一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，包括光伏发电装置、温差发电装置、散热装置和辅助装置，光伏发电装置包括太阳能电池板和太阳能聚光器，温差发电装置包括热端绝缘导热板、冷端绝缘导热板和半导体温差电池组，散热装置包括石墨微通道散热器、分流管、集流管、散热泵和散热介质存储装置，所述辅助装置包括支撑架、太阳追踪系统和安装箱；太阳能聚光器设在安装箱外且与安装箱箱壁固定连接，太阳能电池板、绝缘导热板、半导体温差电池组、石墨微通道散热器、分流管、集流管、散热泵设在安装箱内，安装箱安装在支撑架上，支撑架上安装有太阳追踪系统。本实用新型具有散热效果好，光电转换效率高，自身能耗低等优点。
【专利说明】一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏光热发电装置，特别涉及一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统。
【背景技术】
[0002]目前，太阳能光伏发电系统主要使用的是晶体硅太阳能光伏电池，其主要缺点表现为转换效率低，且电池的光电转换效率受温度影响比较严明显，而且不能在高温下使用，其原因在于普通硅电池板在高倍聚光的太阳光下，一段时间后太阳能电池板就会起泡，太阳能电池板也会被氧化，此外由于起泡后受热不均匀，太阳能电池板还会发生爆炸，因而在光伏发电系统中为了保证太阳能电池板的发电效率和延长太阳能电池板的使用寿命，通常会对太阳能电池板散热。为了提高光伏光热发电系统的性价比，除了开发新型的太阳能电池板之外，就需对太阳能光伏光热系统进行散热降温，而传统的散热方式耗能少的效率低，效率高的耗能多，而且多数散热装置并不能使太阳能电池板的硅光片整体均匀降温，通常会出现局部过热、硅光片损坏的现象。而光伏光热复合发电系统，也通常会因为散热装置的散热效率和能耗使得整个光伏光热复合发电系统的实用性降低。
实用新型内容
[0003]针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种既可低能耗高效散热且能使太阳能电池板整体均匀散热又能在提高太阳能电池板的光电转换效率的同时提高半导体温差电池组发电输出功率的纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，包括光伏发电装置、温差发电装置、散热装置和辅助装置，所述光伏发电装置包括太阳能电池板和太阳能聚光器，所述温差发电装置包括热端绝缘导热板、冷端绝缘导热板和半导体温差电池组，所述散热装置包括石墨微通道散热器、分流管、集流管、散热泵和散热介质存储装置，所述辅助装置包括支撑架、太阳追踪系统和安装箱；所述太阳能聚光器设置在所述安装箱外且与所述安装箱箱壁固定连接，所述太阳能电池板、所述热端绝缘导热板、所述冷端绝缘导热板、所述半导体温差电池组、所述石墨微通道散热器、所述分流管、所述集流管和所述散热泵分别设置在所述安装箱内，所述安装箱固定安装在所述支撑架上，所述支撑架上安装有所述太阳追踪系统；所述太阳能电池板受光面与所述太阳能聚光器固定连接，所述热端绝缘导热板设在所述太阳能电池板背光面与所述半导体温差电池组热端之间，所述半导体温差电池组设在所述热端绝缘导热板和所述冷端绝缘导热板之间，所述冷端绝缘导热板设在所述半导体温差电池组和所述石墨微通道散热器之间，所述石墨微通道散热器与所述安装箱内壁之间设有所述分流管和所述集流管；所述散热泵的出液端与所述分流管进液端连接导通，所述分流管的出液端与所述石墨微通道散热器的进液端连接导通，所述石墨微通道散热器的出液端与所述集流管的进液端连接导通，所述集流管出液端与所述散热介质存储装置的进液端连接导通；所述石墨微通道散热器内左右相邻或上下相邻的两个流体通道中散热介质的流动方向相反。
[0005]上述纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，所述太阳能电池板与所述热端绝缘导热板之间、所述热端绝缘导热板与所述半导体温差电池组之间、所述半导体温差电池组与所述冷端绝缘导热板之间以及所述冷端绝缘导热板与所述石墨微通道散热器的受热面之间设有导热硅胶垫圈，所述导热硅胶垫圈内部空腔内填满有导热硅脂。
[0006]上述纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，所述半导体温差电池组为N型半导体块和P型半导体块相间串联而成的电池组。
[0007]上述纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，所述分流管大于或等于四根，所述集流管的数量大于等于四根。
[0008]上述纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，所述安装箱箱壁上开设有散热孔，所述安装箱箱壁内侧设有防尘纱网。
[0009]本发明的有益效果是:
[0010]1.本实用新型中的石墨微通道散热器不仅可以有效使太阳能电池板的硅光片均匀降温，使天阳能电池板在正常的工作温度范围内发电，还可以使半导体温差电池组冷热两端保持较大的温差，从而使之保持较高的发电输出功率，同时避免硅光片局部过热起泡甚至导致太阳电池板爆炸的情况出现，从而提高了本实用新型的使用安全性。
[0011]2.由于采用了石墨微通道散热装置，本实用新型的自身能耗进一步降低，输出功率相对增加，从而使之性能进一步提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的整体结构示意图；
[0013]图2为本实用新型纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的安装箱内部结构示意图；
[0014]图3为本实用新型纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的半导体温差电池结构与工作原理示意图；
[0015]图4为本实用新型纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的石墨微通道散热器结构示意图；
[0016]图5为本实用新型纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的石墨微通道散热器A-A向结构示意图；
[0017]图6为本实用新型纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统的散热装置工作原理图。
[0018]图中，1-安装箱，2-支撑架，3-太阳追踪系统，4-太阳能电池板，5-太阳能聚光器，6-半导体温差电池组，7-热端绝缘导热板，8-冷端绝缘导热板，9-导热硅胶垫圈，10-石墨微通道散热器，11-导热硅脂，12-P型半导体块，13-N型半导体块，14-热端金属导电板，15-冷端金属导电板,16-第一散热板,17-第二散热板,18-第三散热板,19-隔离板,20-扰流板，21-流体第一通道，22-流体第二通道，23-集流管，24-分流管，25-散热泵，26-散热介质存储装置，27-散热孔。【具体实施方式】
[0019]如图1、图2和图6所示，本实用新型一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，包括发电装置、温差发电装置、散热装置和辅助装置，其中所述光伏发电装置包括太阳能电池板4和太阳能聚光器5，所述温差发电装置包括热端绝缘导热板7、冷端绝缘导热板8和半导体温差电池组6，所述散热装置包括石墨微通道散热器10、分流管24、集流管23、散热泵25和散热介质存储装置26，所述辅助装置包括支撑架2、太阳追踪系统3和安装箱I。
[0020]如图1所示，所述太阳能聚光器5设置在所述安装箱I外且与所述安装箱I箱壁固定连接，所述安装箱I固定安装在所述支撑架2上，所述支撑架上2安装有所述太阳追踪系统3。
[0021]如图2和图6所示，所述太阳能电池板4、所述热端绝缘导热板7、所述冷端绝缘导热板8、所述半导体温差电池组6、所述石墨微通道散热器10、所述分流管24、所述集流管23和所述散热泵25分别设置在所述安装箱I内，所述太阳能电池板4受光面与所述太阳能聚光器5固定连接，所述热端绝缘导热板7设在所述太阳能电池板4背光面与所述半导体温差电池组6热端之间，所述半导体温差电池组6设在所述热端绝缘导热板7和所述冷端绝缘导热板8之间，所述冷端绝缘导热板8设在所述半导体温差电池组6和所述石墨微通道散热器10之间，所述石墨微通道散热器10与所述安装箱I内壁之间设有所述分流管24和所述集流管23 ;所述散热泵25的出液端与所述分流管24进液端连接导通，所述分流管24的出液端与所述石墨微通道散热器20的进液端连接导通，所述石墨微通道散热器10的出液端与所述集流管23的进液端连接导通，所述集流管23的出液端与所述散热介质存储装置26的进液端连接导通。为了能使所述半导体温差电池组6冷端能够均匀散热降温，本实施例中，所述分流管24大于或等于四根，所述集流管24的数量大于等于四根，即所述石墨微通道散热器10的每个侧面至少设有一根所述分流管24和一根所述集流管23，从而使所述石墨微通道散热器10内左右相邻或上下相邻的两个流体通道中散热介质的流动方向相反，从而使所述石墨微通道散热器10能够使与其相邻的所述冷端绝缘导热板8上各个点的温度较为接近，从而使所述冷端绝缘导热板8均匀高效地降温，进而通过热传递和热电转换使所述太阳能电池板4整体均匀高效降温，对本实用新型的部件进行有效的保护。
[0022]如图2所示，所述太阳能电池板4与所述热端绝缘导热板7之间、所述热端绝缘导热板7与所述半导体温差电池组6之间、所述半导体温差电池组6与所述冷端绝缘导热板8之间以及所述冷端绝缘导热板8与所述石墨微通道散热器10的受热面之间设有导热硅胶垫圈9，所述导热硅胶垫圈9内部空腔内填满有导热硅脂11，而为了使所述导热硅脂11在受热情况下不会受重力影响而从其填充位置流淌至别的地方，所述导热硅脂11被密封在所述导热硅胶垫圈9中间的中空处。
[0023]如图3所示，所述半导体温差电池组6包括热端金属导电板14、冷端金属导电板15、N型半导体块13和P型半导体块12，所述N型半导体13和所述P型半导体12通过所述热端金属导电板14与所述冷端金属导电板相间串联电连接构成多个温差电池模块串联，进而构成所述半导体温差电池组6。
[0024]如图4和图5所不,所述石墨微通道散热器,包括第一散热板16、第二散热板17、第三散热板18、隔离板19和扰流板20，其中所述第二散热板17设在所述第一散热板16与所述第三散热板18之间，而在所述第一散热板16与所述第二散热板17之间以及所述第二散热板17与所述第三散热板18之间竖直安装有所述隔离板19，两块位于所述第二散热板17同一侧的且相邻的所述隔离板19与所述第一散热板16和所述第二散热板17或所述第二散热板17和所述第三散热板18围成所述石墨微通道散热器的流体通道，所述流体通道包括流体第一通道21和流体第二通道22，其中所述流体第一通道21为所述第一散热板16与所述第二散热板17之间，所述流体第二通道22位于所述第二散热板17与所述第三散热板18之间，且所述流体第一通道21和所述流体第二通道内都设有2块及以上的所述扰流板20，所述扰流板20的两端分别固定在所述流体第一通道21或所述流体第二通道22的两个侧壁上，从而将所述流体第一通道21或所述流体第二通道22的部分管道分为两个管，进而实现对流经所述流体第一通道21和所述流体第二通道22中纳米流体的流动进行分流，并使纳米流体经过所述扰流板20之后进行合流，从而使纳米流体表层液体和流体内部液体进行混合，使整个纳米流体受热均匀，从而能带走更多的热量，达到更好的散热效果。
[0025]如图6所示,所述散热泵25将散热介质从所述散热介质存储装置26中抽出然后泵入所述分流管24，所述分流管24通过自身所设有的支管对泵入所述分流管24内的散热介质进行分流，使散热介质通过所述支管进入所述石墨微通道散热器10的所述流体通道，散热介质在所述所述石墨微通道散热器10内流动吸热之后流至所述流体通道的出液端，然后通过所述集液管23上所设有的支管进入所述集液管23进行汇流，所述集液管23将吸热之后的散热介质汇流之后，将其通过管路导入所述散热介质存储装置26中。而为了吸热升温后的散热介质经过一定的降温之后再被存储起来，可以使其从一个空冷的散热板中流过，从而减少其对所述散热介质存储装置26中剩余的散热介质的影响。
[0026]本实施例中，而为了使本实用新型在利用所述微通道散热器7进行散热冷却的同时，可以利用空气流动进行降温，在所述设备箱I箱壁上开设有散热孔27，而为了防止沙尘等颗粒物进入所述设备箱I内对所述设备箱I内的设备造成损害，所述设备箱I内设有防尘纱网，所述防尘纱网设在所述散热孔27开设处的所述安装箱I箱壁的内侧。
[0027]上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型创造【具体实施方式】的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造权利要求的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，其特征在于，包括光伏发电装置、温差发电装置、散热装置和辅助装置，所述光伏发电装置包括太阳能电池板(4)和太阳能聚光器(5)，所述温差发电装置包括热端绝缘导热板(7)、冷端绝缘导热板(8)和半导体温差电池组(6)，所述散热装置包括石墨微通道散热器(10)、分流管(24)、集流管(23)、散热泵(25)和散热介质存储装置(26)，所述辅助装置包括支撑架(2)、太阳追踪系统(3)和安装箱(1);所述太阳能聚光器(5)设置在所述安装箱(1)外且与所述安装箱(1)箱壁固定连接，所述太阳能电池板(4)、所述热端绝缘导热板(7)、所述冷端绝缘导热板(8)、所述半导体温差电池组(6)、所述石墨微通道散热器(10)、所述分流管(24)、所述集流管(23)和所述散热泵(25)分别设置在所述安装箱(1)内，所述安装箱(1)固定安装在所述支撑架(2)上，所述支撑架(2)上安装有所述太阳追踪系统(3);所述太阳能电池板(4)受光面与所述太阳能聚光器(5)固定连接，所述热端绝缘导热板(7)设在所述太阳能电池板(4)背光面与所述半导体温差电池组(6)热端之间，所述半导体温差电池组(6)设在所述热端绝缘导热板(7)和所述冷端绝缘导热板(8)之间，所述冷端绝缘导热板(8)设在所述半导体温差电池组(6)和所述石墨微通道散热器(10)之间，所述石墨微通道散热器(10)与所述安装箱(1)内壁之间设有所述分流管(24)和所述集流管(23);所述散热泵(25)的出液端与所述分流管(24)进液端连接导通，所述分流管(24)的出液端与所述石墨微通道散热器(10)的进液端连接导通，所述石墨微通道散热器(10)的出液端与所述集流管(23)的进液端连接导通，所述集 流管(23)出液端与所述散热介质存储装置(26)的进液端连接导通；所述石墨微通道散热器(10)内左右相邻或上下相邻的两个流体通道中散热介质的流动方向相反。
2.根据权利要求1所述的纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述太阳能电池板(4)与所述热端绝缘导热板(7)之间、所述热端绝缘导热板(7)与所述半导体温差电池组(6)之间、所述半导体温差电池组(6)与所述冷端绝缘导热板(8)之间以及所述冷端绝缘导热板(8)与所述石墨微通道散热器(10)的受热面之间设有导热硅胶垫圈(9)，所述导热硅胶垫圈(9)内部空腔内填满有导热硅脂(11)。
3.根据权利要求1所述的纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述半导体温差电池组(6)为N型半导体块(13)和P型半导体块(12)相间串联而成的电池组。
4.根据权利要求1所述的纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述分流管(24)大于或等于四根，所述集流管(23)的数量大于等于四根。
5.根据权利要求1所述的纳米流体石墨微通道冷却的太阳能光伏光热系统，其特征在于，所述安装箱(1)箱壁上开设有散热孔(27)，所述安装箱(1)箱壁内侧设有防尘纱网。
【文档编号】H02S10/30GK203813717SQ201420240111
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】闫素英, 姜鑫, 王胜捷, 田瑞, 史志国, 仲伟浩, 李彦洁 申请人:内蒙古工业大学