一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统技术方案

本实用新型专利技术属于太阳能发电技术领域,涉及一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统，包括：太阳能电池板、毛细管席、一体式高温热泵机组、地下热交换井，毛细管席用于给太阳能电池板进行水循环降温，一体式高温热泵机组用于将毛细管席内的高温水与地下热交换井内的低温水进行热交换，本实用新型专利技术通过利用地下常温土壤温度相对稳定的特性对太阳能电池板进行循环降温，解决了太阳能电池板光电转换过程中因工作温度过高而导致效率降低问题，同时，在冬季对建筑物进行供暖或提供生活热水，高效低能耗的提高了太阳能电池板的发电效率的同时实现了对废热、余热的有效回收以及能源的高效利用。利用。利用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统


[0001]本技术属于太阳能发电
，涉及一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着世界各国提倡对可再生能源的广泛高效应用以及我国“双碳”目标的提出，推动了光伏产业的迅速发展，在装机方面，太阳能光伏系统也不再只是大规模地安装在地表上成为光伏电站，而是更多地以并网的形式用于民用住宅以及商业建筑，且普遍存在于太阳能资源充足的西北地区，通过将光伏发电方阵安装在建筑物围护结构(房顶或外墙)的外表面来提供电力，形成光伏建筑一体化(BIPV)，以更低的造价提高整套建筑供能系统的设备性能。
[0003]传统的硅电池只能将20％的太阳能转化为电能，剩余大部分的太阳能都将以热量的形式散出，这一普遍现象致使目前存在的所有太阳能光伏系统的光电转换效率均处于20％左右，具有较大的提升空间，而如何提高太阳能电池板的光电转换效率也成为了我国光伏产业亟待解决的问题。实验测得，光伏板效率最佳点的操作温度在25℃上下2℃，而光伏组件工作温度每升高1℃，组件功率下降0.39％，即光伏组件工作温度越高，发电效率越低，并且会加速组件老化，因此需要对屋面板降温，以达到减小光伏组件发电效率降低率的目的。因为对于太阳能光伏系统受到广泛使用和光伏板铺设面积基数极大的中国而言，即使仅仅降低1℃的光伏组件温度，提高0.39％的电力转换效率，也会带来极高的经济效益。目前工程中广泛采用的降温形式为物理降温，具体的做法分为以下三种：
[0004]一是采用主动向太阳能电池板送风并喷淋雾化水的方式，也是目前应用最为广泛的方法，其优点在于操作简单，无需额外设计系统，仅需在太阳能电池板铺设场地内放置一至多个喷雾风扇即可实现主动式物理降温。但其缺点也较为明显，一是没有考虑到送风风向对于光伏板降温效果的影响，当送风量或水量过大时，甚至还会降低太阳能电池板自身的发电效率，使得光伏系统整体的光电转换效率不增反降；二是受到送风覆盖面积的限制，在同一送风区域内，其对于不同位置太阳能电池板的降温效果不尽相同，造成了电池板发电效果不均，冷热分布不均的现象，这对于提升整个光伏系统的效率是有弊无利的。基于上述两个较为明显的缺点，不难看出采用主动向太阳能电池板送风这一方式对于提升整个太阳能光伏系统发电效率的效果并不如人意。
[0005]二是采用空气对流的原理，即在屋面太阳能电池板和保温棉(或屋面内衬板)之间设计空腔，形成空气流动空间，达到降低屋面太阳能电池板温度的目的，该方法是针对太阳能光伏建筑一体化(BIPV)技术所提出的，目前仅停留在设计阶段，还未得到初步实施，该方法所暴露的缺点也很明显，即拟通过这种被动式的空气流动无法有效解决太阳能电池板温度过高的问题，其原因在于其空腔内的空气流速较低，且受到空腔高度的限制，降温效果并不明显，若采用强制加压的方式提高空腔内的空气流速，不仅提高了设计的难度，还会在一定程度上消耗电能，得不偿失，且根据计算机的仿真模拟结果，得知在空腔内存在空气流动
的工况下，太阳能光伏组件的温度依然保持在80—85℃之间，实际的散热效果也并不明显。
[0006]三是利用一种新型凝胶材料——聚合物中的碳纳米管与氯化钙盐的混合物，它可以从空气中吸收水蒸气，并将其凝结成可供冷却用的液态水。由此可将1厘米厚的凝胶片压在标准硅太阳能光伏板的底部。白天，这种凝胶会从太阳能电池板中吸收热量并释放水蒸气。蒸发的水会冷却太阳能电池板，就像皮肤上蒸发的汗液会让人体降温一样。这种方法的优势在于冷却效果较为明显，能够有效地提高太阳能电池板的发电效率。但其缺点在于对材料的消耗量和投资成本的增加较为明显，根据研究，每平方米太阳能电池板需要0.5—1公斤的凝胶来冷却，而这种凝胶的制作成本并不低廉，且使用寿命较短，在实际运行过程中需要定期更换，这对于我国现有及未来极大的太阳能电池板铺设面积基数而言，并不是一种合理的解决方案，且这种方法是通过释放电池板中热量的方式以实现降温效果，并没有将这些热量收集利用起来，实现真正意义上的节能环保。
[0007]因此，需要一种优质高效低能耗的方式来解决光伏板物理降温的问题。

技术实现思路

[0008]本技术解决技术问题所采取的技术方案是：一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统，包括：太阳能电池板、毛细管席、一体式高温热泵机组、地下热交换井，毛细管席用于给太阳能电池板进行水循环降温，一体式高温热泵机组用于将毛细管席内的高温水与地下热交换井内的低温水进行热交换；太阳能电池板的背面导热连接毛细管席，毛细管席与太阳能电池板的背面平行设置，毛细管席上连通有总供水管与总回水管，总供水管通过上行吸热管路连通至一体式高温热泵机组，总回水管通过下行吸热管路连通至一体式高温热泵机组，一体式高温热泵机组通过上行散热管路、下行散热管路连通至地下热交换井，毛细管席通过上行吸热管路、下行吸热管路与一体式高温热泵机组进行吸热水循环，一体式高温热泵机组通过上行散热管路、下行散热管路与地下热交换井进行散热水循环；地下热交换井位于地下50至150米深处，上行吸热管路、下行吸热管路、上行散热管路、下行散热管路均为保温材料制成，毛细管席、地下热交换井为导热材料制成，地下热交换井内水循环时与井外地下土壤进行热交换以降低循环水的温度；
[0009]通过利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，利用地下50米至150米处温度稳定在15度左右的土壤与一体式高温热泵机组进行热交换，将一体式高温热泵机组内的散热管路入水温度稳定在地下恒温层温度，然后通过热交换将太阳能电池板处的循环过来的高温水流降温后再循环回太阳能电池板，使得太阳能电池板处的温度能够维持在最佳发电温度25度左右，高效低能耗的解决光伏板物理降温的问题。
[0010]优选的，所述太阳能电池板的背面与毛细管席之间设有槽型的导热板，导热板为中空且中空部分内置有导热介质，导热板的槽口面卡扣在太阳能电池板的背面及侧壁，导热板槽背面贴合毛细管席，导热板为导热材料制成，导热板的中空部分空厚度为5至10厘米，导热介质包括空气；毛细管席并不与太阳能电池板完全贴合，在设置时需与太阳能电池板保持一定间距，即留有5—10cm的空气夹层，由于常用毛细管席的制作原料为PP
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R、PE
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RT等可热塑性塑料，该材料虽具有良好的耐高温、耐腐蚀性，但其长期的工作温度不易超过70℃，否则会严重影响其使用寿命，对于叠合了光伏组件的金属屋面板而言，其表面温度在太阳辐射较强时通常能够达到80℃以上，因此，考虑到毛细管席的使用寿命并结合太阳能电
池板的表面工作温度，设置槽型的中空导热板，即能包裹并降温太阳能电池板，又能避免高温对毛细管席的影响。
[0011]优选的，所述总供水管处设有供水温度计，总回水管处设有回水温度计，供水温度计、回水温度计数据连接至一体式高温热泵机组；供水温度计、回水温度计具有实时显示水温和数据远传的功能，能够将温度信息数据远传到一体式高温热泵机组，从而控制水温，防止因水温过低造成结露现象严重或水温过高时毛细管席本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统，其特征在于，包括：太阳能电池板(1)、毛细管席(2)、一体式高温热泵机组(3)、地下热交换井(4)，所述毛细管席(2)用于给所述太阳能电池板(1)进行水循环降温，所述一体式高温热泵机组(3)用于将毛细管席(2)内的高温水与所述地下热交换井(4)内的低温水进行热交换；所述太阳能电池板(1)的背面导热连接所述毛细管席(2)，所述毛细管席(2)与所述太阳能电池板(1)的背面平行设置，所述毛细管席(2)上连通有总供水管(5)与总回水管(6)，所述总供水管(5)通过上行吸热管路(7)连通至所述一体式高温热泵机组(3)，所述总回水管(6)通过下行吸热管路(8)连通至所述一体式高温热泵机组(3)，所述一体式高温热泵机组(3)通过上行散热管路(9)、下行散热管路(10)连通至地下热交换井(4)，所述毛细管席(2)通过上行吸热管路(7)、下行吸热管路(8)与一体式高温热泵机组(3)进行吸热水循环，所述一体式高温热泵机组(3)通过上行散热管路(9)、下行散热管路(10)与地下热交换井(4)进行散热水循环，所述地下热交换井(4)位于地下50至150米深处；所述上行吸热管路(7)、下行吸热管路(8)、上行散热管路(9)、下行散热管路(10)均为保温材料制成，所述毛细管席(2)、地下热交换井(4)为导热材料制成，所述地下热交换井(4)内水循环时与井外地下土壤进行热交换以降低循环水的温度。2.根据权利要求1所述的一种具有热回收功能的太阳能电池板降温系统，其特征在于，所述太阳能电池板(1)的背面与毛细管席(2)之间设有槽型的导热板(11)，所述导热板(11)为中空且中空部分内置有导热介质，所述导热板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文昊，周敏，侯占魁，
申请(专利权)人：中国建筑西北设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：