一种光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置及其工作方法与流程

本发明属于光伏提水技术领域，具体涉及一种光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置领域。

背景技术：

石油、煤炭等传统能源的不断开采和使用导致了非再生能源不断减少的能源危机，并且产生了一系列环境污染和温室效应等问题。因此，太阳能、风能等新型能源受到广泛应用，它们取之不尽、用之不竭。光伏水泵系统的工作原理是利用光伏产生的伏打效应将太阳能直接转化为电能，然后通过控制器驱动电机带动水泵运行进行抽水。光伏水泵系统日出而作，日落而息，无人值守，具有能耗低、节约资源、使用方便等优点，同时能够有效达到节能、节水、农业增产、增收的目的，已成为未来节能减排的发展方向之一。

在实际运行时，长时间的光照辐射会使太阳能电池板内部温度升高，光电转换效率下降，另一方面光伏电池板在室外使用，日积月累的灰尘使得太阳光透射到电池板表面的效率降低，最终均会使光伏水泵的出水量大幅减少。因此，为了提高光伏水泵的出水量，就必须提高太阳能电池板的光电转换效率。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置，以降低电池板周围的环境温度和清扫表面灰尘，提高光伏电池的光电转换效率，延长其寿命，最终提高光伏水泵的运行时间和出水量。它可以在光伏提水系统工作时，通过两个定时启动阀的开启来运行冷却装置和喷淋装置，降低光伏电池板的工作环境温度，同时可以对光伏电池板的表面进行清扫，提高太阳能转换电能的效率，实现光伏电池板冷却与清扫一体化，最终可大幅提高光伏水泵的出水量。

一种光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置，包括光伏电池板阵列、光伏电池板安装支架、水泵、泵出水管路、蓄水池、冷却水阀、定时启动阀、冷却出水管路、喷淋装置、集水装置、过滤装置、控制器；

所述水泵通过泵出水管路与蓄水池联通，

所述光伏电池板阵列由若干单块光伏电池板组成，并固定安装于光伏电池板安装支架上；单块光伏电池板背面管路每每连接形成整个光伏阵列背面冷却管路；

所述冷却管路的进口通过管路a与泵出水管路连接，所述管路a上设有冷却水阀；所述冷却管路的出口通过冷却出水管路流到蓄水池；

所述喷淋装置固定安装于光伏电池板安装支架上方，喷淋装置的进口通过管路b与泵出水管路连接，所述管路b上设有定时启动阀；

所述集水装置固定安装于光伏电池板安装支架下方，在集水装置下方安装过滤装置；

光伏电池板阵列输出的电能通过控制器驱动水泵抽水至蓄水池；控制器的作用是追踪最大功率点，这样才能保证系统在当前气象条件下获得最大出水量；水泵抽出的水流一部分直接汇入蓄水池，一部分支流通过冷却水阀进入冷却管路对光伏电池板进行降温，从冷却管路流出后进入蓄水池，另一部分支流通过定时启动阀进入喷淋装置对光伏电池板表面进行清扫及降温。

所述的光伏电池板阵列中，光伏电池板横向数目为m，纵向数目为n。

所述单块光伏电池板背面管路呈z形式弯曲布置，均匀散热，连接采用双向接头，便于安装，冷却管路进口在下，出口在上，使得冷却效果更佳。

所述的喷淋装置中喷头的数量p由光伏电池板横向数目确定，其中p＝2m，每块光伏电池板上方均布两个喷头。

一种光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置的工作方法，包括如下步骤：

(1)控制器利用光伏电池板阵列输出的电能驱动水泵抽水至蓄水池；

(2)在水泵工作过程中，开启管路a上的冷却水阀，冷却水进入整个光伏阵列背面冷却管路，所述冷却管路的出口通过冷却出水管路流到蓄水池；一天中中午的光照强度和光伏电池板周围环境温度都较高，光伏电池板的输出功率与光照强度成正比，而与周围环境温度成反比，通过冷却水阀的方式对光伏阵列进行冷却；

(3)在水泵工作过程中，通过开启管路b上的定时启动阀，引出水泵抽出的水至喷淋装置，将水喷洒在光伏阵列表面，对表面的灰尘进行清扫，同时降低了光伏阵列的表面温度，水流汇入集水装置内，利用过滤装置将集水装置内的水过滤，回收至水源处，节约水资源；

(4)光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置工作完成后，蓄水池的流量q与冷却水阀和定时启动阀的开启关闭有关，其中q＝q1+q2-q3，

q1为泵出水管路出口处的流量，q2为冷却出水管路的流量，q3为喷淋装置中的流量。

当冷却水阀关闭时，q2＝0；当定时启动阀关闭时，q3＝0。

本发明的有益效果是：

(1)在单块光伏电池板背面铺设冷却管路给电池板散热，提高光伏电池板的发电效率，相比于光伏阵列背后整体管路，更便于安装；

(2)使用冷却水阀控制光伏电池板背面冷却水的流动时间，提高电池板发电效率兼顾水泵的效率；使用定时启动阀控制喷淋装置的开启，喷淋装置对表面灰尘进行清扫，同时可以有效降低光伏电池板表面温度，提高太阳能的转换效率；光伏提水系统工作时可同时实现对光伏电池板散热与表面清扫，可以延长光伏电池板的寿命，提高光伏水泵出水量，同时装置结构简单，安装方便。

附图说明

图1为本发明的装置示意图；

图2为本发明的单块光伏电池板背面管路示意图；

附图标记说明如下：1-光伏电池板阵列、2-光伏电池板安装支架、3-水泵、4-泵出水管路、5-蓄水池、6-冷却水阀、7-定时启动阀、8-冷却出水管路、9-喷淋装置、10-集水装置、11-过滤装置、12-控制器、13-单块光伏电池板背面管路。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

结合图1，光伏电池板1固定安装于支架2上；冷却管路的进口接冷却水阀6，冷却水通过冷却出水管路8流到蓄水池5；喷淋装置9固定安装于光伏电池板安装支架2上方，喷淋装置9的进口接定时启动阀7；集水装置10固定安装于光伏电池板安装支架2下方，在集水装置10下方安装过滤装置11；光伏电池板阵列1输出的电能驱动水泵3抽水至蓄水池5，分支管路通过冷却水阀6及光伏阵列背面的冷却管路进入蓄水池5。

结合图2，单块光伏电池板背面管路13呈z形式弯曲布置，背面管路连接采用双向接头每每连接形成整个光伏阵列背面冷却管路。

利用本发明可实现光伏水泵用电池板冷却与清扫，具体工作过程如下：

在太阳光辐射下，光伏电池板1发电将太阳能直接转化为电能，驱动水泵3进行抽水；冷却水阀6在设定的时间开启，冷却水流经光伏电池板背面管路对电池板进行冷却散热，然后水流从冷却出水管路8流入蓄水池5，完成电池板冷却环节；定时启动阀7在设定的时间开启，喷淋装置9将水流喷洒在光伏电池板1表面，对表面进行清扫，同时还对表面进行了降温，完成电池板清扫环节，喷洒水流汇于集水装置10内，经过滤装置11处理后的水流到井内，节约水资源。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于光伏提水技术领域，涉及一种光伏水泵用电池板冷却与清扫一体装置。本装置包括光伏电池板阵列、光伏电池板安装支架、水泵、泵出水管路、蓄水池、定时启动阀、冷却出水管路、喷淋装置、集水装置、过滤装置、控制器、单块光伏电池板背面管路。本发明的过程为：光伏电池板固定安装于支架上，输出的电能驱动水泵抽水至蓄水池；定时启动阀开启将分支水流输送到光伏阵列背面的冷却管路对电池板周围环境温度进行降温，最后流到蓄水池；定时启动阀开启喷淋装置，喷洒水流对电池板表面进行清扫及降温，水流汇于集水装置内。本发明不仅能提高光伏电池板效率，延长其使用寿命，而且还能增加光伏水泵的出水量，同时还具有安装方便、灵活等优点。

技术研发人员：谈明高;冯进升;吴贤芳;刘厚林;王凯;王勇;董亮
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2017.08.10
技术公布日：2018.01.05