一种新型相变蓄热光伏光热集热器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型相变蓄热光伏光热集热器，包括有集热和传热机构、控制器和蓄热水箱，其中蓄热水箱通过管路与传热机构内设置的传热管相连通，连接管路上装配有水泵，集热和传热机构内设置有温度传感器，温度传感器和水泵均与控制器相连接，温度传感器能够把采集的数据实时传输给控制器，控制器通过接收温度传感器的数据控制水泵的工作。有益效果：本发明专利技术提供的新型相变蓄热光伏光热集热器，既能够有效、快速降低光伏电池组件的温度，提高其输出电能，又能够根据用热需求，进行热量的有序、高效的存储和释放，能够协同提高光电、光热转换效率，极大的提高太阳能的综合利用率，有利于太阳能资源的高效利用。于太阳能资源的高效利用。于太阳能资源的高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种新型相变蓄热光伏光热集热器


[0001]本专利技术涉及一种光伏光热集热器，特别涉及一种新型相变蓄热光伏光热集热器。

技术介绍

[0002]目前，光伏电池只能将部分太阳能转换为电能，其余能量则转换为热能会引起光伏电池温度升高，从而影响光伏电池的光电转换输出，而现有的相变蓄热光伏光热集热器存在相变材料的热导率低、蓄热和放热周期长、以及当集热器的集热量大于相变材料蓄热量，相变材料温度将显热升高，会造成光伏电池温度上升等问题，直接导致装置的整体输出性能降低，因此急需专利技术一种新型相变蓄热光伏光热集热器有效解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决蓄热材料热导率低，以及集热量大于相变材料蓄热量时所导致的光伏电池温度上升的问题,而提供的一种新型相变蓄热光伏光热集热器。
[0004]本专利技术提供的新型相变蓄热光伏光热集热器包括有集热和传热机构、控制器和蓄热水箱，其中蓄热水箱通过管路与传热机构内设置的传热管相连通，连接管路上装配有水泵，集热和传热机构内设置有温度传感器，温度传感器和水泵均与控制器相连接，温度传感器能够把采集的数据实时传输给控制器，控制器通过接收温度传感器的数据控制水泵的工作。
[0005]集热和传热机构包括有壳体、均热板和传热管，其中传热管装配在壳体的底部，均热板插设在壳体的内腔和传热管内。
[0006]壳体的顶部依次装配有透光板、光伏电池和基板，其中透光板由两层绒面钢化玻璃板组成，两层绒面钢化玻璃板之间设置为真空，基板为三层结构，其中基板的顶层为透明的PET板，光伏电池通过EVA胶粘结在PET板上，基板的中层为吸收膜，基板的底层为高导热率的金属层，基板中层的吸收膜为选择性吸收膜，吸收膜的材质为还原氧化石墨烯，吸收膜的太阳光吸收率为0.92，热发射率为4％，透光板最下层绒面钢化玻璃板与透明的PET板中间通过EVA胶粘接，壳体的内腔连通有排气管，排气管的出气口设在壳体的上端。
[0007]均热板设置有数列,每列均热板均为一体成型结构，均热板为内壁设有毛细结构的真空腔体，腔体内填充工质，每列均热板均分为三个工作段，贴合在壳体顶部基板底部的均热板为第一工作段，均热板弯折后位于壳体内腔的段落为均热板的第二工作段，穿过壳体的底部和传热管侧壁插设在传热管内的均热板为均热板的第三工作段，装配在壳体内腔中的每列均热板与壳体底部之间均装配有肋片。
[0008]传热管为椭圆金属管，传热管在壳体底部呈蛇形布置，传热管的进出口通过管路与蓄热水箱相连通。
[0009]肋片为高导热率的金属板，肋片上有半径不一的圆孔，肋片的垂直方向上部的圆孔半径小于下部的圆孔半径。
[0010]壳体的内腔空隙中填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料为石蜡，石蜡相变温度为
环境气温的平均值上下，温度传感器装配在相变蓄热材料中。
[0011]壳体外侧附有保温层。
[0012]上述的控制器、水泵和温度传感器均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
[0013]本专利技术的工作原理：
[0014]本专利技术提供的新型相变蓄热光伏光热集热器在工作时太阳光透过壳体顶部两层绒面钢化玻璃板后，一部分太阳光被光伏电池吸收产生电能，另一部分太阳光一部分经基板顶层的透明PET板照射在基板中间层的吸收膜上，由于吸收膜对环境的低发射率，对太阳光谱的高吸收比，此部分太阳光被高效率转化为热能，并且吸收膜对环境的辐射传热极低，吸收膜吸收的热量加热PET板和基板，此部分热能被基板底部的均热板充分吸收，且壳体顶部设置的双层绒面钢化玻璃之间为真空，能够有效降低经此面的导热热损失，极大的降低了光伏电池的温度，并提高了光电转换效率。
[0015]太阳光照射到壳体顶部的基板后，产生的热能会传向均热板的第一工作段，均热板第一工作段与基板接触的一侧内壁的毛细结构之间的液态工质吸收来自基板的热量后蒸发，气态工质在均热板空腔内在工质蒸汽压力的驱动下流动，在均热板第一工作段与肋片接触的一侧内壁附近及第二工作段的内壁附近遇冷液化，液化后工质在毛细力的作用下返回至均热板的第一工作段，与均热板第一工作段和第二工作段接触的肋片将热量传递给壳体内腔空隙中的相变蓄热材料。
[0016]由于相变蓄热材料在固液、液固转换后的体积变化，会引起壳体内部空间的压强变化，为了防止内部空间压强过低或过高，通过壳体内腔连通的排气管进行调节。
[0017]为了增强均热板第一工作段和均热板第二工作段与相变蓄热材料的接触面积，在均热板第一工作段和均热板第二工作段之间布置若干纵置肋片，均热板第一工作段和均热板第二工作段吸收的热量经肋片传递给相变蓄热材料，相变蓄热材料吸热后完成固液相变，存储大量热量；由于相变蓄热材料在固液、液固转变时，体积会发生变化，以及由于壳体表面的太阳光部分受光伏电池遮挡后，传热量会产生差异，以上原因会造成不同肋片隔间中的相变蓄热材料出现融化、凝固速率的变化，依靠肋片上设置的圆孔，方便液态相变蓄热材料流动，由于液相相变蓄热材料密度大，下部空间的液相成份更多，因此，肋片上的开孔上侧小，下侧大，方便液相相变蓄热材料左右流动。
[0018]具体的工况如下：
[0019]工况一：当温度传感器采集到相变蓄热材料的温度超过相变点后，表明相变蓄热材料吸收热量已完全液化，此时控制器指令启动水泵，传热管内的液态工质比如水高速冲刷均热板的第三工作段，此时均热板的第一工作段为蒸发段，均热板的第三工作段为冷凝段，光伏集热单元收集的热量被均热板高效传递给传热管内的液态工质，光伏电池仍然能维持在较低温度，能够有效避免了当光伏集热单元的集热量大于相变材料蓄热量，光伏电池自身的热量无法被转移，光伏电池温度上升的问题，而且此热量也能够收集并加以利用，最大化的利用太阳能。
[0020]工况二：当用户需要热量时，蓄热单元不需要蓄热，启动水泵，传热管内的液态工质比如水高速冲刷均热板的第三工作段，光伏集热单位吸收的热量传递给均热板的第一工作段，均热板的第一工作段为蒸发段，均热板的第三工作段此时为冷凝段，光伏集热单元收
集的热量被均热板高效传递给传热管内的液体，光伏电池能维持在较低温度，保持较高的光电转换效率。
[0021]工况三：当夜晚没有太阳的时候，用户需要热量时，控制器指令启动水泵，传热管内的液态工质比如水高速冲刷均热板的第三工作段，壳体内的均热板第二工作段为蒸发段，均热板第三工作段此时为冷凝段，蓄热单元内存蓄的热量被均热板高效传递给传热管内的液体，当温度传感器采集到温度低于相变蓄热材料的相变点时，相变蓄热材料由液相转化为固相完成放热，此时控制器指令关闭水泵。
[0022]相变蓄热材料选用石蜡，其相变点与环境平均温度相当，以防止其相变低于环境温度，环境向其传热，其相变点如果高于环境温度，则光伏电池的温度将维持在相变点附近且高于环境温度，光伏电池温度较高不利于光电转换。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术提供的新型相变蓄热光伏光热集热器，既能够有效、快速降低光伏电池组件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型相变蓄热光伏光热集热器，其特征在于：包括有集热和传热机构、控制器和蓄热水箱，其中蓄热水箱通过管路与集热和传热机构内设置的传热管相连通，连接管路上装配有水泵，集热和传热机构内设置有温度传感器，温度传感器和水泵均与控制器相连接，温度传感器能够把采集的数据实时传输给控制器，控制器通过接收温度传感器的数据控制水泵的工作。2.根据权利要求1所述的一种新型相变蓄热光伏光热集热器，其特征在于：所述的集热和传热机构包括有壳体、均热板和传热管，其中传热管装配在壳体的底部，均热板插设在壳体的内腔和传热管内。3.根据权利要求2所述的一种新型相变蓄热光伏光热集热器，其特征在于：所述的壳体的顶部依次装配有透光板、光伏电池和基板，其中透光板由两层绒面钢化玻璃板组成，两层绒面钢化玻璃板之间设置为真空，基板为三层结构，其中基板的顶层为透明的PET板，光伏电池通过EVA胶粘结在PET板上，基板的中层为吸收膜，基板的底层为高导热率的金属层，基板中层的吸收膜为选择性吸收膜，吸收膜的材质为还原氧化石墨烯，吸收膜的太阳光吸收率为0.92，热发射率为4％，透光板最下层绒面钢化玻璃板与透明的PET板中间通过EVA...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘亮，白剑锐，丁大力，张伟见，杜淇，张润东，吕耀军，张自国，任晓平，尹志涵，徐伟达，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：