一種具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器的製作方法

2023-04-24 19:31:06 1

本發明涉及太陽能光伏光熱技術領域，特別是涉及一種具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器。

背景技術：

隨著現代社會經濟的高速發展，人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天然氣等傳統能源儲備量不斷減少、日益緊缺，造成價格的不斷上漲，同時常規化石燃料造成的環境汙染問題也愈加嚴重，這些都大大限制著社會的發展和人類生活質量的提高。太陽能熱轉化是一種能量轉換效率和利用率高而且成本低廉、可在全社會廣泛推廣的太陽能利用方式。在太陽能熱利用裝置中，關鍵是要將太陽輻射能轉換成熱能，實現這種轉換的器件稱為太陽能集熱器。

目前太陽能集熱器一般僅僅具有集熱功能，沒有同時提供發熱和發電功能的集熱器，但是現在的需求是在提供熱水的同時，還需要同時能夠提供相應的電能。

技術實現要素：

本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器，保證在提供熱能的同時，還可以提供電能，實現太陽能的多功能需求。

為實現上述目的，本發明提出的一種具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器，其特徵在於，包括集熱管和集熱板，所述集熱管為並排的多個，所述相鄰的集熱管之間通過集熱板連接，所述集熱管內部設置內肋片，所述內肋片將集熱管內部分為多個小流道，還包括散熱型光伏組件，所述散熱型光伏組件由上到下依次包括封裝玻璃、正面eva、電池片、背面eva、背板，其中，在背板以及背面eva上設置有一個以上的散熱孔，所述散熱型光伏組件通過導熱膠與集熱管的壁連接。

作為一種改進的方案，所述的集熱管的橫截面是正方形。

作為一種改進的方案，所述集熱管的橫截面是長方形，集熱管橫截面的長方形的相對的邊部連接集熱板。

作為一種改進的方案，所述內肋片連接長方形的對角，在內肋片上設置貫通孔，從而使相鄰的小流道彼此連通。

作為一種改進的方案，所述集熱管的橫截面是正方形，正方形的內邊長為l，所述貫通孔是圓形，圓形的半徑r，所述同一翅片上相鄰的貫通孔圓心之間的距離為l，滿足如下關係：l/l*10=a*ln(r/l*10)+b；其中ln是對數函數，a,b是參數，1.5〈a〈1.6,2.9〈b〈3.0;0.34〈l/l〈0.38;0.14〈r/l〈0.17;30mm〈l〈120mm；5mm〈r〈17mm。

作為一種改進的方案，15mm〈l〈45mm。

作為一種改進的方案，所述散熱孔由外部環境通到連接電池片間的焊帶上，散熱孔為正方形、圓形或者長方形。

作為一種改進的方案，所述散熱孔為正方形，邊長為1-5mm，或者所述散熱孔為圓形，直徑為1-5mm。

作為一種改進的方案，所述散熱孔3個一組，對應每片電池片的位置設置一組散熱孔。

與現有技術相比較，本發明具有如下的優點：通過在集熱管內部設置內肋片，將集熱管分為多個流道，進一步強化吸熱，節約能源。提供了一種具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器，能夠實現集熱和發電雙重功能，滿足多方面的需求。散熱型光伏組件吸收的熱量，一部分用於發電，另一部分餘熱會通過導熱膠傳遞給集熱板，從而傳遞給集熱管內的流體，進一步充分利用太陽能。通過在集熱管內部開設貫通孔，在保證了集熱管內小流道內流體的分配均勻。本發明通過多次試驗，在保證換熱量最大以及流動阻力滿足要求的情況下，得到一個最優的太陽能集熱管優化結果，並且通過試驗進行了驗證，從而證明了結果的準確性。

附圖說明

圖1是本發明具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器的結構示意圖；圖2是本發明集熱管橫截面結構示意圖；圖3是本發明內肋片貫通孔分布示意圖；圖4是本發明內肋片貫通孔錯列分布示意圖；圖5是本發明集熱管內四邊形尺寸示意圖；圖6是本發明的散熱型光伏組件的結構示意圖；圖7是本發明的散熱型光伏組件的背面結構局部示意圖；圖8是本發明的散熱型光伏組件的電池片和焊帶結構局部示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

一種太陽能集熱器，包括集熱管1和集熱板2，所述集熱管1為並排的多個，所述相鄰的集熱管1之間通過集熱板2連接，如圖2所示，所述集熱管1內部設置內肋片5，所述內肋片5將集熱管內部分為多個小流道。

進一步優選，散熱型光伏組件4，如圖6-8所示，所述散熱型光伏組件4由上到下依次包括封裝玻璃41、正面eva42、電池片43、背面eva44、背板45，其中，在背板45以及背面eva44上設置有一個以上的散熱孔46，所述散熱孔46由外部環境通到連接電池片43間的焊帶47上，散熱孔46為正方形、圓形或者長方形。所述散熱孔為正方形，邊長為1-5mm，或者所述散熱孔為圓形，直徑為1-5mm。所述散熱孔3個一組，對應每片電池片的位置設置一組散熱孔。所述太陽能電池板4通過導熱膠3與集熱管1的壁連接。作為優選，至少連接壁的一部分。

進一步優選，請參照圖1所示，一種具有散熱型光伏組件的板狀太陽能集熱器，包括集熱管1和集熱板2，所述集熱管1為並排的多個，所述相鄰的集熱管之間通過集熱板2連接，還包括散熱型光伏組件4，所述散熱型光伏組件4設置在集熱管1的頂部，所述散熱型光伏組件4通過導熱膠3與集熱管1的頂部連接。

本發明提供了一種具有散熱型光伏組件的太陽能集熱器，能夠通過集熱管實現集熱，通過加熱集熱管的熱水實現熱量的利用，同時，通過太陽能電池板的集熱來實現發電，從而實現集熱和發電雙重功能，滿足多方面的需求。

此外，太陽能電池板吸收的熱量，一部分用於發電，但是一般會有餘熱散失，本發明將餘熱通過導熱膠傳遞給集熱板，從而傳遞給集熱管內的流體，進一步充分利用太陽能。

作為優選，所述集熱板2連接在集熱管1的頂部位置。

作為優選，所述太陽能電池板4和集熱板1的上部通過導熱膠連接。

作為優選，位於集熱管1頂部和集熱板2上部的散熱型光伏組件是一整塊光伏組件。

作為優選，集熱管1的頂部和集熱板2的上部在一個平面上。

作為優選，所述集熱管1的橫截面是四邊形。

作為優選，所述的集熱管1的橫截面是正方形。

作為優選，所述集熱管1的橫截面是長方形，集熱管橫截面的長方形的相對的邊部連接集熱板。

作為優選，所述集熱管1和集熱板2為一體化製造。

通過上述集熱管和集熱板的結構和位置的設置，通過加熱和發電雙重功能，能夠更加充分利用太陽能。

作為優選，四邊形的四條邊相等，四邊形的四個角相等。

作為優選，所述集熱管內部設置內肋片5，所述內肋片5連接四邊形的對角，如圖2所示。所述內肋片5將集熱管1內部分為多個小流道7，在內肋片上設置貫通孔6，從而使相鄰的小流道7彼此連通。

通過設置內肋片5，將集熱管1內部分為多個小流道7，進一步強化傳熱，但是相應的流體流動的壓力增加。通過設置貫通孔6，保證相鄰的小流道7之間的連通，從而使得壓力大的小流道內的流體可以向鄰近的壓力小的小流道內流動，解決冷凝端的內部各個小流道7壓力不均勻以及局部壓力過大的問題，從而促進了流體在換熱通道內的充分流動，同時通過貫通孔6的設置，也降低了集熱管內部的壓力，提高了換熱效率，同時也提高了集熱管的使用壽命。

優選的，沿著集熱管1內流體的流動方向，所述貫通孔6的面積不斷的增加。

所述的貫通孔6為圓形結構，沿著集熱管1內流體的流動方向，所述圓形結構的半徑不斷的增加。

因為沿著集熱管1內流體的流動方向，集熱管1內的流體不斷的吸熱甚至蒸發，因此使得集熱管的壓力不斷的增加，而且因為貫通孔6的存在，使得集熱管1內部的壓力分配越來越均勻，因此貫通孔的面積需要很大，通過設置不斷的變大，從而使得在保證熱管內部壓力均勻和壓力的情況下，通過貫通孔面積的變化來增加換熱面積，從而提高換熱效率。

優選的，沿著集熱管1內流體的流動方向，所述貫通孔6的面積不斷的增加的幅度不斷增加。通過如此設置，也是符合流動壓力的變化規律，進一步降低流動阻力的同時，提高換熱效率。通過如此設置，通過是實驗發現可以提高9%左右的換熱效率，同時阻力基本保持不變。

優選的，沿著集熱管1內流體的流動方向，貫通孔6的分布數量越來越多，進一步優選，所述貫通孔數量不斷的增加的幅度不斷增加。

通過上述數量的分布原理與面積減少原理相同，與貫通孔數量完全相同相比，通過數量分布來減少流通面積。

在實際實驗中發現，貫通孔6的面積不能過小，過小的話會導致流動阻力的增加，從而導致換熱的減弱，貫通孔6的面積不能過大，面積過大，會導致換熱面積的減少，從而降低換熱效果。同樣，集熱管1的橫截面積不能過大，過大導致管板結構單位長度上分布的換熱管過少，同樣導致換熱效果變差，集熱管流動面積也不能過小，過小會導致流動阻力增加，從而導致換熱效果變差。因此貫通孔6與集熱管橫截面面積及其相鄰貫通孔6之間的距離必須滿足一定要求。

因此，本發明是通過多個不同尺寸的集熱器的上千次數值模擬以及試驗數據，在滿足工業要求承壓情況下（10mpa以下），在實現最大換熱量的情況下，總結出的最佳的集熱器的尺寸優化關係。

本發明是集熱管1橫截面的四邊形的四條邊相等，四邊形的四個角相等下進行的尺寸優化。

所述集熱管內管的四邊形的內邊長（即四邊形的外邊長減去壁厚）為l，所述貫通孔的半徑r，所述同一翅片上相鄰的貫通孔之間的距離為l，滿足如下關係：l/l*10=a*ln(r/l*10)+b；其中ln是對數函數，a,b是參數，1.5〈a〈1.6,2.9〈b〈3.0;0.34〈l/l〈0.38;0.14〈r/l〈0.17;30mm〈l〈120mm；5mm〈r〈17mm。

其中，l等於相鄰貫通孔6圓心之間的距離。如圖3、4所示的左右相鄰和上下相鄰的貫通孔圓心之間的距離。

進一步優選，15mm〈l〈45mm。

優選的，隨著r/l的增加，所述的a,b增加。

作為優選，a=1.57,b=2.93。

作為優選，如圖3、4所示，每個內肋片上設置多排貫通孔6，如圖4所示，所述多個貫通孔6為錯排結構。通過錯排接構，可以進一步提高換熱，降低壓力。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。