散热隔热一体光伏板百叶的制作方法

专利2022-05-09  2


1.本发明涉及到一种太阳能光伏发电设备。


背景技术:

2.1.现在的人居建筑耗能巨大,建筑能耗在人类能源总消费量中所占的比重已近40%,原因一是保温不够,墙体保温不够是一方面,最严重是窗户,薄薄的一两层玻璃根本就起不到多大的保温作用,那边锅炉不停地烧、暖气片不停地加热着屋子,这边薄薄的窗户呼呼地向外散发着热气(就像是一个人在寒冷的冬天里穿着一个大棉袄却敞着怀)!二是现代楼房几乎没有什么遮阳措施,任凭夏季阳光穿过阳台窗户加热室内,而屋里却只能靠空调降温。据统计,建筑物通过窗户散失的能量约占建筑物消耗能量的30%。现有产品中一定厚度的保温百叶同时解决窗体的保温和遮阳两个问题,但一定厚度(30毫米以上)的保温百叶在窗体冬季采光时立面阻挡了一部分阳光进入室内,不仅影响视线而且增加了采暖费用。
3.2.一般光伏电池的光电转换效率为10%~ 20%,在运行的过程中,未被利用的太阳辐射能除了一部分被反射外 其余大部分被电池吸收转化为热能;如果这些吸收的热量不能及时排除,电池温度就会逐渐升高,发电效率降低(据统计电池组件温度每上升1摄氏度,其发电功率衰减0.4%),而且光伏电池长期在高温下工作会迅速老化、缩短使用寿命。现在电池降温技术主要是背板材质和结构的改进,现有的背板材料一般由几种高分子材料复合而成,如采用tpt、tpe、fpe等结构,但由于高分子材料的导热系数一般都较低无法有效散热,使得组件运行产生的热量不能有效的导出,导致热量积蓄。光伏电池散热的方法有被动散热与主动散热两种。前者依靠大气的自然流动带走电池热量,后者依靠电力驱动风机或泵,强制空气、水或其他流体流过人为设置在太阳电池组件上的散热设备,强化电池热量的散出过程,或者仅在太阳电池组件上增加散热设备,强化自然对流散热。由于聚光式太阳电池组件工作在数个至数十个太阳之下,不加强散热时电池温度可达上千度,组件会遭到破坏,故聚光式太阳电池组件均采取强化散热措施,例如中国专利cn101145743太阳电池高效发电散热系统,在太阳电池组件下部附加导热片和散热构件,强化向大气散热,中国专利cn201000896水冷式光伏发电系统,以导热硅胶粘接导热水管于太阳电池组件下方,管内有水循环流动对聚光式太阳电池进行冷却。此外在太阳能光伏热综合利用中,例如中国专利cn1716642,混合式光电光热收集器,中国专利cn1563844太阳电热联产装置,中国专利cn1988183太阳电池的电热联用装置,都利用水循环流过太阳电池组件背部来提取热能,同时也起到降低太阳电池温度的作用。对于普通的平板式太阳电池组件,一般认为设置复杂的散热系统意义不大,基本上未特别考虑散热问题, 其工作温度常达到50℃以上。目前散热效果最好的是一种微热管(导热性是铝的5000倍,石墨烯的200倍)平板贴附背板的散热技术
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cn200810239002.0光伏电池散热装置:微热管散热平板的一侧与光伏电池板背面相贴合,且散热平板为中空结构,其内部同向设置有大量的微孔管群或微槽群,并灌装有甲醇等工质,各微孔或微槽自然形成微热管结构,所述散热平板与光伏电池板相贴合的一侧为吸热面,散热平板的其余侧面的部分或全部为散热面。散热效果非常好,但是价格是光
伏板的1—2倍。对这些组件采用简便而又有效的散热措施来降低其工作温度是方向,如采用全金属背板(zl200820200742. 9,cn201120084141. 8),但单纯依赖表面的氧化层并不能很好的满足背板材料对于长时间绝缘性的要求,使得实际过程中组件面临安全性问题,同时所采用的金属层过厚不利于组件运输和降低成本。


技术实现要素:

4.本发明从太阳电池组件结构热设计入手,提供一种廉价的散热隔热一体光伏板百叶,来解决减少太阳电池散热热阻,用自然冷却方式
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太阳能烟囱,降低太阳电池工作温度的问题,以及增加隔热板使光伏板百叶具有良好的隔热功能为窗体提供良好的隔热,本发明技术方案如下:本散热隔热一体光伏板百叶由复合翅片金属背板1、光伏电池6组成,其特征为:复合翅片金属背板1为表面板5上间隔排列着多个常规翅片2和勾脚翅片3,勾脚翅片3连接隔热板7而与表面板5形成的一块复合板,复合翅片金属背板1被勾脚翅片3连接隔离成多个排孔通道4,光伏电池6贴合在复合翅片金属背板1的表面板5上。这样,光伏电池6工作时就会把产生的热量迅速地传递给与其紧贴的表面板5,表面板5再把热量传递给常规翅片2和勾脚翅片3,常规翅片和勾脚翅片3再把热量传递给翅片周边的空气,排孔通道4内部空气因受热而密度变低,气流因浮力向上流动产生烟囱效应,从而光伏电池产生的热量从这一排排的小烟囱中被带向空中,降低电池温度,而隔热板则阻隔排孔内的热量向下传递。为了提高散热效果,常规翅片2和勾脚翅片3上可以增加分支翅片。
附图说明
5.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:图1是本发明的结构示意图。
6.图2是本发明的结构示意图。
7.图3是本发明的结构示意图。
8.图4是本发明的结构示意图。
9.图5是本发明的结构示意图。
10.图6是本发明的结构示意图。
11.图7是本发明的结构示意图。
12.图中1.复合翅片金属背板,2.常规翅片,3.勾脚翅片, 4. 排孔通道,5. 表面板,6.光伏电池,7. 隔热板,8. 中空微珠矩阵层,9.气凝胶,10.倒刺勾脚 ,11.密封软片,12.楼房,13.连栋温室,w. 散热隔热一体光伏板百叶,x.面纱层,y.面纱层,z. 间隔纱,z’.间隔纱树脂连筋。
具体实施方式
13.在图1中,展示了散热隔热一体光伏板百叶单板的结构:复合翅片金属背板1为表面板5上的勾脚翅片3连接隔热板7而形成的一块复合板,复合翅片金属背板1被勾脚翅片3连接隔离成多个排孔通道4,光伏电池6贴合在复合翅片金属背板1的表面板5上。这样,光伏电池6工作时就会把产生的热量迅速地传递给与其紧贴的表面板5,表面板5再把热量传递给常规翅片2和勾脚翅片3,常规翅片2和勾脚翅片3再把热量传递给翅片周边的空气,排孔
通道4内部空气因受热而密度变低,气流因浮力向上流动产生烟囱效应,从而光伏电池产生的热量从这一排排的小烟囱中被带向空中,降低电池温度,而隔热板7则阻隔排孔内的热量向下传递。为了提高散热效果,常规翅片2和勾脚翅片3上可以增加分支翅片。翅片金属背板选用的金属材质为经阳极氧化的铝合金。隔热板7为中空微珠矩阵层板或气凝胶板,中空微珠矩阵层(美国国家航空航天局, 在20世纪90年代为了解决航天飞行器传热控制问题而研发的一种新型太空绝热反射瓷层,该瓷层材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷中空颗粒构成,这种材料是本身具有高太阳反射比、高半球发射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能的环保材料,这种绝热反射材料在国外经历了由航天领域,到工业及建筑业的转变,同时也由厚层向薄层的技术转变。目前在世界各地建筑和工业设施中得到了越来越多的应用)。气凝胶(导热系数低至0.015~0.018w/m.k,也就是说用传统隔热材料1/3至1/10的厚度就能够达到同样的隔热效果。作为世界最轻的固体,这种新材料密度仅为0.04~0.12g/cm3,仅为空气密度的2.75倍。这种物质看上去像凝固的烟,常规的硅系气凝胶成分与玻璃相似,所以不燃。由于它的密度极小,已广泛用于航空航天领域。其憎水率大于等于99%,避免了传统隔热材料吸潮而造成的隔热效果锐减以及包裹材料的锈蚀,由于单纯的气凝胶易碎,实际应用时要加入纤维变成纤维气凝胶板或加入树脂中抽丝制毡变成气凝胶毡)。
14.在图2中,展示了散热隔热一体光伏板百叶的排列状态。
15.在图3中, 展示了一款隔热板为三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板的散热隔热一体光伏板瓦,点状分布的勾脚翅片3为倒刺勾脚10后接枝在常规翅片上,具体工艺为:采用超声波焊接(或点焊)把倒刺勾脚10点状分布焊接在已挤出成型铝散热片的常规翅片2上,然后与三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板叠合放入平板压机下,在压机的强大压力作用下,倒刺勾脚10刺入三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板,翅片金属背板与三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板多点勾挂合为一体,三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板的详细结构见图3。
16.在图4中, 展示了一款三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板,上小图为浸渍树脂填充气凝胶前的三维织物增强骨架,中小图为浸渍树脂填充气凝胶后的三维织物增强骨架中空微珠与气凝胶复合绝热板瓦,下小图为中小图虚线圆圈内的局部放大图。工艺为:1.采用三维织造技术织造三维织物(两层经纬纱相互交织形成面纱层x和y,再通过间隔纱z相互交织,将两层面纱层捆绑成为一个整体,得到三维机织间隔织物),2.用稀玻璃钢树脂浸渍三维织物,固化后形成一块以无数间隔纱树脂连筋z’为支柱和连接的双层透气纤维树脂板,3. 醇溶胶的制备(将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和质量浓度为0.1mol/l的盐酸水溶液按照如下摩尔比:1∶10∶6∶0.012;调节混合前驱体溶液为ph至3.5,45℃下搅拌水解8h,使之充分水解得到溶胶),4. 气凝胶的原位合成(将三维间隔织物垂直放入100ml醇溶胶中,冷却至室温,滴加75ml 0.5mol/l的氨水溶液搅拌3min;45℃水浴,10min内形成醇凝胶。湿凝胶在45℃水浴中静置老化8h;老化后,将醇凝胶浸泡在正己烷进行交换两次,每次6h;用体积分数15%的三甲基氯硅烷和正己烷混合溶液进行表面改性以提高孔隙率,50℃水浴条件下改性24h;改性完后的湿凝胶放入正己烷中浸泡、冲洗,除去表面改性剂以及其他反应产物,用去离子水反复进行两次漂洗;最后采取常压梯度干燥法,分别在60℃、80℃和120℃下各干燥12h,制备出二氧化硅气凝胶填充的玻璃纤维三维机织间
隔织物,5.板瓦表面喷砂处理,除去树脂板表面的气凝胶,6,板瓦表面刷涂中空微珠玻璃钢树脂封闭纤维树脂板表面的透气孔,树脂固化后就得到一块二氧化硅气凝胶填充的玻璃纤维三维机织间隔织物为增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板。
17.在图5中,s型散热隔热一体光伏板百叶w的边缘加装密封软片11,消除了硬质叶片之间的间隙,提高保温效率。
18.在图6中,散热隔热一体光伏板百叶w铺满了楼房12的向阳立面,冬季阳光时,将百叶调至与阳光夹角30度左右(不影响近观远眺),阳光照射光伏百叶发电的同时部分阳光穿过百叶间隙射入窗户加温房间,阳光退却后,将百叶关闭,全面封闭保温房间;夏季阳光时,将百叶调至与阳光夹角70度左右(不影响近观远眺),阳光照射光伏百叶发电让却被光伏百叶遮挡无法射入房间,从而房间里会像树荫下一样凉爽,多年的实践证明:在长江以北地区,只要房屋的保温合格,阳光不能从南窗直射到房间内,基本上可以省略空调。
19.在图7中,散热隔热一体光伏板百叶w铺满了连栋温室13的顶层和立面,不仅解决了耗能巨大的连栋温室保温和遮阳问题,而且还让占地面积以及存量巨大的连栋温室变成了一座座光伏发电站。
20.本案不仅解决了太阳电池工作温度的问题,还解决了耗能巨大的人居建筑、连栋温室窗体保温、采光和遮阳问题。

技术特征:
1.一种散热隔热一体光伏板百叶由复合翅片金属背板(1)、光伏电池(6)组成,其特征为:复合翅片金属背板(1)为表面板(5)上间隔排列着多个常规翅片(2)和勾脚翅片(3),勾脚翅片(3)连接隔热板(7)而与表面板(5)形成的一块复合板,复合翅片金属背板(1)被勾脚翅片(3)连接隔离成多个排孔通道(4),光伏电池(6)贴合在复合翅片金属背板(1)的表面板(5)上。
技术总结
一种散热隔热一体光伏板百叶,其特征为:复合翅片金属背板1为表面板5上间隔排列着多个常规翅片2和勾脚翅片3,勾脚翅片3连接隔热板7而与表面板5形成的一块复合板,复合翅片金属背板1被勾脚翅片3连接隔离成多个排孔通道4,光伏电池6贴合在复合翅片金属背板1的表面板5上。这样,光伏电池6把产生的热量传递给与表面板5,再传递给常规翅片2和勾脚翅片3,再传递给翅片周边的空气,排孔通道4内部空气因受热而密度变低,气流因浮力向上流动产生烟囱效应,从而光伏电池产生的热量从这一排排的小烟囱中被带向空中,降低电池温度(自然冷却),而隔热板7则阻隔热量向下传递,为窗体隔热。为窗体隔热。


技术研发人员:田国
受保护的技术使用者:田国
技术研发日:2019.12.30
技术公布日:2021/7/15

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