一种面向分布式光伏板冷却及抗结露装置

1.本发明属于太阳能光伏板技术领域，更具体地，涉及一种面向分布式光伏板冷却及抗结露装置。


背景技术：

2.今世界能源短缺、环境污染严重，太阳能作为一种源源不断且环保安全的能源，是新能源领域中最重要的一部分，具有广阔的发展前景。目前太阳能的利用，光伏发电作为太阳能应用领域中的核心技术，运用广泛。但是，光伏板白天工作时，较高的环境温度和强烈的太阳辐射使得光伏板表面温度过高，这不仅会降低光伏发电效率，还会对组件造成热应力，缩短光伏板的寿命。此外，由于表面辐射冷却作用，在凌晨光伏表面温度会低于露点温度，发生结露，这会加剧光伏板表面灰尘污染，进一步降低光伏板表面透光率和发电效率。因此，为了提高光伏发电效率，研究光伏板的冷却及抗结露具有重要意义。
3.目前，对于光伏板冷却主要采用喷淋冷却、热交换器换热(例如名称为一种以异戊烷为工质的太阳能光伏板冷却系统的专利)等方式，会消耗大量电能，同时使用中有大量热能散失掉，不能够有效转化利用。另一方面，这类装置会占用大量空间，在使用过程中产生较大噪音，装置成本较大且易损坏，在小型光伏发电设备上难以有较大的发展。为此，开发一种简单、高效、稳定性高的光伏板的冷却及抗结露装置具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术的缺陷或不足，提供一种面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置。本发明提供的光伏板的冷却及抗结露装置可降低白天光伏板表面温度，使光伏板于最适宜工作温度，提高发电效率，降低高温对光伏板寿命的影响；同时利用白天储存的能量在晚上对光伏板加热，抑制光伏板表面结露，从而减少灰尘在光伏板表面的沉积、胶结，降低灰尘污染对光伏发电的影响。该装置在实现降低光伏板表面温度、抑制露点形成的同时，在噪声、能耗、成本、空间、环保等方面上都相比泵式热交换器有一定优势，可在温差大、风沙大地区的小型光伏发电设备上广泛推广。
5.为实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置，包括依次叠设于光伏板本体上的导热膜和隔热墙；导热膜和隔热墙包裹于光伏板本体和隔热外壳内，隔热墙和隔热外层间填充有液体导热材料；隔热墙上设有用于控制导热膜和液体导热材料接触或不接触的温度控制开关；所述液体导热材料中分布有相变件；所述相变件包括导热壳层和相变材料内核。
7.本发明针对分布式光伏板提供了一种冷却及抗结露装置，该装置利用导热膜、隔热墙、温度控制开关、液体导热材料和相变件来实现分布式光伏板的较好冷却及抗结露，无需热交换器，具有噪声小、能耗低、成本少、空间占用小、环保优势，可在温差大、风沙大地区的小型光伏发电设备上广泛推广。具体过程如下：
8.在装置中，隔热墙及温度控制开关实现热量是否传递，相变件可通过导热壳层、液
体导热材料、导热膜与光伏板本体接触实现热传导，对光伏板表面温度调控，进而实现冷却或抗结露：在白天(或需要时)，光伏板吸收太阳光，表面温度上升，控制温度控制开关使得导热膜和液体导热材料接触，热量经导热膜、液体导热材料、导热壳层，传递至相变材料内核，此时相变材料内核发生相变吸收热量，将光伏板表面温度控制在合适的较低温度下；在晚上(或需要时)，光伏板表面温度下降，控制温度控制开关使得导热膜和液体导热材料接触，相变小球释放热量，再次通过导热壳层、液体导热材料、导热膜将热量传递到光伏板表面，使光伏板表面温度达到露点以上。而不需要热量传递时，控制温度控制开关使得导热膜和液体导热材料不接触即可。
9.优选地，所述导热膜为铜膜或铝膜；铜膜、铝膜为导热良好的材料，具有较好的导热效果。
10.优选地，隔热墙的材质为泡沫塑料或气凝胶隔热膜；泡沫塑料、气凝胶隔热膜的导热性较差，具有较好的隔热效果。
11.优选地，隔热墙设有开口，所述温度控制开关设于开口内
12.优选地，所述液体导热材料为导热硅油。
13.相变材料的熔点可根据光伏板表面的温度来进行选取，要求材料熔点介于光伏板表面最高温与最低温之间。当光伏板表面需要冷却时，相变材料的熔点低于光伏板表面的温度，当光伏板表面需要抗结露时，相变材料的熔点高于光伏板表面的温度即可。
14.优选地，所述相变材料的熔点为10～30℃。在该范围内，可适用于各地的光伏板的冷却及抗结露处理。
15.优选地，所述相变件为球状。
16.优选地，所述相变材料内核为石蜡。
17.优选地，所述导热壳层为金属壳层，例如铜壳层、铝壳层。
18.优选地，所述导热壳层和相变材料间设有翅片。翅片可实现导热壳层和相变材料内核间热量的传递。
19.更为优选地，所述翅片固设于导热壳层的内表面。
20.更为优选地，所述翅片的数量为多片，均匀嵌设排列在导热壳层内，且相邻翅片间相接触。
21.优选地，所述温度控制开关包括导热柱以及电连接的温度检测器、温度控制器和滑动开关；
22.所述滑动开关的一侧面与导热膜接触，另一侧面的截面包括导热面和隔热面；
23.所述温度检测器设于光伏板本体上，用于获取光伏板本体表面的温度信号；
24.所述温度控制器接收光伏板本体的温度信号并转变为控制滑动开关滑动的滑动信号；
25.所述滑动开关接收滑动信号并滑动使得仅导热面或仅隔热面与导热柱接触；
26.所述导热柱与液体导热材料接触。
27.通过调控滑动开关的滑动，可调控导热面/隔热面依次与导热柱、液体导热材料相接触，实现或阻断热量的传递。
28.优选地，所述温度控制开关还包括固设于隔离墙中，用于导热柱固定的固定架。
29.优选地，所述隔热外壳用限位板固定在光伏板上。
30.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
31.本发明提供的面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置可降低白天光伏板表面温度，使光伏板于最适宜温度下运行，提高发电效率，降低高温对光伏板寿命的影响；同时利用白天储存的能量在晚上对光伏板加热，抑制光伏板表面结露，从而减少灰尘在光伏板表面的沉积、胶结，降低灰尘污染对光伏发电的影响。该装置在实现降低光伏板表面温度、抑制表面结露的同时，在噪声、能耗、成本、空间、环保等方面上都相比泵式热交换器有一定优势，可在温差大、风沙大地区的小型光伏发电设备上广泛推广。
附图说明
32.图1是面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置的结构示意图；
33.图2是温度控制开关的示意图；
34.图3是隔热墙的结构示意图；
35.图4是相变件的结构示意图；
36.图5是面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置中隔热包裹的结构示意图；
37.其中，1-光伏板本体；2-导热膜；3-温度控制开关，31-导热柱，32-温度检测器，33-温度控制器，34-滑动开关，341-导热面，342-隔热面，35-固定架；4-隔热墙，401-开口；5-液体导热材料；6-相变件，61-导热壳层，62-相变材料内核；7-隔热外壳。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.需要说明的是，当原件被称为“设于”、“安设于”另一元件，它既可以直接在另一元件上，也可以存在居中的元件。当一个元件认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或可能同时存在居中元件。本本发明所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
40.实施例1
41.本实施例提供一种面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置，如图1，包括依次叠设于光伏板本体1上的导热膜2和隔热墙4。如图5，导热膜2和隔热墙4包裹于光伏板本体1和隔热外壳7内，隔热墙4和隔热外层7间填充有液体导热材料5；隔热墙4上设有用于控制导热膜2和液体导热材料5接触或不接触的温度控制开关3；液体导热材料5中分布有相变件6；相变件6包括导热壳层61和相变材料内核62。
42.具体地，导热膜2为铜膜，隔热墙4的材质为泡沫塑料，液体导热材料5为导热硅油；相变件6为球状(即相变小球)，包括球状的导热壳层61和相变材料62，相变材料62为石蜡；导热壳层61为金属壳层(例如铜、铝金属壳层)。
43.本实施例提供的面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置通过如下过程实现光伏板冷却及抗结露：在白天，光伏板吸收太阳光，表面温度上升，温度控制开关使得导热膜和液体导热材料接触，热量经导热膜、液体导热材料、导热壳层，传递至相变材料，此时相变材
料(石蜡)发生相变由固态变为液态吸收热量，将光伏板表面温度控制在合适的较低温度下；在晚上，光伏板表面温度下降，控制温度控制开关使得导热膜和液体导热材料接触，液态的相变材料(石蜡)变为固态释放热量，再次通过导热壳层、液体导热材料、导热膜将热量传递到光伏板表面，使光伏板表面温度达到露点以上。而不需要热量传递时，温度控制开关使得导热膜和液体导热材料不接触即可。
44.实施例2
45.本实施提供了一种面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置，包括依次叠设于光伏板本体1上的导热膜2和隔热墙4。如图5，导热膜2和隔热墙4包裹于光伏板本体1和隔热外壳7内，隔热墙4和隔热外层7间填充有液体导热材料5；隔热墙4上设有用于控制导热膜2和液体导热材料5接触或不接触的温度控制开关3；液体导热材料5中分布有相变件6；相变件6包括导热壳层61和相变材料内核62。
46.具体地，导热膜2为铜膜，隔热墙4的材质为泡沫塑料，液体导热材料5为导热硅油；相变件6为球状(即相变小球)，包括球状的导热壳层61和相变材料62，相变材料62为石蜡；导热壳层61为金属壳层(例如铜、铝金属壳层)。
47.除此之外，还包括：
48.隔热墙4设有圆形的开口41。如图2和图3，温度控制开关3包括半圆柱状的导热柱31(例如铝柱)以及电连接的温度检测器32、温度控制器33和滑动开关34，滑动开关34为与开口41相匹配的圆柱体，嵌设于开口41内，其一端与导热膜2接触，另一端的截面为圆形，包括相匹配的半圆形的导热面341和半圆形的隔热面342，导热面341或半圆形的隔热面342与导热柱31接触，温度检测器32设于光伏板本体1上，用于获取光伏板本体1表面的温度信号；温度控制器33接收光伏板本体1的温度信号并转变为控制滑动开关34滑动的滑动信号；滑动开关34接收滑动信号并滑动(转动180℃)使得仅导热面341或仅隔热面342与导热柱31的一端接触；导热柱31的另一端与液体导热材料5接触。
49.另外，温度控制开关3还包括固设于隔离墙中的固定架35(例如铝架台)，固定架35上设有螺孔(35)，利用螺孔35及与螺孔匹配的紧固件实现固定架35和导热柱31的固定。
50.在本实施例中，冷却的过程如下：温度检测器对光伏板本体表面温度进行检测，并将温度信号传送给温度控制器，温度控制器接收光伏板本体的温度信号，当光伏板本体表面温度高于某一预设值时，触发温度控制器发送控制滑动开关滑动的滑动信号，滑动开关接收滑动信号并滑动(转动180℃)使得仅导热面与导热柱的一端接触，进而实现热量从光伏板本体表面依次经导热膜、导热面、导热柱、液体导热材料传递至相变材料内核，使得相变材料内核发生相变反应，由固态变为液态，吸收热量，实现光伏板本体温度的降低。
51.抗结露的过程如下：温度检测器对光伏板本体表面温度进行检测，并将温度信号传送给温度控制器，温度控制器接收光伏板本体的温度信号，当光伏板本体表面温度低于某一预设值时，触发温度控制器发送控制滑动开关滑动的滑动信号，滑动开关接收滑动信号并滑动(转动180℃)使得仅导热面与导热柱的一端接触，进而实现相变材料的热量从液体导热材料、导热柱、导热面、导热膜传递至光伏板本体表面，实现光伏板本体温度的升高，达到抗结露的效果。
52.当未触发温度控制器时，隔热面与导热柱的一端接触，光伏板本体和相变材料内核被隔热墙隔开，不进行热量传递。
53.实施例3
54.本实施了提供一种面向分布式光伏板的冷却及抗结露装置，包括依次叠设于光伏板本体1上的导热膜2和隔热墙4。如图5，导热膜2和隔热墙4包裹于光伏板本体1和隔热外壳7内，隔热墙4和隔热外层7间填充有液体导热材料5；隔热墙4上设有用于控制导热膜2和液体导热材料5接触或不接触的温度控制开关3；液体导热材料5中分布有相变件6；相变件6包括导热壳层61和相变材料内核62。
55.具体地，导热膜2为铜膜，隔热墙4的材质为泡沫塑料，液体导热材料5为导热硅油；相变件6为球状(即相变小球)，包括球状的导热壳层61和相变材料62，相变材料62为石蜡；导热壳层61为金属壳层(例如铜、铝金属壳层)。
56.隔热墙4设有圆形的开口41。如图2和图3，温度控制开关3包括半圆柱状的导热柱31(例如铝柱)以及电连接的温度检测器32、温度控制器33和滑动开关34，滑动开关34为与开口41相匹配的圆柱体，嵌设于开口41内，其一端与导热膜2接触，另一端的截面为圆形，包括相匹配的半圆形的导热面341和半圆形的隔热面342，导热面341或半圆形的隔热面342与导热柱31接触，温度检测器32设于光伏板本体1上，用于获取光伏板本体1表面的温度信号；温度控制器33接收光伏板本体1的温度信号并转变为控制滑动开关34滑动的滑动信号；滑动开关34接收滑动信号并滑动(转动180℃)使得仅导热面341或仅隔热面342与导热柱31的一端接触；导热柱31的另一端与液体导热材料5接触。
57.另外，温度控制开关3还包括固设于隔离墙中的固定架35(例如铝架台)，固定架35上设有螺孔(35)，利用螺孔35及与螺孔匹配的紧固件实现固定架35和导热柱31的固定。
58.除此之外，还包括：固设于导热壳层61的内表面的翅片(63)。如图4，翅片(63)的数量为多片，均匀嵌设排列在导热壳层61内，且相邻翅片(63)间相接触。
59.翅片的设计可更好的实现导热壳层61和相变材料62间的热传递。
60.本实施例的冷却的过程和抗结露的过程与实施例2基本一致。
61.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。