(tǒng)和太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池板冷卻系統(tǒng)和一種太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能電熱聯(lián)用技術(shù)是一種集太陽光伏發(fā)電與光熱利用于一體的新型太陽能綜合利用技術(shù)。從實現(xiàn)太陽能利用效率提高及擴大推廣的角度而言，該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)品化將是促使太陽能利用技術(shù)升級、完善的重要驅(qū)動力。目前，太陽能電熱聯(lián)用技術(shù)中的熱利用主要以液冷和空冷兩種方式。液冷型太陽能電熱聯(lián)用的集熱器主要采用金屬管路或橡塑管路中載有流動的液體來對電池板進行冷卻，流動的液體帶走電池板接受太陽照射產(chǎn)生的熱量，降低電池背板的溫度從而提升了電池板的發(fā)電效率，產(chǎn)生電熱聯(lián)產(chǎn)的性能?？绽湫吞柲茈姛崧?lián)用采用空腔形式，利用空氣冷卻電池板，達到熱電聯(lián)產(chǎn)的目的。上述技術(shù)方案中，液體、氣體在管路或空腔中流動需要消耗較大動力，這影響了太陽能電熱聯(lián)用的整體性能的提高。另外，由于集熱裝置管路或空腔不具有等溫性，還可導(dǎo)致電池板背板受熱不均勻，影響電池板的使用壽命。并且上述技術(shù)方案集熱效率低，即冷卻效^^^ ο

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題的至少一個方面，提出本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，包括至少一根熱管，每一根熱管形成一個封閉的內(nèi)腔，內(nèi)腔內(nèi)容納有熱傳導(dǎo)介質(zhì)，且每一根熱管包括吸熱段和放熱段，其中，吸熱段與太陽能電池板的背板進行熱交換；冷卻裝置，放熱段與冷卻裝置進行熱交換，其中在放熱段與吸熱段之間形成熱傳導(dǎo)介質(zhì)的循環(huán)流動?？蛇x地，每一根熱管包括從熱管的管體延伸的導(dǎo)熱片，導(dǎo)熱片的一側(cè)貼靠在背板上，熱管的管體設(shè)置在與所述一側(cè)相對的另一側(cè)，且導(dǎo)熱片在吸熱段上沿?zé)峁艿目v向方向延伸。有利地，在包括多根熱管的情況下，相鄰熱管之間的導(dǎo)熱片相鄰或彼此接觸?？蛇x地，太陽能電池板冷卻系統(tǒng)還包括固定墊，固定到太陽能電池板的背板上， 其中，吸熱段由固定墊固定在背板上，且固定墊形成背板與吸熱段之間的熱傳遞通道。有利地，固定墊上與所述背板相對的一側(cè)設(shè)置有多個固定孔或固定槽，每一根熱管適于插入到對應(yīng)的一個固定孔或固定槽內(nèi)且與固定孔或固定槽的內(nèi)壁形成導(dǎo)熱接觸。進一步地，每一個固定孔或固定槽的內(nèi)壁上設(shè)置有多個導(dǎo)熱彈片，該導(dǎo)熱彈片固定熱管且與熱管的外壁形成熱傳遞?？蛇x地，每一根熱管具有扁平的矩形橫截面，且所有熱管的吸熱段的導(dǎo)熱面積大的一側(cè)以貼靠的方式固定在背板上。可選地，所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)為水或甲醇，且所述熱管的管殼材料為銅、鎳或不銹鋼。有利地，所述吸熱段為蒸發(fā)段、且所述冷卻段為冷凝段，在蒸發(fā)段中，熱傳導(dǎo)介質(zhì)吸熱而由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài)而向冷凝段流動，在冷凝段中，變?yōu)闅鈶B(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)遇冷放熱相變?yōu)橐簯B(tài)而向蒸發(fā)段流動。有利地，太陽能電池板冷卻系統(tǒng)還包括保溫層，所述熱管設(shè)置在保溫層與背板之間。有利地，在包括多根熱管的情況下，多根熱管為重力熱管，且長度相同、等距離平行間隔開地設(shè)置在背板上。進一步地，多根熱管的與背板換熱的吸熱段的長度相同。每一根熱管也可以為U形熱管。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了一種太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，包括太陽能電池組件，包括太陽能電池板；以及上述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中所述冷卻裝置為水箱， 放熱段延伸到水箱內(nèi)以與水箱內(nèi)的水進行熱交換。通過下文中參照附圖對本發(fā)明所作的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將顯而易見，并可幫助對本發(fā)明有全面的理解。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)的橫截面示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱管和熱管支撐裝置的橫截面示意圖；圖3為圖1中的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)一個示意圖，其中示出了熱管與冷卻裝置；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的示意圖；圖5為熱管的放熱段與水箱之間的密封用塑膠圈的示例性示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。如圖1-3中所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)包括至少一根熱管1，每一根熱管1形成一個封閉的內(nèi)腔，內(nèi)腔內(nèi)容納有熱傳導(dǎo)介質(zhì)，且每一根熱管1 包括吸熱段2和放熱段3，其中，吸熱段2與太陽能電池板10的背板4進行熱交換；冷卻裝置5，放熱段3與冷卻裝置5進行熱交換，其中在放熱段3與吸熱段2之間形成熱傳導(dǎo)介質(zhì)的循環(huán)流動。因為本發(fā)明中采用了熱管1來吸收太陽能電池板產(chǎn)生的熱量，不僅克服或緩解了太陽能電池組件因溫度升高而降低其光電轉(zhuǎn)換效率以及影響太陽能電池組件的使用壽命的問題，而且避免了使用專門的泵或其它動力來實現(xiàn)熱傳導(dǎo)介質(zhì)的流動(即不需要外界提供專門的動力，避免了過多的能量消耗)，從而進一步提高了太陽能的利用效率。采用熱管冷卻的方式，熱管集熱啟動快，集熱效率高，即冷卻效果較采用金屬管路或橡塑管路明顯。這里的熱傳導(dǎo)介質(zhì)可以為水或甲醇，且熱管1的管殼材料相應(yīng)地為銅、鎳或不銹鋼。甲醇的工作溫度為_45°C _120°C，水的工作溫度為5°C -230°C。熱管1可以采用不同的方式安裝到背板4上。例如，每一根熱管1可以包括從熱管1的管體延伸的導(dǎo)熱片(未示出)，導(dǎo)熱片的
5一側(cè)貼靠在背板4上，熱管1的管體設(shè)置在與所述一側(cè)相對的另一側(cè)，且導(dǎo)熱片在吸熱段2 上沿?zé)峁?的縱向方向延伸。在包括多根熱管的情況下，相鄰熱管1之間的導(dǎo)熱片可以相鄰或彼此接觸。這里的導(dǎo)熱片直接與背板4實現(xiàn)熱交換，同時還增加了熱管1與背板4之間的換熱面積。在利用導(dǎo)熱膠將導(dǎo)熱片固定在背板4上的情況下，導(dǎo)熱片還可以起到了固定熱管1的管體的作用。再例如，太陽能電池板冷卻系統(tǒng)可以包括獨立于熱管的熱管固定裝置。如圖1-2 中所示，可以包括固定墊6，其固定到太陽能電池板的背板4上，其中，吸熱段2由固定墊6 固定在背板4上，且固定墊6形成背板4與吸熱段2之間的熱傳遞通道。如圖2中所示，固定墊6上與背板4相對的一側(cè)設(shè)置有多個固定孔，每一根熱管適于插入到對應(yīng)的一個固定孔內(nèi)且與固定孔的內(nèi)壁形成導(dǎo)熱接觸。這里的固定孔也可以為固定槽。有利地，為了實現(xiàn)熱管1與固定墊6之間的有效熱傳遞，每一個固定孔或固定槽的內(nèi)壁上設(shè)置有多個導(dǎo)熱彈片，該導(dǎo)熱彈片固定熱管且與熱管的外壁形成熱傳遞，這樣，導(dǎo)熱彈片不僅可以本身作為熱傳遞路徑，而且，還可以將熱管1的外壁推靠在固定孔或固定槽的內(nèi)壁上以提高傳熱效率。 可以利用導(dǎo)熱膠將固定墊6固定在背板4上。盡管沒有示出，但是，每一根熱管1可以具有扁平的矩形橫截面，且所有熱管1的吸熱段2的導(dǎo)熱面積大的一側(cè)以貼靠的方式固定在背板4上。有利地，吸熱段2為蒸發(fā)段、且冷卻段3為冷凝段，在蒸發(fā)段中，熱傳導(dǎo)介質(zhì)吸熱而由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài)而向冷凝段流動，在冷凝段中，處于飽和狀態(tài)的氣態(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)遇冷放熱相變?yōu)橐簯B(tài)而向蒸發(fā)段流動。在這種情況下，熱管1中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)以相變的方式吸熱和放熱，從而熱管1可以具有等溫特性。熱管1中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)在相同溫度下吸熱和放熱時，有利于太陽能電池板的受熱均勻。如圖1中所示，太陽能電池板冷卻系統(tǒng)還包括保溫層7，熱管1設(shè)置在保溫層7與背板4之間。例如，在固定墊4后面加一金屬外皮的保溫層使整個太陽能電池板冷卻系統(tǒng)模塊化，并減少了外界對熱管1集熱、傳熱的影響。另外，如圖3中所示，在包括多根熱管的情況下，多根熱管1為重力熱管，且長度相同、等距離平行間隔開地設(shè)置在背板上。有利地，多根熱管1的與背板4換熱的吸熱段2的長度相同。這樣的布置不僅有利于太陽能電池板背板的受熱均勻，也有利于熱管1受熱均勻。盡管在圖中沒有示出，但是，熱管1也可以是其它的形狀。例如，熱管1可以是U 形熱管，該U形熱管的U形部或兩端都可以作為放熱段或吸熱段，優(yōu)選地，U形熱管的U形部作為放熱段，而U形熱管的兩個平行延伸段可以形成吸熱段。本說明書中對重力熱管的布置方式或固定方式也可以應(yīng)用于U形熱管。如圖4中所示，本發(fā)明還涉及一種太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其包括太陽能電池組件 8，包括太陽能電池板；以及上述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中冷卻裝置5為水箱，放熱段3延伸到水箱內(nèi)以與水箱內(nèi)的水進行熱交換。在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中，將太陽能電池組件和太陽能集熱器(對應(yīng)于上述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng))結(jié)合起來，同時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，提高了太陽能的總利用效率。下面以圖3、4為例對太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)進行說明。熱管1的冷卻裝置5為水箱，水箱內(nèi)有流動著的水。隨著太陽能電池板溫度的升高，熱管1內(nèi)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)在蒸發(fā)段受熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，蒸發(fā)段在太陽能電池板的背板上等距離間隔開地平行排列。在冷凝段，氣態(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)遇冷放熱相變?yōu)橐簯B(tài)，回流到蒸發(fā)段，再次吸熱相變。由于熱管1內(nèi)熱傳導(dǎo)介質(zhì)的吸熱，太陽能電池板的溫度降低，從而使得太陽能電池板的發(fā)電效率因溫度降低而得到提升。故此系統(tǒng)可實現(xiàn)發(fā)電、集熱一體化，提升了系統(tǒng)太陽能綜合利用效率。如圖5中所示，熱管1的放熱段3通過水箱上的開口延伸到水箱內(nèi)，熱管1的放熱段3與水箱的開口之間用塑膠圈8連接，保證兩者結(jié)合緊密，以防止漏水并進行保溫。隨著放熱段3的形狀不同，開口的形狀也可不同，相應(yīng)地，塑膠圈8的形狀也可以不同。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行變化，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，包括至少一根熱管，每一根熱管形成一個封閉的內(nèi)腔，內(nèi)腔內(nèi)容納有熱傳導(dǎo)介質(zhì)，且每一根熱管包括吸熱段和放熱段，其中，吸熱段與太陽能電池板的背板進行熱交換； 冷卻裝置，放熱段與冷卻裝置進行熱交換， 其中在放熱段與吸熱段之間形成熱傳導(dǎo)介質(zhì)的循環(huán)流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中每一根熱管包括從熱管的管體延伸的導(dǎo)熱片，導(dǎo)熱片的一側(cè)貼靠在背板上，熱管的管體設(shè)置在與所述一側(cè)相對的另一側(cè)，且導(dǎo)熱片在吸熱段上沿?zé)峁艿目v向方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中 包括多根熱管，且相鄰熱管之間的導(dǎo)熱片相鄰或彼此接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，還包括 固定墊，固定到太陽能電池板的背板上，其中，吸熱段由固定墊固定在背板上，且固定墊形成背板與吸熱段之間的熱傳遞通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中固定墊上與所述背板相對的一側(cè)設(shè)置有多個固定孔或固定槽，每一根熱管適于插入到對應(yīng)的一個固定孔或固定槽內(nèi)且與固定孔或固定槽的內(nèi)壁形成導(dǎo)熱接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中每一個固定孔或固定槽的內(nèi)壁上設(shè)置有多個導(dǎo)熱彈片，該導(dǎo)熱彈片固定熱管且與熱管的外壁形成熱傳遞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中每一根熱管具有扁平的矩形橫截面，且所有熱管的吸熱段的導(dǎo)熱面積大的一側(cè)以貼靠的方式固定在背板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)為水或甲醇，且所述熱管的管殼材料為銅、鎳或不銹鋼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中所述吸熱段為蒸發(fā)段、且所述冷卻段為冷凝段，在蒸發(fā)段中，熱傳導(dǎo)介質(zhì)吸熱而由液態(tài)相變?yōu)闅鈶B(tài)而向冷凝段流動，在冷凝段中，變?yōu)闅鈶B(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)遇冷放熱相變?yōu)橐簯B(tài)而向蒸發(fā)段流動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，還包括保溫層，所述熱管設(shè)置在保溫層與背板之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中包括多根熱管，所述多根熱管為重力熱管，且所述多根熱管長度相同、等距離平行間隔開地設(shè)置在背板上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中 多根熱管的與背板換熱的吸熱段的長度相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，其中 每一根熱管為U形熱管。
14.一種太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，包括太陽能電池組件，包括太陽能電池板；以及根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的太陽能電池板冷卻系統(tǒng)， 其中所述冷卻裝置為水箱，放熱段延伸到水箱內(nèi)以與水箱內(nèi)的水進行熱交換。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其中放熱段通過水箱上的開口延伸到水箱內(nèi)，且放熱段與開口之間用塑膠圈連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池板冷卻系統(tǒng)，包括至少一根熱管，每一根熱管形成一個封閉的內(nèi)腔，內(nèi)腔內(nèi)容納有熱傳導(dǎo)介質(zhì)，且每一根熱管包括吸熱段和放熱段，其中，吸熱段與太陽能電池板的背板進行熱交換；冷卻裝置，放熱段與冷卻裝置進行熱交換，其中在放熱段與吸熱段之間形成熱傳導(dǎo)介質(zhì)的循環(huán)流動。本發(fā)明還涉及一種包括上述太陽能電池板冷卻系統(tǒng)的太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，其中所述冷卻裝置為水箱，放熱段延伸到水箱內(nèi)以與水箱內(nèi)的水進行熱交換。
文檔編號H01L31/058GK102544169SQ20101060275
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者徐治猛, 方振雷 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司, 新奧能源服務(wù)有限公司