[发明专利]一种热管式聚光光伏冷却集热装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，涉及一种热管式聚光光伏冷却集热装置，应用于聚光光伏系统中。

背景技术

通过聚光器能使焦点处的光强成倍增加，但同时也必然带来大量的热量。而光-电转换效率与光伏电池温度有着密切的关系，温度越高，光-电转换效率越低，长时间的高温还将导致电池不可逆转地损坏。因此对光伏电池采取换热冷却是提高光伏电池光电转换效率的关键措施。

常见的光伏电池冷却的方法有风冷，水冷两种形式。风冷以自然对流或强制对流的方式将冷空气通过电池背面带走热量,以达到散热的目的。如果采用风冷方式效果有限,且这部分热量会损失到环境中得不到利用。如果采用水冷则需要考虑的是电池和冷却工质间良好的热传导性和电绝缘性,同时还要考虑工质的渗漏问题及光伏冷却的均匀性问题。

因此，如何高效、安全、低成本的对光伏进行冷却换热，已经成了聚光光伏发电系统实际运行中一个很关键的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种热管式聚光光伏冷却集热装置，该装置利用热管介质的相变过程，不仅能对聚光光伏均匀散热，还可以收集剩余的热能；从根本上解决聚光光伏散热效果差，转换效率低等问题，适用于各种聚光光伏发电系统。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种热管式聚光光伏冷却集热装置，安装于光伏电池片上，包括与光伏电池片贴合连接的散热铜板、蒸发段与散热铜板连接的热管元件以及与热管元件冷凝段连接的水箱，热管元件的冷凝段连接有换热翅片，装有换热翅片的冷凝段安装于水箱内，热管元件内的工质在蒸发段接受光伏电池片的热蒸发并在冷凝段凝结成液体，将光伏电池片的热量转移到水箱中。

进一步地，散热铜板的底面与光伏电池片背面通过低温焊接或导热胶粘合。

进一步地，散热铜板对称的两端为中空结构，其内部设有与热管元件蒸发段相连接的管孔。

进一步地，热管元件为弯折成型的热管，热管的竖直顶端为冷凝段，下方弯曲成水平段作为蒸发段。

进一步地，热管元件排列成两组对称设置的热管阵列，热管阵列的相邻热管之间的间距小于1cm，两组热管阵列的热管依次间隔排列设置。

进一步地，换热翅片为密排的铝制肋片。

进一步地，水箱包括进水口、出水口和泄水口，进水口、出水口与循环水泵相连。

本发明的有益效果是：(1)利用热管原理取代传统翅片风冷及管路水冷散热器的设计思路，通过热管工质能迅速带走光伏表面多余热量，并且能够极大提高光伏冷却的均匀性；(2)大幅提高光伏电池的光电转换效率，同时收集相应的余热，大大提高系统的综合效率；(3)在热管的冷凝段增加了密排肋片，提高了系统的换热效率；(4)小型水箱设计避免了风冷系统中断或水冷循环泵突然中断的情况下光伏电池温度过快升高的情况，可以有效保护光伏电池，具有更高的安全性；(5)水箱的进出水口可以进行串、并联，组成更大的系统阵列使用；且装置结构紧凑，安装方便，稳定性高。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是热管元件的结构示意图。

其中：1.光伏电池片，2.散热铜板，3.热管元件，4.水箱，5.换热翅片，6.进水口，7.出水口，8.泄水口。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

如图1～3所示的一种热管式聚光光伏冷却集热装置，安装于光伏电池片1上，包括与光伏电池片1贴合连接的散热铜板2、蒸发段与散热铜板2连接的热管元件3以及与热管元件3冷凝段连接的水箱4，热管元件3的冷凝段连接有换热翅片5，装有换热翅片5的冷凝段安装于水箱4内，热管元件3内的工质在蒸发段接受光伏电池片1的热蒸发并在冷凝段凝结成液体，将光伏电池片1的热量转移到水箱4中。

散热铜板2的底面与光伏电池片1背面通过低温焊接或导热胶粘合，保证其接触热阻最小化。

散热铜板2对称的两端为中空结构，其内部设有与热管元件蒸发段相连接的管孔，热管元件3的蒸发段插设于管孔内。