用于光伏模块安装和散热的双功能结构框架制造技术

本发明专利技术涉及一种商业上适用的产品，该产品涉及开发用于安装光伏模块的新的双重用途结构支撑系统，该系统可用于散除太阳能面板产生的热量，并且也可用作结构承重构件。目前在光伏产业中使用的光伏装配系统仅用于一个目的，即以适当的方式将太阳能面板固定在屋顶、建筑物外立面或地面上。所提出的新的创新双功能结构系统使用结构元件来散热。该新设计的这种双重功能使光伏安装骨架的结构元件用作散热件并散除热量。这使得光伏面板在最佳温度范围内更长时间、更有效地工作，从而提高光伏系统的整体效率。整体效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光伏模块安装和散热的双功能结构框架


[0001]太阳能被认为是清洁、可持续并且免费的能源。它是应对全球能耗需求不断增长和温室气体排放量快速增加的有效且有前景的解决方案。由于其无噪音、自2010年来价格下降了89％以及维护成本低的特点，太阳能已成为最优选且最受欢迎的用于发电的可再生能源((Fu,Feldman,和Margolis 2018)。一个半小时内照射到地球表面的阳光量足以满足全世界一整年的能耗(Energy 2013)。通过使用光伏太阳能面板，可以直接从太阳产生电力。

技术介绍

[0002]光伏系统的效率和寿命受许多因素影响。其中一些因素是环境因素，包括太阳辐照度、湿度、风速、日出和日落的季节性变化、降水、环境温度和灰尘。另一方面，某些因素与光伏面板的安装方法(倾角、取向和方位)、光伏模块的材料和工作点有关。在这些因素中，影响光伏面板的性能和寿命的最重要参数是光伏模块的温度。此外，在干旱且沙漠性的气候中，温度对光伏面板效率的影响非常显著且令人沮丧。沙漠地带炎热干燥，并且创下了世界最高气温的纪录。此外，在沙漠/干旱地区，白天和晚上的温度会发生剧烈变化，因为空气非常干燥，以至于夜间热量会迅速散失。这导致光伏系统的热膨胀和热收缩的程度增加。
[0003]光伏模块的效率受高温影响。这是由于部分太阳辐照度被光伏电池转化为能量而其余部分在模块上转化为热量。光伏电池的温度预计会高于环境温度。然而，光伏电池温度增加1℃会导致电池电压降低2.2mV，并导致输出功率下降(Mah 1998)。光伏面板的温度受风速、入射辐射和环境温度的影响。太阳辐照度的升高导致光伏面板的温度升高，从而增大太阳能电池的热效应。然而，高风速使功率增加，因为高风速有利于散热。
[0004]制造商推荐的光伏面板工作温度在50℃至80℃之间，然而，在沙漠天气条件下的室外实验数据表明，工作温度可能超过100℃(Al Harbi,Eugenio,和Al Zahrani 1998)。因此，设计冷却系统以便在这种恶劣天气下在可接受的温度范围内运行光伏系统，对于保持光伏系统的性能和耐用性是至关重要的。在本专利技术中，提出了一种利用太阳能面板系统的装配结构(即，不向系统添加新的冷却元件)来冷却太阳能面板的新设计。

技术实现思路

[0005]目前，光伏产业使用骨架式钢/铝结构系统来在屋顶、建筑物外立面和开放区域安装光伏模块，如图1至图3所示。然而，现有的光伏结构系统设计的效率低下，并且在过去几十年间都没有得到改善。在这方面，新提出的创新双功能光伏结构面板系统采用钢/铝结构元件作为散热件和结构支撑构件。这使得有效散热、降低光伏面板的温度并提升了光伏面板的效率。这项新的创新提高了光伏模块的效率并延长了光伏模块的寿命。双功能光伏结构系统的新设计如图4所示，其中，出于散热目的对水平梁元件做了修改。本文提出的创新可用于在屋顶、建筑物外立面和地面上的安装光伏面板。这可能会使光伏系统在全球光伏产业中的布局取得突破。
附图说明
[0006]并入说明书并构成说明书的一部分的附图阐释了一个或多个实施例，并且与说明书一起解释了这些实施例。这些图未必是按比例绘制的。
[0007]附图中示出的任何值或尺度仅用于解释目的，其可能代表也可能不代表实际的或优选的值或尺度。在适用处，可能不会阐明部分或全部特征来帮助描述基本特征。
[0008]其中：
[0009]图1示出了目前在光伏产业中使用的一种结构系统；
[0010]图2示出了目前在光伏产业中使用的另一种结构系统；
[0011]图3示出了目前在光伏产业中使用的第三种结构系统；以及
[0012]图4示出了新的创新双功能太阳能面板的支架系统和装配系统的一个实施例。
具体实施方式
[0013]下面结合附图做出的说明旨在作为对所公开主题的实施例的描述，而不一定旨在代表唯一的实施例。在某些情况下，描述内容包括具体细节，以便理解所公开的实施例。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的实施例。可以理解的是，实施例中所示的梁的取向、形状和数量、太阳能面板的形状和数量等是为了解释本专利技术而使用的，并不一定是将本公开的实施例限制在特定的取向、形状、数量或配置。
[0014]在所提供的文件中附有四张图，图1至图3代表了一些典型的现有结构太阳能面板支架系统和装配系统。这些系统以带有或不带有太阳跟踪特征的方式用在光伏产业中。取决于各具体地点，即屋顶、建筑物外立面和地面，的需要，太阳能面板支架系统和装配系统具有多种形状和尺寸。然而，现有的结构设计存在如下所述的若干缺陷；
[0015]A.在所有这些系统中，都没有考虑热管理。在炎热的环境中，安装单独的散热件或其他类型的热管理系统会增加设置太阳能站点的成本和额外劳动。
[0016]B.缺少将散热系统集成到光伏模块中会导致其性能和效率降低。这进一步导致光伏模块的寿命降低，从而导致成本效益比和投资回报率降低。
[0017]C.在整个光伏产业中，目前结构系统主要是有冗余设计的，作为证据，许多发生了太阳能电池板屈曲/压坏的站点，结构支撑系统通常仍能正常工作。
[0018]D.目前在整个光伏产业中，虽然采用钢和铝作为结构构件的材料，然而，它们作为高度导电材料的性能被完全忽略了。不过，在图4中提出的新概念中，这些构件在被利用结构性能同时还被用于热传导，而不是添加新的冷却系统或热管理系统。
[0019]在这方面，考虑了散热而设计出如图4所示的双功能光伏模块太阳能面板支架系统和装配系统。所提出的设计中的主要突破是使用多个较小尺寸的梁元件，这些梁元件在执行结构承重功能的同时还充当散热件并从太阳能面板吸走热量。这些梁元件与太阳能面板的表面直接接触以便产生热活性。在这方面，所提出的革新性设计可被用于提高光伏模块的性能效率和使用寿命。此外，通过使用结构系统作为散热件，可以使结构构件的设计更加有效和高效。这可以带来更高的投资回报并延长光伏模块的使用寿命。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种结构系统，所述结构系统具有双重用途，即在用作结构支撑件的同时用作散热件。2.用于结构设计的材料被用于热传导。较大数量的较小厚度的梁元件分布在太阳能面板的表面上。所述梁元件与所述面板的表面直接接触以便产生热活性(即，用作翅片以增加热传递)。3.使用所提出的双用途结...

【专利技术属性】
技术研发人员：法哈德，
申请(专利权)人：法哈德，
类型：发明
国别省市：