一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面的制作方法

1.本实用新型涉及建筑节能领域，具体为一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面。


背景技术：

2.光伏电池发电逐渐成为重要的电力来源，虽然光伏电池吸收了大部分太阳辐射，但除去转化为电力输出的部分之外，其余则转化为热量使其温度升高。一般温度每升高1℃，光电转换效率下降0.4％～0.6％。为了提高光伏电池的光电转化效率，有效降低光伏电池温度是当前需要重视的问题。目前常见的光伏电池的冷却方式为风冷和水冷等，但是这些方法存在热能不能全部利用、循环水体积量大等问题，所以仍需设计开发新的光伏电池冷却方式。
3.天空辐射制冷是由于地表和大气层吸收太阳辐射，同时也会向外太空辐射能量时，地表向外太空的辐射仅有一部分可以穿透大气层进入外太空，其余在通过大气层时会发生吸收和散射，该部分可以穿透大气层的辐射波段的辐射能即为天空辐射制冷的冷量来源。
4.热管是一种高效的传热元件，利用了热传导和相变介质的快速传热的性质，可将热量迅速导出。有芯热管作为热管的一种，具有优异的导热性能。有芯热管由管壳、吸液芯和端盖组成，内部是被抽成负压状态，充入沸点低，容易挥发的液体工质，管壁由吸液芯构成。当热管蒸发端受热时,毛细管中的液体蒸发，蒸气在压力差的作用下流向冷凝端，并且释放出热量，重新凝结成液体，工质再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段循环进行，该种热管有较强的散热能力和效率。将有芯热管和天空辐射制冷结合应用在光伏电池冷却方面，能实现能源利用率的进一步提高，有效解决太阳能光伏电池的冷却问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，以解决上述背景技术中提到的缺陷。
6.为实现上述目的，提供一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，包括：
7.屋顶保温层，所述屋顶保温层覆盖在屋面上，且屋顶保温层的固定安装有多组热管，同时热管镶嵌在蓄热材料层的内部，并且蓄热材料层的表面覆盖有光伏电池板，光伏电池板的表面固定覆盖有玻璃罩。
8.优选的，所述玻璃罩、光伏电池板组合在一起构成屋顶的太阳能光伏发电结构，且玻璃罩为钢化玻璃，同时玻璃罩对光伏电池板进行防护。
9.优选的，所述光伏电池板与辐射冷却板固定安装在一起，且辐射冷却板组合在一起构成屋顶的辐射制冷结构。
10.优选的，所述热管、蓄热材料层和蓄冷材料层组合在一起构成屋顶的热管冷却结
构，且热管、蓄热材料层和蓄冷材料层安装在一起。
11.优选的，所述玻璃罩、蓄热材料层、蓄冷材料层和屋顶保温层组合在一起构成屋顶的屋顶保温结构。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.1.利用建筑屋面的空间，在屋顶铺设太阳能光伏板和天空辐射冷却板，有效利用太阳辐射，不消耗外界能量即可实现光伏电池板的冷却，以提高光伏电池的光电转化效率；
14.2.利用光伏电池的大量废热作为热管的热量来源，属于余热利用，能够提高能源利用率，实现节能减排。
附图说明
15.图1为本实用新型结构的主视图；
16.图2为本实用新型结构的左视图；
17.图3为本实用新型结构的俯视图。
18.图中标号：1、玻璃罩；2、光伏电池板；3、蓄热材料层；4、热管；5、屋顶保温层；6、辐射冷却板；7、蓄冷材料层。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.请参阅图1-3，本实用新型提供一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，包括：屋顶保温层5；
21.屋顶保温层5覆盖在屋面上，且屋顶保温层5的固定安装有多组热管4，同时热管4镶嵌在蓄热材料层3的内部，并且蓄热材料层3的表面覆盖有光伏电池板2，光伏电池板2的表面固定覆盖有玻璃罩1。
22.工作原理：白天屋面上光伏电池板2接收太阳辐射进行发电，此时光电转换产生的热量储存在蓄热材料层3中，该部分热量加热热管4，使得热管4内工质温度升高变为气体；同时辐射冷却板6向外界辐射获得冷量，所获得的冷量储存在蓄冷材料层7中，热管4中的高温蒸汽工质流动到蓄冷材料层7，被冷凝为液体通过热管4的毛细力回流到蒸发段，完成一次循环。
23.夜间光伏电池板2和辐射冷却板6没有太阳辐射停止工作，玻璃罩1、蓄热材料层3、屋顶保温层5和蓄冷材料层7共同起到在夜间对屋顶保温的作用。
24.利用建筑屋面的空间，在屋顶铺设太阳能光伏板和天空辐射冷却板6，有效利用太阳辐射，不消耗外界能量即可实现光伏电池板2的冷却，以提高光伏电池的光电转化效率；
25.利用光伏电池的大量废热作为热管4的热量来源，属于余热利用，能够提高能源利用率，实现节能减排。
26.作为一种较佳的实施方式，玻璃罩1、光伏电池板2组合在一起构成屋顶的太阳能光伏发电结构，且玻璃罩1为钢化玻璃，同时玻璃罩1对光伏电池板2进行防护。
27.如图1-3所示：在光伏电池利用太阳能进行光电转换时，其产生的热量储存在背面的蓄热材料中，辐射冷却板6产生冷量储存在蓄冷材料中；热管4嵌在蓄热材料和蓄冷材料里，分别为热管4的蒸发段和冷凝段；光伏电池的发热量作为热管4蒸发段的热源，天空辐射制冷的冷量作为热管4冷凝段的冷源；有芯热管4中的液体工质吸收蓄热材料中的热量，被加热后变为蒸汽，循环到冷凝段，被蓄冷材料被冷却成液体后，靠多孔材料的毛细力流回蒸发段，完成循环。
28.作为一种较佳的实施方式，光伏电池板2与辐射冷却板6固定安装在一起，且辐射冷却板6组合在一起构成屋顶的辐射制冷结构。
29.如图1-3所示：利用太阳能光伏电池发电的热量储存在蓄热材料中为热管4提供热源，使得热管4内液体工质蒸发为气体，辐射冷却板6的冷量储存在蓄冷层中提供冷源，对热管4进行冷凝，工质吸热变为液体后回流到蒸发段；有效利用屋面空间，提高能源利用率，且不需要额外能耗。
30.作为一种较佳的实施方式，热管4、蓄热材料层3和蓄冷材料层7组合在一起构成屋顶的热管冷却结构，且热管4、蓄热材料层3和蓄冷材料层7安装在一起。
31.如图1所示：利用太阳能光伏发电的热量加热热管4，反射太阳辐射的辐射冷却板6冷却热管4，达到对光伏电池散热的目的，且不消耗外界能量。
32.作为一种较佳的实施方式，玻璃罩1、蓄热材料层3、蓄冷材料层7和屋顶保温层5组合在一起构成屋顶的屋顶保温结构。
33.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，其特征在于，包括：屋顶保温层(5)，所述屋顶保温层(5)覆盖在屋面上，且屋顶保温层(5)的固定安装有多组热管(4)，同时热管(4)镶嵌在蓄热材料层(3)的内部，并且蓄热材料层(3)的表面覆盖有光伏电池板(2)，光伏电池板(2)的表面固定覆盖有玻璃罩(1)。2.根据权利要求1所述的一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，其特征在于：所述玻璃罩(1)、光伏电池板(2)组合在一起构成屋顶的太阳能光伏发电结构，且玻璃罩(1)为钢化玻璃，同时玻璃罩(1)对光伏电池板(2)进行防护。3.根据权利要求1所述的一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，其特征在于：所述光伏电池板(2)与辐射冷却板(6)固定安装在一起，且辐射冷却板(6)组合在一起构成屋顶的辐射制冷结构。4.根据权利要求1所述的一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，其特征在于：所述热管(4)、蓄热材料层(3)和蓄冷材料层(7)组合在一起构成屋顶的热管冷却结构，且热管(4)、蓄热材料层(3)和蓄冷材料层(7)安装在一起。5.根据权利要求1所述的一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，其特征在于：所述玻璃罩(1)、蓄热材料层(3)、蓄冷材料层(7)和屋顶保温层(5)组合在一起构成屋顶的屋顶保温结构。

技术总结
本实用新型公开了一种基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，包括：屋顶保温层，所述屋顶保温层覆盖在屋面上，且屋顶保温层的固定安装有多组热管，同时热管镶嵌在蓄热材料层的内部，并且蓄热材料层的表面覆盖有光伏电池板，光伏电池板的表面固定覆盖有玻璃罩。该基于热管与天空辐射制冷一体的光伏电池冷却屋面，利用建筑屋面的空间，在屋顶铺设太阳能光伏板和天空辐射冷却板，有效利用太阳辐射，不消耗外界能量即可实现光伏电池板的冷却，以提高光伏电池的光电转化效率；利用光伏电池的大量废热作为热管的热量来源，属于余热利用，能够提高能源利用率，实现节能减排。实现节能减排。实现节能减排。


技术研发人员：余志广 韦自妍 盛思源 刘忠宝 陈汉烽 宫浩惠 范红伟 孙巍铭
受保护的技术使用者：杭州海奥绿建科技有限公司
技术研发日：2022.10.11
技术公布日：2023/3/3