一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置的制作方法

1.本发明属于太阳能发电领域，具体涉及一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置。


背景技术：

2.太阳能是一种安全、可持续的清洁能源，光伏发电系统是收集、转化太阳能的关键装备，大规模装备太阳能光伏发电系统可以有效提高清洁能源在我国能源结构中的比重，也可以有效促进二氧化碳减排，光伏发电行业即将迎来重大发展契机。太阳光是一种大波长范围的电磁辐射，照射在光伏电板上时可能会被反射、吸收或直接穿越，只有被吸收的辐射可以转化为电能。未被吸收的太阳能辐射将以热量的形式耗散，与其他的产热因素协同作用最终加热了光伏电板，使其温度显著升高，导致太阳能光伏板功率折损、影响太阳能光伏板的使用寿命。寒冷冬季太阳能电池板表面容易结霜，对霜层的融化减少了太阳能电池板的有效发电时间。总体而言，太阳能电池板的整体发电效率有进一步提升空间，因此设计一种太阳能光伏发电系统的工作温度保障装置，对于提高系统整体效率至关重要。


技术实现要素：

3.本发明在于提供一种基于涡流管制冷技术，能够实现对太阳能光伏板进行冷却降温和保温加热功能的太阳能光伏发电系统辅助装置，以解决太阳能光伏发电过程当中光伏板温度过高或温度过低影响发电效率的问题。
4.本发明采用如下技术方案：一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，包括蓄电池、空气压缩机、涡流管和设置于太阳能光伏板后部的温控背板，所述蓄电池为所述空气压缩机提供电能，所述空气压缩机出气口连通所述涡流管进气口、二者之间设置有第一截止阀，所述涡流管设置有冷源出口和热源出口，所述温控背板设置有两个进排气口，所述温控背板内部设置有气道，气道两侧分别连接两个进排气口，涡流管的冷源出口和热源出口各自连接一个进排气口；冷源出口设置有对外连通的第二截止阀，冷源出口与进排气口之间设置有第三截止阀，热源出口设置有对外连通的第四截止阀，热源出口与进排气口之间设置有第五截止阀。
5.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：所述气道为回形气道，所述进排气口一个设置于气道位于温控背板边缘一端，另一个设置于气道位于温控背板中心位置一端。
6.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：位于温控背板边缘一侧的进排气口与所述热源出口连接，位于温控背板中心位置的进排气口与所述冷源出口连接。
7.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：所述涡流管竖直设置，冷源出口竖直向上、热源出口竖直向下，第二截止阀、第四截止阀所连接管路均为竖直设置。
8.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：所述冷源出口设置有压力传感器，所述压力传感器测头设置于冷源出口内侧。
9.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：太阳能光伏板匹配有第一测温装置，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、空气压缩机控制端口连接plc控制器信号输出端口，所述压力传感器、测温装置输出端连接plc控制器信号输入端口。
10.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：所述温控背板内充有液态的温控介质，所述气道设置于温控介质所在的内腔中。
11.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：所述温控背板安装有检测所述温控介质温度的第二测温装置，所述第二测温装置输出端连接plc控制器信号输入端口。
12.所述的一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，其特征是：位于温控背板边缘一侧的进排气口具体位于温控背板顶部边框。
13.本发明具有以下有益效果：1.本发明中温控背板能够与太阳能光伏板一体式构造，仅需外设蓄电池，空气压缩机，涡流管及阀门组件，在不改变原有太阳能光伏板的占用空间的情况下，有效保证太阳能光伏板的长期稳定运行；2. 涡流管采用竖直设置，使压缩空气中的水不易聚集在冷源出口和热源出口处，同时，冷源出口处的压力传感器能够实时监测结冰状况；3.温控背板中的回形气道能够使涡流管产生的冷源与热源在温控背板内停留足够长的时间改变温控背板的温度，提高温控效率；4.热源出口对应的温控背板进排气口位于顶部，能够使温控背板内部循环对流更加通畅；5.温控背板内部的温控介质能够保证控温更加精准，避免局部温度波动较大，影响温控设备的运转。
附图说明
14.图1为本发明连接结构示意图；图2为本发明涡流管安装位置及检测结构示意图；图3为本发明温控背板内部结构示意图一；图4为本发明温控背板内部结构示意图二；图5为本发明plc控制连接结构示意图。
15.图中：1
‑
蓄电池；2
‑
空气压缩机；3
‑
涡流管；31
‑
冷源出口；32
‑
热源出口；33
‑
压力传感器；41
‑
第一截止阀；42
‑
第二截止阀；43
‑
第三截止阀；44
‑
第四截止阀；45
‑
第五截止阀；5
‑
温控背板；51
‑
第一进排气口；52
‑
第二进排气口；53
‑
气道；54
‑
第二测温装置；6
‑
太阳能光伏板，61
‑
第一测温装置；7
‑ꢀ
plc控制器。
具体实施方式
16.如图1所示，一种基于涡流管的太阳能光伏板冷却与保温装置，包括蓄电池1，空气
压缩机2，涡流管3和设置于太阳能光伏板后部的温控背板5。蓄电池1通过太阳能光伏板6供电，蓄电池1为空气压缩机2供电使其运转。空气压缩机2出气口连接涡流管3进气口，二者之间设置有第一截止阀41。太阳能光伏板6匹配有检测其温度的第一测温装置61。
17.如图2所示，涡流管3竖直设置，冷源出口31竖直向上、热源出口32竖直向下，冷源出口31设置有压力传感器33，压力传感器测头设置于冷源出口内侧。
18.如图3所示，温控背板5内部设置有回形的气道53，气道53两端气口分别对应第一进排气口51和第二进排气口52，其中，第一进排气口51设置于温控背板5顶部边框，第二进排气口52设置于温控背板5背向太阳能光伏板一面的中心位置。
19.如图1所示，冷源出口31设置有竖直方向的对外连通管路，管路上设置有第二截止阀42，冷源出口31与第一进排气口51连通，二者之间设置有第三截止阀43，热源出口32设置有竖直方向的对外连通管路，管路上设置有第四截止阀44，热源出口32与第二进排气口52连通，二者之间设置有第四截止阀44。
20.如图4所示，温控背板5内还可以充液态温控介质，液态温控介质可以为防冻冷却液或其他沸点高且凝结温度低的液体，气道53设置于温控介质所在的内腔中，同时，温控背板5还安装有检测温控介质温度的第二测温装置54。
21.如图5所示，plc控制器信号输入端口连接压力传感器33、第一测温装置61、第二测温装置54，如采用图3中背板结构，则无需第二测温装置54；plc控制器信号输出端口连接空气压缩机2、第一截止阀41、第二截止阀42、第三截止阀43、第四截止阀44、第五截止阀45控制端口。
22.当第一测温装置61检测到太阳能光伏板6温度较高，其将信号发送至plc控制器7，plc控制器7驱动空气压缩机2运转，关闭第二截止阀42，开启第一截止阀41、第三截止阀43、第四截止阀44和第五截止阀45。空气压缩机2将环境中的空气压缩为高压气体，开启第一节流阀41后高压空气从涡流管入口沿切线方向射入形成自由涡流，中心层部分的气流失去能量后温度降低，从涡流管3的冷源出口31引出冷源，通过第三截止阀43、第一进排气口51进入气道53内，再由第二进排气口52排出，对温控背板5进行冷却，从而使太阳能光伏板6温度降低，由第二进排气口52排出的气体经第五截止阀45、第四截止阀44排入空气；涡流管外层部分的气流获得动能转换成热能，从涡流管3的热源出口32引出热源，通过第四截止阀44排入空气。
23.当第一测温装置61检测到太阳能光伏板6温度较低，其将信号发送至plc控制器7，plc控制器7驱动空气压缩机2运转，关闭第四截止阀44，开启第一截止阀41、第二截止阀42、第三截止阀43和第五截止阀45。空气压缩机2将环境中的空气压缩为高压气体，开启第一节流阀41后高压空气从涡流管入口沿切线方向射入形成自由涡流，中心层部分的气流失去能量后温度降低，从涡流管3的冷源出口31引出冷源，通过第二截止阀42排入空气；涡流管外层部分的气流获得动能转换成热能，从涡流管3的热源出口32引出热源，通过第五截止阀45、第二进排气口52进入气道53内，再由第一进排气口51排出，对温控背板5进行加热，从而使太阳能光伏板6温度升高，由第一进排气口51排出的气体经第三截止阀43、第二截止阀42排入空气。
24.当冷源出口31处发生结冰现象，阻塞相应气路，则会造成冷源出口内部压力异常，pcl控制器接收到异常信号后，及时报警，提醒工作人员进行相关的维护。
25.如采用如图4所示的温控背板5，pcl控制器所参考的温度参数为两个，可有效防止误报而造成的温控设备异常启动，从而避免对太阳能光伏板的损坏。同时，温控背板5内的温控介质能够保证温控背板5自身温度、尤其是局部温度不会出现大幅波动，进一步增加系统的稳定性。