光伏热能收集器装置制造方法
【专利摘要】本发明公开的光伏热能收集器装置(1)包括换热器模块(15)、单晶硅太阳能电池光伏模块(16)、吹风机(11)、提供空气流的通道的导管(13)和控制吹风机(11)的速度的可变电压调节器(113)。换热器模块(15)具有蜂窝结构横截面，其具有用于空气流的入口(14)和出口(17)。
【专利说明】光伏热能收集器装置
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及收集太阳能的【技术领域】。本发明更具体地涉及结合到太阳能光伏热能收集器的小型铝制六角蜂窝换热器模块，其可有效及可靠地操作。
【背景技术】
[0002]随着可再生能源的需求日益增长，收集太阳能的技术近年亦取得相当大的进展。部分太阳能应用包括通过太阳能结构进行空间加热及冷却、太阳能热水、太阳能煮食以及工业用高温处理热力。
[0003]主动式太阳能技术包括使用光伏(PV)模块去充分利用能源。PV模块的一个重大缺点在于其效率取决于温度。当温度上升，PV模块的效率因阻力增加而降低。制造商声称在市面上有售的PV模块的效率，在温度处于25°C时，仅介乎百分之6至百分之16之间。
[0004]由于PV模块提供的效率相对低，太阳能工业继续寻找更好的方法去收集太阳能，而其中一个方法就是使用太阳能光伏热能收集器，也称为PV/T技术。PV/T技术结合PV模块和太阳能热能收集器到一个综合系统。此先进的系统被设置为用于从PV模块带走热力，从而冷却模块，且通过减低阻力去提高其效率。PV模块用于把太阳能辐射转换成电能，而太阳能热能收集器设计为用于收集剩余能量，并从PV模块消除废热。同时间，使用空气或水的冷却系统用作热传递的介质。从系统输出的热力可被收集并存储为热能。
[0005]虽然PV/T已能够克服收集太阳能的问题，但仍有很多研究继续进行，以寻找改进技术的方法。其中一个研 究领域是利用换热器去冷却PV模块，这是因为换热器对系统效率有着重大的影响。例如，莫哈末(Mohd)曾研究具有连接在PV模块背部的铝制▽形槽吸收板的单程PV/T系统的性能，且分别为电效率及热效率获取百分之I及百分之30的增加(Mohd.Yusof Hj.0thman, H.R.2009.Performance Study of.Photovoltaic-Thermal (PV/T) Solar Collector with V -Grooved Absorber Plate (设有▽形槽吸收板的太阳能光伏热能(PV/T)收集器的性能研究).Sains Malaysiana:537-541)。另一个由吉恩(Jin)进行的研究发现设有长方形隧道的换热器的PV/T系统的热效率较传统的PV/T系统好。吉恩(Jin)利用设有由铝制成的长方形隧道换热器的单程气基太阳能收集器充分利用太阳能，分别取得百分之10.02和百分之54.70的电效率和热效率(Jin，G.L.2010.Evaluat1nof Single-Pass Photovoltaic-Thermal Air Collector with Rectangular TunnelAbsorber (评估设有长方形隧道吸收器的单程光伏热能空气收集器).American Journal ofApplied Sciences (美国应用科学杂志):277-282)。尽管这些PV/T系统具可行性，但仍需要改进PV/T系统的效率，以达至最高水平。因此，可取的是寻找一种能够把PV/T系统的电效率和热效率最大化的替代换热器。
[0006]因此，本发明的目的是提供一种能够把热效率最大化，且在高温下维持电效率的PV/τ系统；MPV/T系统包括换热器模块、单晶硅太阳能电池光伏模块、吹风机、提供空气流的通道的导管和控制所述吹风机的速度的可变电压调节器。换热器模块设置为具有蜂窝结构横截面，其具有用于空气流的入口和出口。此换热器提供一个较大的表面面积，以从单晶硅太阳能电池光伏模块有效地传递热力。使用铝制六角蜂窝换热器能够在高温下维持单晶硅太阳能电池光伏模块的电效率。此外，铝制六角蜂窝换热器的小型及轻量设计将提供一个非常可靠的装置，其能够在制造综合光伏/热能应用中使用。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的是提供一种能够把热效率最大化的光伏热能收集器装置。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种能够在高温下维持电效率的光伏热能收集器装置。
[0009]本发明的这些目的以及其它目的是通过提供以下装置实现:
[0010]光伏热能收集器，其包括换热器模块、单晶硅太阳能电池光伏模块、吹风机、提供空气流的通道的导管及控制所述吹风机的速度的可变电压调节器的组合；
[0011]其特征在于，所述换热器模块具有蜂窝结构横截面，其具有用于空气流的入口和出口。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]本发明的其他方面和优点将结合附图的详细说明示出。
[0013]图1示出本发明的一个实施例的光伏热能收集器装置的透视图。
[0014]图2示出本发明的一个实施例的换热器模块的横截面图。
[0015]图3示出本发明的一个实施例的输出温度(Twt)相对质量流率值的图表。
[0016]图4示出本发明的一个实施例的入口与出口之间的温差。
[0017]图5示出本发明的一个实施例的设有换热器模块的光伏热能收集器装置和不设有换热器模块的光伏热能收集器装置的电效率。
[0018]图6示出本发明的一个实施例的设有换热器模块的光伏热能收集器装置和不设有换热器模块的光伏热能收集器装置的热效率。
【具体实施方式】
[0019]在本发明的最广泛方面，光伏热能收集器装置包括换热器模块、单晶硅太阳能电池光伏模块、吹风机、提供空气流的通道的导管和控制吹风机的速度的可变电压调节器的组合。
[0020]现在参考图1，它示出本发明的一个实施例的光伏热能收集器装置(I)，其用于同时产生电能和热能。装置(I)包括吹风机(11)、加热器(12)和导管(13)作为部件，以通过光伏热能收集器装置(I)提供稳定均匀的空气流。可变电压调节器(113)用于控制吹风机
(11)的速度，而另一个可变电压调节器(114)用于控制加热器(12)的温度。装置⑴还包括安装在单晶硅太阳能电池光伏模块(16)背部的换热器模块(15)。换热器模块(15)具有蜂窝结构横截面，其通过其入口(14)和出口(17)，以实现稳定均匀的空气流。还设置有流量计(未示出)，用于量度换热器模块(15)的入口(14)的空气速度。加热器(12)的温度被调节，以保持换热器模块(15)的入口(14)的温度与环境温度相同。一叠铝(18)-聚乙烯(19)-铝(110)薄片连接在换热器模块(15)底下。聚乙烯(19)薄片用作为隔热材料，以把装置的热力流失减至最低。还设置有多个用于量度温度的T型热电偶。一对T型热电偶(未示出)用于量度换热器模块(15)的入口(14)的温度。另外两个T型热电偶单元用于量度换热器模块(15)的出口(17)的温度。四个T型热电偶单元(未示出)连接到单晶硅太阳能电池光伏模块(16)背部，用于量度光伏模块(16)的温度，而另外两个T型热电偶单元连接到铝薄片(19)背部。
[0021]现在参考图2，它示出换热器模块(15)的横截面图(2)。换热器模块(15)具有六角横截面图(2)。换热器模块(15)由多块瓦楞铝薄片堆叠而成。
[0022]再参考图1，光伏热能收集器装置(I)曾在室内进行实验，以研究其电效率及热效率。为取得太阳能收集器的热性能的稳定状态，装置(I)在太阳能模拟器下进行测试。设有换热器模块(15)及不设有换热器模块(15)的装置(I)分别用来进行评估，以作比较。介乎0.011kg/s至0.113kg/s的不同质量流率被引入到装置(I)中，以观察质量流率对系统效率的影响。
[0023]实验工作在两个不同太阳辐照值583W/m2及808W/m2下进行。空气被用作为散热液体，并在装置(I)内流通。在每个太阳辐照值的设置，质量流率的五个不同点被测试。质量流率被设置为 0.011kg/s、0.032kg/s、0.049kg/s、0.078kg/s 及 0.113kg/s。如图1 所示，电压调节器(113)已用于控制吹风机(11)的速度，以取得所需的质量流率。为观察实验结果的一致性，相同的实验会被重复三次。在每个太阳辐照及质量流率的设置中，参数如短路电流Isc(A);电流I(A);最大电流Imax(A);开路电压Vtc(V);电压(V);最大电压Vmax (V);环境温度(V );换热器模块(15)入口(14)的温度(V );换热器模块(15)出口(17)的温度(V );单晶硅太阳能电池光伏模块(16)的温度(V )以及铝薄片(110)背部的温度(V )的数据被量度。量度IV曲线时，使用两个变量变阻器单位(39 Ω及10 Ω)。数码万用表和10个T型热电偶单位用于量度电压、电流及温度。得出的数据用于计算光伏热能收集器装置(I)的电效率和热效 率。
[0024]空气的质量流率m利用以下公式计算:
[0025]m = P AVav
[0026]其中m是质量流率；P是空气密度；A是输入面积；Vav是空气速度。
[0027]短路电流Isc;0V)和开路电压V。。(V)的量度值通过直接连接单晶硅太阳能电池光伏模块(16)到万用表取得。通过调节变量变阻器，IV曲线被实现。从IV曲线决定最大电流Imax(A)和最大电压Vmax(V)。根据此参数，最大功率(Pmax)利用以下公式计算:
[0028]Pffl= IfflXVffl
[0029]系统的电效率Π 利用以下公式计算:1IeIec=ImX Vm X 100 %
[0030]
【权利要求】
1.一种光伏热能收集器装置(1)，其包括: 换热器模块(15)； 单晶硅太阳能电池光伏模块(16)； 吹风机(11); 导管(13);及 控制所述吹风机(11)的速度的可变电压调节器(113)； 其特征在于，所述换热器模块(15)具有蜂窝结构横截面，其具有用于空气流的入口(14)和出口(17)。
2.如权利要求1所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，设置有流量计(未示出)用于量度所述换热器模块(15)的所述入口(14)的空气速度。
3.如前述权利要求任一所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，加热器(12)被结合到所述装置(I)中，用于保持所述换热器模块(15)的所述入口(14)的温度与环境温度相问。
4.如权利要求3所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，设置有可变电压调节器(114)用于控制所述加热器(12)的操作。
5.如前述权利要求任一所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，所述换热器模块(15)被横向安装在位于所述单晶硅太阳能电池光伏模块(16)背部的通道。
6.如权利要求5所述的光伏热能收集器装置(1)，其特征在于，一叠铝(18)-聚乙烯(19)-铝(110)薄片连接在所述换热器模块(15)底下。
7.如前述权利要求任一所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，设置有多个T型热电偶(未示出)用于量度所述换热器模块(15)的所述入口(14)、所述换热器模块(15)的所述出口(17)、所述单晶硅太阳能电池光伏模块(16)以及所述铝薄片(110)的温度。
8.如权利要求7所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，所述换热器模块(15)的所述出口(17)覆盖有纸板(111)以将其与环境状况阻隔。
9.如前述权利要求任一所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，一对风扇(112)在所述导管上方设置，以从太阳能模拟器的卤素灯去除红外辐射。
10.如前述权利要求任一所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，所述光伏热能收集器装置为小型结构类型。
11.如权利要求10所述的光伏热能收集器装置(I)，其特征在于，所述光伏热能收集器装置用于收集太阳能。
【文档编号】H02S40/44GK104040882SQ201280050767
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年8月13日 优先权日:2011年8月18日
【发明者】法里戴·赫塞恩, 朱尔卡艾里·安阿尔, 穆哈马·尤斯奥·奥思曼 申请人:斯林有限公司