一种采用相变传热与液冷的光伏吸热板

1.本发明涉及光伏设备技术领域，具体指一种采用相变传热与液冷的光伏吸热板。


背景技术：

2.传统的太阳能利用虽已达到较大的发展规模，但一般光伏电池的电转化效率仅为6％-17％，其余照射至电池表面的太阳能超过八成都转化为了热量或以电磁波的形式辐射，造成能量低利用率的同时引起电池温度上升，甚至会出现损坏电池的现象。因此为了保证太阳能发电系统的稳定工作，电池板的散热是亟待解决的关键问题。
3.一种同时产生高品质的电能和热能的系统，被称为pv/t集成系统。这种系统一方面将产生的热量及时带走控制了太阳电池的工作温度，另一方面被带走的热量得到了有效利用，大大提高了太阳能的综合效率。然而，目前市面上的pv/t系统以液冷型和热管式为主。液冷型pv/t背板结构多数采用管板式结构。其内部结构为铜制的蛇形管路，管路内流有冷却液。这种管板式吸热板，肋管与吸热板之间为线连接接触面积小，传热能力差并且铜制的成本较高；而热管存在着干涸现象且外形结构较为固定无法随意改变外形。现有产品已经不能满足光伏电池的散热需求。目前一种实现高效传热的相变抑制传热技术，通过控制密闭体系中传热介质微结构状态使得管内工质的相变沸腾被抑制，越来越受到研究人员的关注。因此，如何引入新技术解决成本高、散热效果差等问题，已成为本领域技术人员的研究热点。


技术实现要素：

4.本发明根据现有技术的不足，提出一种采用相变传热与液冷的光伏吸热板，解决现有pv/t集热器中存在的散热效果差和热传递效果差的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
6.一种采用相变传热与液冷的光伏吸热板，所述光伏吸热板包括盖板和流道板，所述盖板密封盖接在流道板的上表面，所述流道板的上侧设有冷却流道，所述流道板的下表面分别设置有连接至冷却流道的冷却进液接头和冷却出液接头，所述冷却流道内分布有滴液状微针肋。
7.作为优选，所述滴液状微针肋呈等距交叉排列分布。
8.作为优选，所述冷却进液接头和冷却出液接头位于流道板的中轴上下两端。
9.作为优选，所述冷却流道上分别对应冷却进液接头和冷却出液接头设有进液槽和出液槽。
10.作为优选，所述冷却流道为i型流道。
11.作为优选，所述流道板的上表面设置有若干均匀分别的凹槽，所述凹槽的一侧设有连通至冷却流道的延申槽，所述凹槽内嵌入有传热体，所述传热体上设有散热端，所述散热端通过延申槽插入至冷却流道中。
12.作为优选，所述凹槽的深度为3-6mm。
13.作为优选，所述传热体由相变抑制传热材料制成，所述传热体的传热密度为10-1000w/cm2，所述传热体的热导率为4000-6000w/(m.k)，所述传热体的工作范围为-40-110℃。
14.作为优选，所述流道板内设有空腔，所述空腔位于冷却流道的下方，所述空腔内填充有pcm材料。
15.作为优选，所述光伏吸热板由铝合金材料制成，所述光伏吸热板的厚度不小于20mm，所述盖板的厚度不大于3mm，所述冷却流道的宽度为1cm-2cm。
16.本发明具有以下的特点和有益效果：
17.采用上述技术方案，通过相变抑制传热材料制成的传热块提高了光伏电池与冷却流道的传热效率，以及布设具有滴液状微针肋的i型流道实现液冷板的换热均匀。采用pcm填充的相变蓄热式流道能提高了热能利用率。所述i型冷却流道比市面上pv/t常见的蛇形流道缩短了冷却流体流经板体的路程，流道中流量分布相对均匀，其通道整体压降小。而采用微通道可以提高对流换热效应，进而提高了对光伏板冷却的均匀性，改善对光伏板的冷却效果。吸热板适合做大尺寸，且用铝材制作，工艺简单可靠，重量轻，成本低。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中吸热板的结构示意图
20.图2为图1中流道板的俯视图
21.图3为图1的装配爆炸图
22.图4为图1中流道板的侧视图
23.附图标记：1-光伏吸热板；2-盖板；3-流道板；4-冷却进液接头；5-冷却出液接头；6-进液槽；7-出液槽；8-冷却流道；9-凹槽；10-传热体；11-滴液状微针肋；12-空腔；
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.本发明提供了一种采用相变传热与液冷的光伏吸热板，如图1和图2所示，所述光伏吸热板1包括盖板2和流道板3，所述盖板2密封盖接在流道板3的上表面，所述流道板3的上侧设有冷却流道8，所述流道板3的下表面分别设置有连接至冷却流道8的冷却进液接头4和冷却出液接头5，所述冷却流道8内分布有滴液状微针肋11。所述滴液状微针肋11呈等距交叉排列分布。
28.可以理解的，流道板3通过开槽等其他方式制作冷却流道8，用于容纳冷却液，冷却液在冷却通道8内流动吸收热量，并通过冷却进液接头4和冷却出液接头5将热量带出光伏吸热板。
29.上述技术方案，结构简单，技术合理，使用方便，制成成本低廉，另外，冷却通道8采用微通道技术，即在冷却流道内布有为等距交叉排列分布的滴液状微针肋，继而增强了对流换热效应，使得单位时间内流动冷却液吸热效果更好，极大的提高了光伏吸热板1的吸热和散热效果。
30.进一步的，所述冷却进液接头4和冷却出液接头5位于流道板3的中轴上下两端。所述冷却流道8上分别对应冷却进液接头4和冷却出液接头5设有进液槽6和出液槽7。所述冷却流道8为i型流道。
31.可以理解的，冷却流道8的进出口布置方式明显影响吸热板内的整体流动与换热性能。通道常见的进出口形式有z型、c型和i型三种。在相同雷诺数下，z型流道中的压降最高，c型次之，i型最小。i型流道中流量分布相对均匀，故其通道整体压力损失低于z型和c型。综上所述冷却流道8选用i型流道，进一步的的提高了光伏吸热板1的吸热和散热效果。
32.本发明的进一步设置，如图3所示，所述流道板3的上表面设置有若干均匀分别的凹槽9，所述凹槽9的一侧设有连通至冷却流道8的延申槽，所述凹槽9内嵌入有传热体10，所述传热体10上设有散热端，所述散热端通过延申槽插入至冷却流道8中。
33.上述技术方案中，为了提高传热效果，在所述流道板3内通过冲压形成的凹槽9，所述凹槽9的深度为3-6mm。凹槽9与冷却流道8相连通。在凹槽9内嵌入传热体10，并且将传热体10的散热端插入冷却流道中。在所述光伏吸热板1与光伏板贴合后，通过传热体10能快速地把光伏板热量传递到所述光伏吸热板1内，进而由流道板3中的冷却流体带走传导过来的热量，可以极大的改善光伏板的散热情况。
34.具体的，所述传热体10由相变抑制传热材料制成，所述传热体10的传热密度为10-1000w/cm2，所述传热体10的热导率为4000-6000w/(m.k)，所述传热体10的工作范围为-40-110℃。
35.可以理解的，相变抑制传热材料的内部设置有特定形状的热超导封闭管路，并且在所述热超导封闭管路中填充有流体的传热工质，从而能有效的提高热传导的作用，进而能够进一步提高光伏板的散热效果。
36.上述技术方案中，所使用的传热体10不仅具有高传热密度，而且具有高热导率，并且工作范围广。可以想到的，不仅具备极好的传热效果，并且适用范围很广，能够适应高温
或者低温的恶劣环境，并进行持续实现热传导的作用。
37.本发明的进一步设置，如图4所示，所述流道板3内设有空腔12，所述空腔12位于冷却流道8的下方，所述空腔12内填充有pcm材料。
38.可以理解的，当冷却流道中流体携带的热量过高时，外部的pcm材料可以吸收额外的热量；当冷却流道中流体携带的热量低时，pcm材料可以释放部分热量。
39.本发明的进一步设置，所述光伏吸热板1由铝合金材料制成，工艺简单可靠，重量轻，成本低。所述光伏吸热板1的厚度不小于20mm，在确保散热效果的同时，同时保证了光伏吸热板1的结构强度，进而确保其使用寿命；所述盖板2的厚度不大于3mm，通过对盖板2的厚度进行限定，可以理解的，光伏吸热板1在使用时，盖板2与光伏板贴合，由于盖板2的厚度薄，且钣金冲压件的导热系数高，使得光伏板的热量易被冷却流道8带走，增强了工件的散热效果，导热效果和速度越好，从而能够有效的提高光伏吸热板1的吸热效果，进而提高了光伏板的散热效果。所述冷却流道8的宽度为1cm-2cm。
40.可以理解的，盖板与所述流道板的具体连接方式，盖板2和流道板3通过钎焊连接而成，可降低盖板2和流道板3的厚度，进而减少整个光伏吸热板1的重量。
41.可以理解的，盖板2上设有用于将光伏吸热板1固定于光伏板上的螺纹孔。
42.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。