CN102709375B - 一种太阳能电池板无源降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能电池板无源降温系统，包括地上降温组件、地下热交换组件、第二连接管和第三连接管，其中地上降温组件包括进气管、冷气管、降温板、热气管、吸热排气管和第一连接管，其中降温板将太阳能电池板的背面覆盖，且降温板上设有过气内孔。本发明巧妙、有机、综合地利用了地下恒温层的恒温特性以及气体密布随温度升高而降低的特性，并用来对太阳能电池板进行降温，更重要的是它不用额外消耗电能就能对太阳能电池板降温，实现了无源降温，有效克服了传统有源降温方式的缺陷，解决了太阳能电池板降温领域很长一段时间内没有解决的技术难题，构思新颖、结构简单，具有非常好的技术、经济价值和社会效益，适于大规模推广运用。

Description

一种太阳能电池板无源降温系统

技术领域

本发明属于太阳能电池板领域，具体地说，尤其涉及一种用于对太阳能电池板进行降温的无源降温系统。

背景技术

太阳能电池板是利用光生伏打效应把太阳光辐射能转换为电能的能量转换器件，它是光伏电能系统的核心组成组件，其能量转换效率的高低直接决定了光伏系统的性能、经济效益和推广应用前景。

根据半导体理论，太阳能电池板的转换效率受到多种因素的影响，其中温度因素最为显著，随着温度升高，太阳能电池板的转换效率显著降低直至失效。数据表明，电池板的温度每升高1K，其发电量就减小0.5％。然而，通常阳光辐照强度较好时，光的热效应也很好，电池板的温升较高，电能损失增大，较大规模电池阵列在整个使用周期内(20～25年)积累的电能损失将非常可观。

由上可明显看出，温度因素对太阳能电池板的影响显然是不利的，甚至是致命的，因此通过技术手段降低阳光辐照热效应的影响就显得非常有必要。目前，利用有源散热或者制冷方式都可以降低太阳能电池板的温度，并将温度保持在很低的水平，但通过上述方式降低阳光辐照热效应的影响是得不偿失的，因为实现这个目的所付出的电能会远远超过消除阳光辐照热效应后所增加的电能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种太阳能电池板降温系统，它可在不耗能的前提下对太阳能电池板进行降温。

本发明的技术方案如下：一种太阳能电池板无源降温系统，包括太阳能电池板(1)，该太阳能电池板(1)倾斜设置在电池板支架(2)上，其特征在于：还包括地上降温组件、地下热交换组件、第二连接管(11)和第三连接管(12)，其中地上降温组件包括进气管(3)、冷气管(4)、降温板(5)、热气管(6)、吸热排气管(7)和第一连接管(8)，其中降温板(5)将所述太阳能电池板(1)的背面覆盖，且降温板(5)上设有过气内孔(5a)；所述冷气管(4)与降温板(5)的过气内孔(5a)下部连通，该过气内孔的上部与所述热气管(6)连通，热气管(6)通过所述第一连接管(8)与吸热排气管(7)连通，且吸热排气管(7)位于所述进气管(3)的上方；

所述地下热交换组件包括汇流管(9)和热交换管(10)，其中两根汇流管(9)并排设置，且其中一根汇流管(9)通过所述第二连接管(11)与进气管(3)连通，另外一根汇流管(9)通过所述第三连接管(12)与冷气管(4)连通；在两根汇流管(9)之间设有一组所述热交换管(10)，且各个热交换管(10)的两个管口均分别与对应端的汇流管(9)连通。

在本技术方案中，且太阳能电池板(1)的背面可由一块面积较大的降温板(5)整体覆盖，也可由几块面积相对较小的降温板(5)组合覆盖。安装时，将地上降温组件安装于地上，且地上降温组件通过第二、三连接管与地下热交换组件相连，而地下热交换组件则安装于地下，且地下热交换组件中的热交换管要位于恒温层，该恒温层的温度常年保持在15℃～25℃，且恒温层的具体深度因各地不同的地理情况而略有差异。

太阳光较好时，太阳能电池板将太阳光的辐照强度转化为电能，而太阳光的热效应会使太阳能电池板的温度升高，此时太阳能电池板背面降温板过气内孔中的空气也会跟着升温。同时，吸热排气管因为吸热也会使其内孔中的空气被加热，由于空气的温度升高时其密度减小，因此吸热排气管内的空气会向上升，并自动排到吸热排气管外，同时在吸热排气管内形成负压。在负压的作用下，降温板过气内孔中的空气被提到吸热排气管内，而地下热交换组件中的冷空气被提到降温板的过气内孔中。

由于吸热排气管(7)位于所述进气管(3)的上方，因此进气管(3)处气体的温度要低于吸热排气管(7)处的温度。就在地下热交换组件中的冷空气被提到降温板内的同时，补充的空气从进气管(3)进入其中一根汇流管(9)内，并通过热交换管(10)在恒温层进行热交换，从而对补充的空气降温。降温后的补充空气汇集于另外一根汇流管(9)内，并被依次提到冷气管(4)和降温板(5)内，从而形成气体循环通路，并及时、不断地带走降温板(5)过气内孔中的热量，进而通过降温板(5)对太阳能电池板进行风冷、降温，且整个降温过程完全不用额外消耗电能，实现了无源降温，有效克服了现有有源降温的缺陷。

综上所述，本发明巧妙、有机、综合地利用了地下恒温层的恒温特性以及气体密布随温度升高而降低的特性，并用来对太阳能电池板进行降温，更重要的是它不用额外消耗电能就能对太阳能电池板降温，实现了无源降温，有效克服了传统有源降温方式的缺陷，解决了太阳能电池板降温领域很长一段时间内没有解决的技术难题，构思新颖、结构简单，易于实施，具有非常好的技术、经济价值和社会效益，适于大规模推广运用。

所述吸热排气管(7)固定在所述电池板支架(2)的顶部，该吸热排气管(7)的一个管口闭合，其另一个管口竖直接有排气囱(13)，且吸热排气管(7)和排气囱(13)均为金属管，并在两者的外壁涂有吸热涂层。

以上结构可有效改善吸热排气管(7)的吸热效果，在相同光照强度的情况下，可使吸热排气管(7)内空气的温度升得更高，从而增大对地下热交换组件中冷空气的提升力，使地下热交换组件中的冷空气更快、轻松地被提到降温板(5)内，进而很好地改善本系统的降温效果。当然，光照强度越大，本降温系统对地下热交换组件中冷空气的提升力也越大。

所述进气管(3)靠近地面，并竖直设置在太阳能电池板(1)的下方，且进气管(3)上端的进气口竖直接有进气囱(14)，这样就能有效增大进气管(3)与吸热排气管(7)处空气的温度差，这样也会进一步增大对地下热交换组件中冷空气的提升力。

在本所述例中，所述降温板(5)为长条形结构，沿该降温板的长度方向开有所述过气内孔(5a)；所述太阳能电池板(1)的背面由5块并排设置的降温板(5)覆盖，该降温板沿太阳能电池板(1)的倾斜方向布置。

以上结构不仅便于对降温板(5)进行选材、加工，而且由于太阳能电池板常常架设在一些偏远山区和交通不便的地区，这样就便于运输、安装降温板(5)。

所述冷气管(4)的结构与热气管(6)一致，该冷气管的两个管口封闭，并具有一根过气支管(15)和十根通气支管(16)，且每两根通气支管(16)与一块降温板(5)的过气内孔(5a)相对应；

所述冷气管(4)的过气支管(15)与第三连接管(12)相连，该冷气管的十根通气支管(16)分别与对应降温板(5)的过气内孔(5a)下部连通；所述热气管(6)的十根通气支管(16)分别与对应降温板(5)的过气内孔(5a)上部连通，该热气管的过气支管(15)与所述第一连接管(8)连通。在本实施例中，以上结构主要是为了与降温板(5)的结构及布置方式相配合。当然，如果所述太阳能电池板(1)的背面可由一块面积较大的降温板(5)整体覆盖，则冷气管(4)和热气管(6)可只有一根过气支管(15)和一根通气支管(16)，且冷气管(4)上的过气支管(15)与第三连接管(12)相连，冷气管(4)上的通气支管(16)则与降温板(5)的过气内孔(5a)下部连通。并且，所述热气管(6)上的通气支管(16)与降温板(5)的过气内孔(5a)上部连通，该热气管(6)上的过气支管(15)则与所述第一连接管(8)连通。

所述热交换管(10)呈波浪状，该热交换管的数目为4～6根，且每根热交换管(10)上均固定有一条加强筋(17)，该加强筋的两端分别与对应端的所述汇流管(9)固定连接。

上述结构中热交换管(10)的数目适中，既能很好地进行热交换，又可有效避免因热交换管(10)数目过多而增加流阻，保证热交换管(10)内的冷空气能顺利地被提到降温板(5)内。另外，加强筋(17)可有效增加热交换管(10)的安装强度，防止热交换管(10)脱落。

作为优选，所述第一、二、三连接管(8、11、12)均为双层绝热PVC管，这样就能有效防止在第一、二、三连接管(8、11、12)处发生热交换。

有益效果：本发明巧妙、有机、综合地利用了地下恒温层的恒温特性以及气体密布随温度升高而降低的特性，并用来对太阳能电池板进行降温，更重要的是它不用额外消耗电能就能对太阳能电池板降温，实现了无源降温，有效克服了传统有源降温方式的缺陷，解决了太阳能电池板降温领域很长一段时间内没有解决的技术难题，构思新颖、结构简单，易于实施，具有非常好的技术、经济价值和社会效益，适于大规模推广运用。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为图1的A向视图；

图3为图2中冷气管4与降温板5的连接示意图；

图4为图2中热气管6与降温板5的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、2、3及4所示，本发明主要由太阳能电池板1、电池板支架2、地上降温组件、地下热交换组件、第二连接管11及第三连接管12构成，其中太阳能电池板1倾斜设置在电池板支架2上，且太阳能电池板1的结构、太阳能电池板1的设置方式以及电池板支架2的结构均为现有技术，在此不做赘述。

所述地上降温组件安装时设在地上，该地上降温组件由进气管3、冷气管4、降温板5、热气管6、吸热排气管7、第一连接管8、排气囱13和进气囱14构成。所述进气管3竖直设在太阳能电池板1的下方，优选为正下方，且进气管3靠近地面。在上述进气管3上端的进气口接有所述进气囱14，该进气囱14为外购件，其结构与烟囱相同，且它的顶部具有凸起朝上的圆锥形顶盖。

如图1～4可看出，在上述太阳能电池板1的背面通过粘胶粘贴有所述降温板5，该降温板5将太阳能电池板1的背面覆盖。参照图1～4，本技术方案中所述降温板5可为一块面积较大的板材，该降温板5将太阳能电池板1的背面整体覆盖，且降温板5上开有过气内孔5a。作为优选，所述降温板也5当然也可为面积相对较小的板材，且该降温板也5为长条形结构，并沿降温板也5的长度方向开有所述过气内孔5a，且过气内孔5a孔壁的一个面并排设有多个凸起5b，在本实施例中该凸起5b的数目为4个。

同时，一组并排设置的降温板5将所述太阳能电池板1的背面组合覆盖，该降温板5沿太阳能电池板1的倾斜方向布置，且所述凸起5b位于太阳能电池板1的背面上。在本实施例中，上述降温板5的数目优选为5块。当然，降温板5的数目可根据实际情况做适应性地增、减，并不局限于附图中表示的数目。

如图1～4可看出，所述冷气管4与降温板5过气内孔的下部连通，该降温板5过气内孔的上部与所述热气管6连通。所述冷气管4位于太阳能电池板1的下部，并沿太阳能电池板1的宽度方向设置。上述热气管6与冷气管4并排设置，并位于所述太阳能电池板1的上部。

作为优选，所述冷气管4的结构与热气管6一致，该冷气管6的两个管口封闭，并具有一根过气支管15和十根通气支管16，且冷气管6上的每两根通气支管16对应一块降温板5上的过气内孔5a。当然，冷气管6也可具有五或十五根通气支管16，这样就使冷气管6上的每一或者三根通气支管16与一块降温板5的过气内孔5a相对应，并以此类推……

安装时，所述冷气管4的一根过气支管15与第三连接管12相连，该冷气管4的十根通气支管16分别与五块降温板5的过气内孔5a下部连通。所述热气管6的十根通气支管16分别与五块降温板5的过气内孔5a上部连通，该热气6管的一根过气支管15与所述第一连接管8连通。

从图1～4还可进一步看出，上述第一连接管8为双层绝热PVC管，该第一连接管8与所述吸热排气管7中部的通孔连通，吸热排气管7的一个管口闭合，吸热排气管7的另一个管口竖直接有所述排气囱13。所述吸热排气管7和排气囱13均为金属管，并在吸热排气管7和排气囱13的外壁均涂有吸热涂层。所述排气囱13为外购件，其结构与烟囱相同，且它的顶部具有凸起朝上的圆锥形顶盖。同时，所述吸热排气管7位于所述进气管3的上方，且该吸热排气管7固定在电池板支架2的顶部，并沿所述太阳能电池板1的宽度方向设置。

从图1～4还可更进一步看出，所述地下热交换组件安装在地下，该地下热交换组件由汇流管9、热交换管10和加强筋17构成，其中两根汇流管9并排设置。在本实施例中，两根汇流管9均呈竖直布置，且其中一根汇流管9通过所述第二连接管11与进气管3连通，另外一根汇流管9则通过第三连接管12与所述冷气管4连通，从而将地上组件和地下组件连接在一起。另外，所述第二连接管11和第三连接管12均为双层绝热PVC管。

在两根汇流管9之间设有一组所述热交换管10，各个热交换管10的两端均分别与对应端的汇流管9连通，具体为各个热交换管10的一端均分别与其中一根汇流管9连通，各个热交换管10的另一端均分别与另外一根汇流管9连通，且安装时热交换管10的设置深度位于地下的恒温层，这样就让补充的空气先在其中一根汇流管9中流动，然后进入各个热交换管10中，并通过各个热交换管10的管壁与恒温层进行热交换，从而对热交换管10内的空气降温，使热交换管10内空气的温度也变成15℃～25℃左右，其温度较低，降温后的空气然后流向另外一根汇流管9中。

另外，上述热交换管10为外购件，其形状为波浪形，也可为螺旋形或其他形状，且热交换管10外表面做过防锈处理。在本实施例中，所述热交换管10的数目为4～6根，优选为5根。同时，各个热交换管10上均固定有一根所述加强筋17，该加强筋17的一端与其中一根汇流管9固定连接，加强筋17的另一端与另外一根汇流管9固定连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能电池板无源降温系统，包括太阳能电池板(1)，该太阳能电池板(1)倾斜设置在电池板支架(2)上，其特征在于：还包括地上降温组件、地下热交换组件、第二连接管(11)和第三连接管(12)，其中地上降温组件包括进气管(3)、冷气管(4)、降温板(5)、热气管(6)、吸热排气管(7)和第一连接管(8)，其中降温板(5)将所述太阳能电池板(1)的背面覆盖，且降温板(5)上设有过气内孔(5a)；所述冷气管(4)与降温板(5)的过气内孔(5a)下部连通，该过气内孔的上部与所述热气管(6)连通，热气管(6)通过所述第一连接管(8)与吸热排气管(7)连通，且吸热排气管(7)位于所述进气管(3)的上方；

所述地下热交换组件包括汇流管(9)和热交换管(10)，其中两根汇流管(9)并排设置，且其中一根汇流管(9)通过所述第二连接管(11)与进气管(3)连通，另外一根汇流管(9)通过所述第三连接管(12)与冷气管(4)连通；在两根汇流管(9)之间设有一组所述热交换管(10)，且各个热交换管(10)的两个管口均分别与对应端的汇流管(9)连通。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池板无源降温系统，其特征在于：所述吸热排气管(7)固定在所述电池板支架(2)的顶部，该吸热排气管(7)的一个管口闭合，其另一个管口竖直接有排气囱(13)，且吸热排气管(7)和排气囱(13)均为金属管，并在两者的外壁涂有吸热涂层。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池板无源降温系统，其特征在于：所述进气管(3)靠近地面，并竖直设置在太阳能电池板(1)的下方，且进气管(3)上端的进气口竖直接有进气囱(14)。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池板无源降温系统，其特征在于：所述降温板(5)为长条形结构，沿该降温板的长度方向开有所述过气内孔(5a)；所述太阳能电池板(1)的背面由5块并排设置的降温板(5)覆盖，该降温板沿太阳能电池板(1)的倾斜方向布置。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池板无源降温系统，其特征在于：所述冷气管(4)的结构与热气管(6)一致，该冷气管的两个管口封闭，并具有一根过气支管(15)和十根通气支管(16)，且每两根通气支管(16)与一块降温板(5)的过气内孔(5a)相对应；

所述冷气管(4)的过气支管(15)与第三连接管(12)相连，该冷气管的十根通气支管(16)分别与对应降温板(5)的过气内孔(5a)下部连通；所述热气管(6)的十根通气支管(16)分别与对应降温板(5)的过气内孔(5a)上部连通，该热气管的过气支管(15)与所述第一连接管(8)连通。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池板无源降温系统，其特征在于：所述热交换管(10)呈波浪状，该热交换管的数目为4～6根，且每根热交换管(10)上均固定有一条加强筋(17)，该加强筋的两端分别与对应端的所述汇流管(9)固定连接。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池板无源降温系统，其特征在于：所述第一、二、三连接管(8、11、12)均为双层绝热PVC管。