[发明专利]一种高效的光伏光热集成系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别涉及一种基于太阳电池组件的光伏光热集成系统。

背景技术

出于保护环境及可持续发展的目的，绿色可再生能源产业得到了越来越多的重视和快速发展。利用光生伏特效应进行发电的太阳电池技术备受世人关注。由多片太阳电池组合而成的光伏组件被大量使用用于建设各种光伏发电系统，或用于作为建筑物幕墙来建成节能环保型建筑。目前，一般晶硅太阳电池组件的光电转换效率平均约为15％左右，其余80％多的太阳辐射能被电池吸收转化为热能，如果太阳电池组件产生的大量废热不能及时排放，其光电转换效率会严重下降；而且太阳电池组件如果长期在高温环境下工作，也会使得光伏电池迅速老化，降低其使用寿命，从而增加光伏发电系统的成本。在一般情况下，除了比较寒冷的冬季以外，太阳能电池板的表面温度将会达到70～90℃；在高温地区，光伏电池的温度甚至会超过100℃，特别是将光伏组件设置于屋顶时，大量的废热会对建筑物造成大量的热污染。因此，散热问题是太阳电池组件特别是太阳能建筑一体化建设中必须克服的问题，否则会对太阳能光伏项目的推广造成一定的影响。

为了解决光伏组件的散热问题，合理利用光伏组件散发的热量，已经有人在光伏组件的背面设置集热装置，将光伏组件的热量进行利用比如进行热水加热等，但是，目前的集热装置一般都是在光伏组件的背面设置多个U型圆管进行冷热交换，将加热好的介质(通常是水)进行再利用，这种U型热交换管存在明显的缺陷：首先，圆管与光伏组件背面接触的接触面比较小，热交换效果不是很好；另外，由于U型管的结构特点，会导致组件的温度不均匀，与U型管接触的地方温度低，没有接触的地方温度高，这种电池温度的不均匀，不仅会影响组件的发电、集热效率，还会形成局部热斑，特别是U型管设置的数量比较少时，电池的温度不均性更大，组件的发电效率更低且严重影响组件的使用寿命。

发明内容

针对光伏组件特别是光伏建筑一体化中的光伏组件的散热需求以及现有的光伏光热系统存在的问题，本发明的目的是提供一种高效的光伏光热集成系统，其可以最大程度的吸收光伏组件产生的热量并能保证组件的温度均匀性。

为达到本发明的目的，本发明的一种高效的光伏光热集成系统包括太阳电池光伏组件，设置在光伏组件背面的由多个微热管构成的微热管阵列，与所述的微热管阵列毗邻设置的热交换器；其中，所述的微热管为薄板状，其管芯中具有液体蒸发工质，微热管平铺在光伏组件的背面，所述的微热管包括加热段及冷却段，所述的光伏组件与水平方向成一角度设置，所述的微热管的加热段位于下方，冷却段位于上方；所述的热交换器为U型板管，U型板管内通过水管进口通循环冷却水且U型板管的平板部设置在微热管的冷却段位置，与其接触进行热交换，所述的热交换器通过管道与集热水箱相连。

优选的，所述的微热管在水平方向上成多排设置。

再优选的，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.1-0.2kg/(m³·s)，U型板管的圆管部的公称直径为18～24mm。

再优选的，所述的U型板管内的冷却水的流量为0.16-0.18kg/(m³·s)，U型板管的圆管部的公称直径为20mm。

本发明的高效的光伏光热集成系统，采用平铺在组件背面的微热管阵列吸收组件的热量，将U型板管热交换器的平板部设置在微热管的冷却段，如此可以高效的对光伏组件的热量进行吸收并利用，电池的温度可以控制在40℃以内，整个组件的温度比较平均，可以防止电池过热、热斑，提高发电效率并能延长光伏组件的使用寿命；加热的热水可以作为工业热水或民用热水使用。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：

图1所示为本发明的高效的光伏光热集成系统的结构示意图；

图1A所示为图1的光伏光热集成系统的剖面结构示意图；

图2所示为一实施例的光伏光热集成系统的光伏组件背面的微热管阵列的设置结构示意图；

图3所示为图2的光伏光热集成系统的微热管阵列的微热管的结构示意图；

图4所示为另一实施例的光伏光热集成系统的光伏组件背面的微热管阵列的设置结构示意图。

具体实施方式

结合附图本发明的高效的光伏光热集成系统的结构特点及优点详述如下。