一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的製作方法

2023-11-03 20:03:02 1

一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，包括光伏發電裝置、溫差發電裝置、散熱裝置和輔助裝置，光伏發電裝置包括太陽能電池板和太陽能聚光器，溫差發電裝置包括熱端絕緣導熱板、冷端絕緣導熱板和半導體溫差電池組，散熱裝置包括石墨微通道散熱器、分流管、集流管、散熱泵和散熱介質存儲裝置，所述輔助裝置包括支撐架、太陽追蹤系統和安裝箱；太陽能聚光器設在安裝箱外且與安裝箱箱壁固定連接，太陽能電池板、絕緣導熱板、半導體溫差電池組、石墨微通道散熱器、分流管、集流管、散熱泵設在安裝箱內，安裝箱安裝在支撐架上，支撐架上安裝有太陽追蹤系統。本實用新型具有散熱效果好，光電轉換效率高，自身能耗低等優點。
【專利說明】一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光伏光熱發電裝置，特別涉及一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統。
【背景技術】
[0002]目前，太陽能光伏發電系統主要使用的是晶體矽太陽能光伏電池，其主要缺點表現為轉換效率低，且電池的光電轉換效率受溫度影響比較嚴明顯，而且不能在高溫下使用，其原因在於普通矽電池板在高倍聚光的太陽光下，一段時間後太陽能電池板就會起泡，太陽能電池板也會被氧化，此外由於起泡後受熱不均勻，太陽能電池板還會發生爆炸，因而在光伏發電系統中為了保證太陽能電池板的發電效率和延長太陽能電池板的使用壽命，通常會對太陽能電池板散熱。為了提高光伏光熱發電系統的性價比，除了開發新型的太陽能電池板之外，就需對太陽能光伏光熱系統進行散熱降溫，而傳統的散熱方式耗能少的效率低，效率高的耗能多，而且多數散熱裝置並不能使太陽能電池板的矽光片整體均勻降溫，通常會出現局部過熱、矽光片損壞的現象。而光伏光熱複合發電系統，也通常會因為散熱裝置的散熱效率和能耗使得整個光伏光熱複合發電系統的實用性降低。
實用新型內容
[0003]針對現有技術中存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種既可低能耗高效散熱且能使太陽能電池板整體均勻散熱又能在提高太陽能電池板的光電轉換效率的同時提高半導體溫差電池組發電輸出功率的納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統。
[0004]本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，包括光伏發電裝置、溫差發電裝置、散熱裝置和輔助裝置，所述光伏發電裝置包括太陽能電池板和太陽能聚光器，所述溫差發電裝置包括熱端絕緣導熱板、冷端絕緣導熱板和半導體溫差電池組，所述散熱裝置包括石墨微通道散熱器、分流管、集流管、散熱泵和散熱介質存儲裝置，所述輔助裝置包括支撐架、太陽追蹤系統和安裝箱；所述太陽能聚光器設置在所述安裝箱外且與所述安裝箱箱壁固定連接，所述太陽能電池板、所述熱端絕緣導熱板、所述冷端絕緣導熱板、所述半導體溫差電池組、所述石墨微通道散熱器、所述分流管、所述集流管和所述散熱泵分別設置在所述安裝箱內，所述安裝箱固定安裝在所述支撐架上，所述支撐架上安裝有所述太陽追蹤系統；所述太陽能電池板受光面與所述太陽能聚光器固定連接，所述熱端絕緣導熱板設在所述太陽能電池板背光面與所述半導體溫差電池組熱端之間，所述半導體溫差電池組設在所述熱端絕緣導熱板和所述冷端絕緣導熱板之間，所述冷端絕緣導熱板設在所述半導體溫差電池組和所述石墨微通道散熱器之間，所述石墨微通道散熱器與所述安裝箱內壁之間設有所述分流管和所述集流管；所述散熱泵的出液端與所述分流管進液端連接導通，所述分流管的出液端與所述石墨微通道散熱器的進液端連接導通，所述石墨微通道散熱器的出液端與所述集流管的進液端連接導通，所述集流管出液端與所述散熱介質存儲裝置的進液端連接導通；所述石墨微通道散熱器內左右相鄰或上下相鄰的兩個流體通道中散熱介質的流動方向相反。
[0005]上述納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，所述太陽能電池板與所述熱端絕緣導熱板之間、所述熱端絕緣導熱板與所述半導體溫差電池組之間、所述半導體溫差電池組與所述冷端絕緣導熱板之間以及所述冷端絕緣導熱板與所述石墨微通道散熱器的受熱面之間設有導熱矽膠墊圈，所述導熱矽膠墊圈內部空腔內填滿有導熱矽脂。
[0006]上述納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，所述半導體溫差電池組為N型半導體塊和P型半導體塊相間串聯而成的電池組。
[0007]上述納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，所述分流管大於或等於四根，所述集流管的數量大於等於四根。
[0008]上述納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，所述安裝箱箱壁上開設有散熱孔，所述安裝箱箱壁內側設有防塵紗網。
[0009]本發明的有益效果是:
[0010]1.本實用新型中的石墨微通道散熱器不僅可以有效使太陽能電池板的矽光片均勻降溫，使天陽能電池板在正常的工作溫度範圍內發電，還可以使半導體溫差電池組冷熱兩端保持較大的溫差，從而使之保持較高的發電輸出功率，同時避免矽光片局部過熱起泡甚至導致太陽電池板爆炸的情況出現，從而提高了本實用新型的使用安全性。
[0011]2.由於採用了石墨微通道散熱裝置，本實用新型的自身能耗進一步降低，輸出功率相對增加，從而使之性能進一步提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的整體結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的安裝箱內部結構示意圖；
[0014]圖3為本實用新型納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的半導體溫差電池結構與工作原理示意圖；
[0015]圖4為本實用新型納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的石墨微通道散熱器結構示意圖；
[0016]圖5為本實用新型納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的石墨微通道散熱器A-A向結構示意圖；
[0017]圖6為本實用新型納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統的散熱裝置工作原理圖。
[0018]圖中，1-安裝箱，2-支撐架，3-太陽追蹤系統，4-太陽能電池板，5-太陽能聚光器，6-半導體溫差電池組，7-熱端絕緣導熱板，8-冷端絕緣導熱板，9-導熱矽膠墊圈，10-石墨微通道散熱器，11-導熱矽脂，12-P型半導體塊，13-N型半導體塊，14-熱端金屬導電板，15-冷端金屬導電板,16-第一散熱板,17-第二散熱板,18-第三散熱板,19-隔離板,20-擾流板，21-流體第一通道，22-流體第二通道，23-集流管，24-分流管，25-散熱泵，26-散熱介質存儲裝置，27-散熱孔。【具體實施方式】
[0019]如圖1、圖2和圖6所示，本實用新型一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，包括發電裝置、溫差發電裝置、散熱裝置和輔助裝置，其中所述光伏發電裝置包括太陽能電池板4和太陽能聚光器5，所述溫差發電裝置包括熱端絕緣導熱板7、冷端絕緣導熱板8和半導體溫差電池組6，所述散熱裝置包括石墨微通道散熱器10、分流管24、集流管23、散熱泵25和散熱介質存儲裝置26，所述輔助裝置包括支撐架2、太陽追蹤系統3和安裝箱I。
[0020]如圖1所示，所述太陽能聚光器5設置在所述安裝箱I外且與所述安裝箱I箱壁固定連接，所述安裝箱I固定安裝在所述支撐架2上，所述支撐架上2安裝有所述太陽追蹤系統3。
[0021]如圖2和圖6所示，所述太陽能電池板4、所述熱端絕緣導熱板7、所述冷端絕緣導熱板8、所述半導體溫差電池組6、所述石墨微通道散熱器10、所述分流管24、所述集流管23和所述散熱泵25分別設置在所述安裝箱I內，所述太陽能電池板4受光面與所述太陽能聚光器5固定連接，所述熱端絕緣導熱板7設在所述太陽能電池板4背光面與所述半導體溫差電池組6熱端之間，所述半導體溫差電池組6設在所述熱端絕緣導熱板7和所述冷端絕緣導熱板8之間，所述冷端絕緣導熱板8設在所述半導體溫差電池組6和所述石墨微通道散熱器10之間，所述石墨微通道散熱器10與所述安裝箱I內壁之間設有所述分流管24和所述集流管23 ;所述散熱泵25的出液端與所述分流管24進液端連接導通，所述分流管24的出液端與所述石墨微通道散熱器20的進液端連接導通，所述石墨微通道散熱器10的出液端與所述集流管23的進液端連接導通，所述集流管23的出液端與所述散熱介質存儲裝置26的進液端連接導通。為了能使所述半導體溫差電池組6冷端能夠均勻散熱降溫，本實施例中，所述分流管24大於或等於四根，所述集流管24的數量大於等於四根，即所述石墨微通道散熱器10的每個側面至少設有一根所述分流管24和一根所述集流管23，從而使所述石墨微通道散熱器10內左右相鄰或上下相鄰的兩個流體通道中散熱介質的流動方向相反，從而使所述石墨微通道散熱器10能夠使與其相鄰的所述冷端絕緣導熱板8上各個點的溫度較為接近，從而使所述冷端絕緣導熱板8均勻高效地降溫，進而通過熱傳遞和熱電轉換使所述太陽能電池板4整體均勻高效降溫，對本實用新型的部件進行有效的保護。
[0022]如圖2所示，所述太陽能電池板4與所述熱端絕緣導熱板7之間、所述熱端絕緣導熱板7與所述半導體溫差電池組6之間、所述半導體溫差電池組6與所述冷端絕緣導熱板8之間以及所述冷端絕緣導熱板8與所述石墨微通道散熱器10的受熱面之間設有導熱矽膠墊圈9，所述導熱矽膠墊圈9內部空腔內填滿有導熱矽脂11，而為了使所述導熱矽脂11在受熱情況下不會受重力影響而從其填充位置流淌至別的地方，所述導熱矽脂11被密封在所述導熱矽膠墊圈9中間的中空處。
[0023]如圖3所示，所述半導體溫差電池組6包括熱端金屬導電板14、冷端金屬導電板15、N型半導體塊13和P型半導體塊12，所述N型半導體13和所述P型半導體12通過所述熱端金屬導電板14與所述冷端金屬導電板相間串聯電連接構成多個溫差電池模塊串聯，進而構成所述半導體溫差電池組6。
[0024]如圖4和圖5所不,所述石墨微通道散熱器,包括第一散熱板16、第二散熱板17、第三散熱板18、隔離板19和擾流板20，其中所述第二散熱板17設在所述第一散熱板16與所述第三散熱板18之間，而在所述第一散熱板16與所述第二散熱板17之間以及所述第二散熱板17與所述第三散熱板18之間豎直安裝有所述隔離板19，兩塊位於所述第二散熱板17同一側的且相鄰的所述隔離板19與所述第一散熱板16和所述第二散熱板17或所述第二散熱板17和所述第三散熱板18圍成所述石墨微通道散熱器的流體通道，所述流體通道包括流體第一通道21和流體第二通道22，其中所述流體第一通道21為所述第一散熱板16與所述第二散熱板17之間，所述流體第二通道22位於所述第二散熱板17與所述第三散熱板18之間，且所述流體第一通道21和所述流體第二通道內都設有2塊及以上的所述擾流板20，所述擾流板20的兩端分別固定在所述流體第一通道21或所述流體第二通道22的兩個側壁上，從而將所述流體第一通道21或所述流體第二通道22的部分管道分為兩個管，進而實現對流經所述流體第一通道21和所述流體第二通道22中納米流體的流動進行分流，並使納米流體經過所述擾流板20之後進行合流，從而使納米流體表層液體和流體內部液體進行混合，使整個納米流體受熱均勻，從而能帶走更多的熱量，達到更好的散熱效果。
[0025]如圖6所示,所述散熱泵25將散熱介質從所述散熱介質存儲裝置26中抽出然後泵入所述分流管24，所述分流管24通過自身所設有的支管對泵入所述分流管24內的散熱介質進行分流，使散熱介質通過所述支管進入所述石墨微通道散熱器10的所述流體通道，散熱介質在所述所述石墨微通道散熱器10內流動吸熱之後流至所述流體通道的出液端，然後通過所述集液管23上所設有的支管進入所述集液管23進行匯流，所述集液管23將吸熱之後的散熱介質匯流之後，將其通過管路導入所述散熱介質存儲裝置26中。而為了吸熱升溫後的散熱介質經過一定的降溫之後再被存儲起來，可以使其從一個空冷的散熱板中流過，從而減少其對所述散熱介質存儲裝置26中剩餘的散熱介質的影響。
[0026]本實施例中，而為了使本實用新型在利用所述微通道散熱器7進行散熱冷卻的同時，可以利用空氣流動進行降溫，在所述設備箱I箱壁上開設有散熱孔27，而為了防止沙塵等顆粒物進入所述設備箱I內對所述設備箱I內的設備造成損害，所述設備箱I內設有防塵紗網，所述防塵紗網設在所述散熱孔27開設處的所述安裝箱I箱壁的內側。
[0027]上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型創造所作的舉例，而並非對本實用新型創造【具體實施方式】的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所引伸出的任何顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型創造權利要求的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，其特徵在於，包括光伏發電裝置、溫差發電裝置、散熱裝置和輔助裝置，所述光伏發電裝置包括太陽能電池板(4)和太陽能聚光器(5)，所述溫差發電裝置包括熱端絕緣導熱板(7)、冷端絕緣導熱板(8)和半導體溫差電池組(6)，所述散熱裝置包括石墨微通道散熱器(10)、分流管(24)、集流管(23)、散熱泵(25)和散熱介質存儲裝置(26)，所述輔助裝置包括支撐架(2)、太陽追蹤系統(3)和安裝箱(1);所述太陽能聚光器(5)設置在所述安裝箱(1)外且與所述安裝箱(1)箱壁固定連接，所述太陽能電池板(4)、所述熱端絕緣導熱板(7)、所述冷端絕緣導熱板(8)、所述半導體溫差電池組(6)、所述石墨微通道散熱器(10)、所述分流管(24)、所述集流管(23)和所述散熱泵(25)分別設置在所述安裝箱(1)內，所述安裝箱(1)固定安裝在所述支撐架(2)上，所述支撐架(2)上安裝有所述太陽追蹤系統(3);所述太陽能電池板(4)受光面與所述太陽能聚光器(5)固定連接，所述熱端絕緣導熱板(7)設在所述太陽能電池板(4)背光面與所述半導體溫差電池組(6)熱端之間，所述半導體溫差電池組(6)設在所述熱端絕緣導熱板(7)和所述冷端絕緣導熱板(8)之間，所述冷端絕緣導熱板(8)設在所述半導體溫差電池組(6)和所述石墨微通道散熱器(10)之間，所述石墨微通道散熱器(10)與所述安裝箱(1)內壁之間設有所述分流管(24)和所述集流管(23);所述散熱泵(25)的出液端與所述分流管(24)進液端連接導通，所述分流管(24)的出液端與所述石墨微通道散熱器(10)的進液端連接導通，所述石墨微通道散熱器(10)的出液端與所述集流管(23)的進液端連接導通，所述集 流管(23)出液端與所述散熱介質存儲裝置(26)的進液端連接導通；所述石墨微通道散熱器(10)內左右相鄰或上下相鄰的兩個流體通道中散熱介質的流動方向相反。
2.根據權利要求1所述的納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，其特徵在於，所述太陽能電池板(4)與所述熱端絕緣導熱板(7)之間、所述熱端絕緣導熱板(7)與所述半導體溫差電池組(6)之間、所述半導體溫差電池組(6)與所述冷端絕緣導熱板(8)之間以及所述冷端絕緣導熱板(8)與所述石墨微通道散熱器(10)的受熱面之間設有導熱矽膠墊圈(9)，所述導熱矽膠墊圈(9)內部空腔內填滿有導熱矽脂(11)。
3.根據權利要求1所述的納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，其特徵在於，所述半導體溫差電池組(6)為N型半導體塊(13)和P型半導體塊(12)相間串聯而成的電池組。
4.根據權利要求1所述的納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，其特徵在於，所述分流管(24)大於或等於四根，所述集流管(23)的數量大於等於四根。
5.根據權利要求1所述的納米流體石墨微通道冷卻的太陽能光伏光熱系統，其特徵在於，所述安裝箱(1)箱壁上開設有散熱孔(27)，所述安裝箱(1)箱壁內側設有防塵紗網。
【文檔編號】H02S10/30GK203813717SQ201420240111
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】閆素英, 姜鑫, 王勝捷, 田瑞, 史志國, 仲偉浩, 李彥潔 申請人:內蒙古工業大學