專利名稱：一種基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽能利用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以燃煤、石油等為主的常規(guī)能源給環(huán)境和生態(tài)帶來了巨大壓力，更面臨著能源有限的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)，使得開發(fā)新能源和可再生清潔能源是全世界面臨的共同課題。其中光伏發(fā)電倍受矚目，但平板太陽能由于其半導(dǎo)體材料的利用量比較多、制作過程污染環(huán)境、成本過高等問題使得其發(fā)展受到了一定的限制。聚光光伏發(fā)電技術(shù)是用比較便宜的聚光器來代替昂貴的太陽電池，降低了成本，而且光電轉(zhuǎn)換效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平板太陽能電池，因此聚光光伏發(fā)電技術(shù)有很大的發(fā)展空間。但是由于相關(guān)技術(shù)的不成熟，聚光光伏系統(tǒng)目前還沒有大規(guī)模的安裝和使用。通過聚光器聚光太陽光使得電池片的溫度過高以及產(chǎn)生高溫而容易燒毀里面的電子器件，即面臨著散熱和防聚焦兩大難題。對于傳統(tǒng)的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)，一方面，一般采用被動散熱方式來解決散熱問題，但是散熱效果不理想，尤其是對于高倍的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)來說。主動散熱一般是采用水冷散熱方式，而且可以實(shí)現(xiàn)余熱的再利用，提高了太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此是很有潛力的、節(jié)能的一種冷卻方式。而現(xiàn)有的主動散熱方式，一般是將水管放置在箱體的外面，結(jié)構(gòu)比較笨重而且外觀不美觀，且需要定期的維護(hù)；另一方面，在箱體內(nèi)部放置防聚焦板可以解決防聚焦問題，但是現(xiàn)有的防聚焦板結(jié)構(gòu)厚重，且制造工藝難度大，用料多，生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型就在于針對上述現(xiàn)有聚光光伏發(fā)電技術(shù)存在的問題，而提供一種基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，其既解決了防聚焦和散熱問題，還能夠提供日常生活用熱水，充分利用了資源，避免了資源的浪費(fèi)。其技術(shù)解決方案如下一種基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，包括放置聚光光伏組件的箱體，箱體上部布置有聚光器，箱體下部對應(yīng)上述聚光器設(shè)置有太陽能電池片，在上述太陽能電池片下方設(shè)置有矩形散熱管，在太陽能電池片之間敷設(shè)有外表粗糙的水冷散熱微管； 在相鄰聚光器之間懸空設(shè)置有水冷卻管，上述矩形散熱管、水冷散熱微管及水冷卻管一端匯集后通過管路連通水源，另一端匯集后通過管路連通保溫水箱，上述連通水源的管路上設(shè)置有電磁閥，連通保溫水箱的管路上設(shè)置有溫控開關(guān)。這樣本實(shí)用新型在工作時，上述矩形散熱管、水冷散熱微管及水冷卻管可有效吸收箱體內(nèi)及太陽能電池片的多余熱量，當(dāng)水管中的水達(dá)到設(shè)定溫度時，溫控開關(guān)打開將熱水注入保溫水箱中，同時電磁閥打開補(bǔ)入冷水。聚光光伏系統(tǒng)的二極管和焊錫帶等電子器件通常設(shè)置在太陽能電池片之間，粗糙的水冷散熱微管設(shè)置在上面，有效的防止了聚光器聚光太陽光產(chǎn)生高溫而燒毀電子器件， 選擇微管可以增加表面積，粗糙的外表面設(shè)計可以進(jìn)一步增加表面積，有利于吸熱。所述的懸空的水冷卻管，放置在距離聚光器f/2 f4/5 (f為聚光器的焦距)處，且與聚光器平行，不能夠擋住聚光器照射到太陽能電池片上邊緣光線。它能夠充分吸收箱體內(nèi)部空氣的熱量，降低箱體內(nèi)部空氣的溫度，并可以防止太陽光焦斑的偏離而產(chǎn)生的破壞作用。與其他聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，具有如下有益效果(1)在聚光光伏組件的箱體內(nèi)部，相鄰聚光器之間的下方放置懸空的水冷卻管，降低了箱體內(nèi)空氣的溫度，提高了電池片的光電轉(zhuǎn)換效率。(2)用外表層粗糙的水冷散熱微管代替了防聚焦板，外表層粗糙的水冷散熱微管增加了表面積，有利于吸熱，冷卻效果好，制作工藝簡單，成本低，而且能夠提供日常生活用熱水。(3)傳統(tǒng)的散熱系統(tǒng)和防聚焦系統(tǒng)是分開的，散熱系統(tǒng)一般用被動散熱，散熱效果比較差；傳統(tǒng)的防聚焦系統(tǒng)一般用防聚焦板解決聚焦問題，但是其構(gòu)造比較厚重，制作工藝?yán)щy。本實(shí)用新型的只用了水冷散熱微管，既有防止了聚光器聚光太陽光產(chǎn)生高溫而燒毀電子器件，又有散熱功能，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，上述水冷卻管、矩形散熱軟管、水冷散熱微管匯集后通過軟管連通保溫水箱。由于是軟管連接，這樣便可以保溫水箱不動，只有設(shè)置有聚光光伏組件的箱體隨著跟蹤系統(tǒng)運(yùn)動，減少了運(yùn)動的重量。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，上述箱體底部還設(shè)置有保溫層。上述保溫層可起到保溫的作用，同時防止冬季水管結(jié)冰爆裂。

圖1熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)示意圖；圖2聚光光伏組件內(nèi)部水冷微管系統(tǒng)截面圖；附圖標(biāo)記說明1-聚光光伏組件，2-保溫水箱，3-熱水軟管，4-跟蹤系統(tǒng)支架， 5-充放電控制器，6-蓄電池，7-逆變器，8-交流負(fù)載，9-直流負(fù)載，10-聚光透鏡，11-太陽電池片，12-外表面粗糙的懸空水管，13-外表層粗糙的水冷散熱微管，14-矩形散熱水管， 15-出水口，16-溫控開關(guān)，17-電磁閥，18-保溫層，19-保溫水箱支架。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、2所示，在聚光光伏組件箱體內(nèi)部，最下面鋪設(shè)一層保溫層18，起到保溫的作用，同時防止冬季水管結(jié)冰爆裂；將太陽電池片11固定在矩形的水冷卻散熱管14上，需要在太陽電池片11與矩形水冷卻散熱管14接觸處，涂上銀漿、導(dǎo)熱硅脂等導(dǎo)熱系數(shù)比較高的導(dǎo)熱材料；在相鄰太陽電池片11之間加上外表層粗糙的水冷散熱微管13，將二極管和焊錫帶等電子元器件放置在水冷散熱微管13的下面；相鄰聚光器10之間的下方距離聚光器 f/2 f4/5處，放置外表面粗糙的懸空的冷卻水管12，且與聚光器平行。所有的冷卻水管通過熱水軟管3匯聚到保溫水箱2中，保溫水箱2固定在保溫水箱支架19上，這樣保溫水箱2不動，聚光光伏組件1隨著跟蹤系統(tǒng)4運(yùn)動，減少了運(yùn)動的重量。裝配時，溫控開關(guān)16放置在熱水出口處，電磁閥17放置在自來水管進(jìn)口處，保溫水箱2必須高于聚光光伏組件。該裝置中利用溫控開關(guān)觸動電磁閥進(jìn)行熱水的供給，工作過程為白天太陽光經(jīng)過聚光透鏡10聚光后一部分能量入射到太陽電池11表面產(chǎn)生電能，產(chǎn)生的電能一部分直接供直流負(fù)載9使用或者是通過逆變器7供交流負(fù)載8使用，多余電能通過充放電控制器5 由蓄電池組6貯存，太陽光經(jīng)聚光透鏡10聚焦的能量有一部分轉(zhuǎn)換為熱能，這部分熱能被外表面粗糙的水冷微管13、外表粗糙的懸空水管12及矩形散熱水管14中的冷水吸收，當(dāng)水管中的水達(dá)到了溫控開關(guān)16所設(shè)定的溫度時，溫控開關(guān)16觸發(fā)電磁閥17使得熱水排到保溫水箱，自來水管的冷水進(jìn)入組件中的水管內(nèi)。利用這種水冷的方式，能夠把太陽電池片 11及聚光光伏組件1中的熱量帶走，從而冷卻了太陽電池片11，為日常生活提供了熱水。例如，對于一個小家庭來說，在500倍的聚光組件下，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為39%，如果一天用電為3kWh，根據(jù)上述計算，它可以使得IOOkg的水溫升高50°，即水能夠達(dá)到大約70°的溫度，完全可以達(dá)到提供生活所需熱水的目的。
權(quán)利要求1.一種基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，包括放置聚光光伏組件的箱體，箱體上部布置有聚光器，箱體下部對應(yīng)上述聚光器設(shè)置有太陽能電池片，其特征在于 在上述太陽能電池片下方設(shè)置有矩形散熱管，在太陽能電池片之間敷設(shè)有外表粗糙的水冷散熱微管；在相鄰聚光器之間懸空設(shè)置有水冷卻管，上述矩形散熱管、水冷散熱微管及水冷卻管一端匯集后通過管路連通水源，另一端匯集后通過管路連通保溫水箱，上述連通水源的管路上設(shè)置有電磁閥，連通保溫水箱的管路上設(shè)置有溫控開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于所述的懸空的水冷卻管，放置在距離聚光器f/2 f4/5處，且與聚光器平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于上述水冷卻管、矩形散熱軟管、水冷散熱微管匯集后通過軟管連通保溫水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，其特征在于上述箱體底部還設(shè)置有保溫層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于內(nèi)部微管水冷的熱-電聯(lián)供的聚光光伏系統(tǒng)，包括放置聚光光伏組件的箱體，箱體上部布置有聚光器，箱體下部對應(yīng)上述聚光器設(shè)置有太陽能電池片，在上述太陽能電池片下方設(shè)置有矩形散熱管，在太陽能電池片之間敷設(shè)有外表粗糙的水冷散熱微管；在相鄰聚光器之間懸空設(shè)置有水冷卻管，上述矩形散熱管、水冷散熱微管及水冷卻管一端匯集后通過管路連通水源，另一端匯集后通過管路連通保溫水箱，上述連通水源的管路上設(shè)置有電磁閥，連通保溫水箱的管路上設(shè)置有溫控開關(guān)。其既解決了防聚焦和散熱問題，還能夠提供日常生活用熱水，充分利用了資源，避免了資源的浪費(fèi)。
文檔編號F24J2/24GK202127375SQ20112004839
公開日2012年1月25日 申請日期2011年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月27日
發(fā)明者徐剛, 朱艷青, 范偉國 申請人:泰山集團(tuán)泰安市普瑞特機(jī)械制造有限公司