本发明专利技术公开了一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，包括降温冷源，除霜热源，光伏温控模块，利用鼓风机向系统内吹入空气，降温冷源为冷水罐，除霜热源为热水罐，热水由太阳能槽式集热器加热；热水罐用相变材料包裹，冷水罐外加真空层，冷水罐和热水罐均内置换热管，以调控气流温度，光伏温控模块为光伏板和光伏温控支架，光伏温控支架内设有气流通道，扁平状气流出口位于光伏板表面上方，贴近于光伏板表面，气流经支架流道平行于光伏板表面吹出，基于气流外掠平板形成边界层的原理，在光伏板表面形成不同温度的气膜，通过气膜和光伏板之间的热交换以及利用气膜将光伏板和大气分隔达到控制温度的效果。分隔达到控制温度的效果。分隔达到控制温度的效果。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置
[0001]本专利技术属于太阳能光伏热管理
，具体涉及一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置。
技术介绍
[0002]太阳能因其资源丰富、分布广泛、零碳排放的特点而发展迅速，已经成为化石能源的重要替代品。太阳能主要有光伏、光热和光化学三种典型方式，太阳能光伏发电由于其体积小、重量轻、维护便利、安全可靠等优点成为太阳能开发利用中的重要环节。我国近年来不遗余力的发展太阳能光伏产业，目前商用光伏已经大规模应用，但光伏发电也面临着高温和板面积灰引起的光电转换效率下降，以及冬季光伏表面结霜导致有效光照强度下降等问题。研究表明，光伏表面温度每上升1℃，其相对效率就会降低0.4％～0.5％。高温还会加速光伏电池的热降解，给光伏组件带来不可逆损害，加快部件老化，降低使用寿命。
[0003]现有的太阳能光伏板冷却技术通常针对其背板开展对流换热，所需冷却工质流量较大，不仅消耗了大量的泵功，光伏冷却效果依旧欠佳。尚未有技术基于气膜流动形成边界层原理，实现光伏表面的高效降温。此外，目前仍缺乏对冬季光伏板表面结霜的有效解决方法，多依靠人工清洁或者热泵供热，造成了光伏维护成本的上升和额外的能源消耗。鉴于此，针对光伏夏季冷却和冬季除霜等瓶颈问题，发展新型光伏冷热调控方法，对于改善光电转换效率，延长其使用寿命，具有重要意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，用于解决夏季太阳能光伏板表面温度过高以及冬季光伏板表面结霜的瓶颈问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，包括气流流道，气流流道设置在光伏温控支架内，气流流道的流道主体一侧设置有气流入口，另一侧设置有多个气流出口，气流出口沿光伏温控支架的内侧面向光伏板均匀分布，气流入口用于分别接入冷气流或热气流，实现对光伏板的冷却降温或加热除霜。
[0007]具体的，气流出口为扁平状结构。
[0008]具体的，气流出口的开口形状为渐阔型开口。
[0009]具体的，气流入口经第二换向阀分两路，一路经第一换热管与第一换向阀的一端连接，另一路经第二换热管与第一换向阀的第二端连接，第一换向阀的第三端连接进气模块，第一换热管设置在冷水罐内，第二换热管设置在热水罐内。
[0010]进一步的，进气模块包括鼓风机，鼓风机的进气口处设置有空气过滤器。
[0011]进一步的，冷水罐为外壳包裹水罐的双层罐体结构，双层罐体结构的夹层采用抽真空进行绝热处理。
[0012]进一步的，热水罐的罐体外壁外侧包裹有相变材料。
[0013]更进一步的，相变材料内设置有螺旋水管，螺旋水管连接有加热模块。
[0014]再进一步的，加热模块包括太阳能槽式集热器。
[0015]进一步的，第一换向阀与第二换向阀连接。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0017]一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，通过平行于光伏板的气流出口在光伏板表面形成可控温度的气膜；该气膜可以在光伏板和外界环境之间增加额外热阻，减小夏季高温环境或者冬季低温环境对光伏板的影响。此外，根据边界层理论，气膜内部和光伏板表面存在很大的温度梯度，可在贴近光伏板表面的气体薄层内产生高热流密度，有效增强了气膜和光伏板表面间的换热能力，进而实现光伏板夏季高效冷却和冬季有效除霜。
[0018]进一步的，气流出口为扁平状结构，使得气流能够在光伏板表面形成覆盖更广的边界层，并在有限的气流流量下增大气流流速以实现气膜对光伏板长度方向的全覆盖；同时更加扁平的出口形状可以获得更大的气膜宽度，让气膜能够覆盖光伏板的宽度方向。
[0019]进一步的，气流出口设置为渐阔型开口，可以令气流出口速度并非严格平行于光伏板的宽度方向，而是在气流出口处扩散，形成覆盖面积更广的“扇形”边界层区域。渐阔气流出口能够在保证气流流量不变的条件下促进气流扩散，增加光伏板表面形成气膜的覆盖面积，提供更好的温控效果。
[0020]进一步的，外部气流经第一换向阀流过冷水罐或者热水罐，与冷水罐内的第一换热管换热后形成的冷气流或者与热水罐内的第二换热管换热后形成的热气流经第二换向阀以及气流入口流入气流流道并在管道内分流，然后从多个气流出口分散流出至光伏板，从而形成覆盖光伏板表面的气膜，并可以通过换向阀调节冷气流和热气流以调节气膜温度，从而实现对光伏板表面冷却降温或者加热除霜的控制。
[0021]进一步的，设置空气过滤器可以防止风机吸入沙石、落叶等杂物，风机则能够使得空气由外部进入换热模块进行换热。
[0022]进一步的，冷水罐采用外壳包裹水罐的双层罐体结构，冷水保存于罐体中，与外壳隔开，外壳与罐体之间的夹层用真空泵抽真空以隔绝热传导，减少导热对冷水罐水温的影响。
[0023]进一步的，相变材料吸热融化，在夜晚太阳能槽式集热器不工作后，相变材料凝固放热，达到给热水加热保温的作用，通过将相变材料应用于储热，利用其潜热大，成本低，能够储存和释放热量的特点，有效地减少热水罐在冬季热量散失过多的瓶颈问题。
[0024]进一步的，利用螺旋管增加热水与相变材料的换热面积，使相变材料在夜晚放出的潜热能够更好地被水吸收，增强保温效果。
[0025]进一步的，太阳能槽式集热器能够通过收集太阳能对水进行加热，然后送入热水罐中，以维持热水罐中的水温。
[0026]进一步的，当第一换向阀和第二换向阀直接连接，此时，外部气流不经过换热模块进行换热，而是直接通过气流流道吹散至光伏板表面，从而对光伏板表面进行除尘操作。
[0027]综上所述，本专利技术能够通过形成贴近光伏板表面的气膜来有效控制光伏板表面温度，解决夏季高温环境和冬季寒冷环境对光伏板造成的温度过高和表面结霜问题；本专利技术还将太阳能光热和光伏发电结合起来，在冬季利用太阳能光热为光伏板化霜，节约能源；本
专利技术利用相变材料对储热装置进行温度控制，相变材料具有潜热大，成本低，能够存储热量并在降温时放热的优点，可以有效地维持储热罐内的水温，确保在其内换热后的热气流可实现光伏表面有效除霜。本专利技术利用真空层增强冷水罐的保温效果，有效地减少了高温夏季冷水罐内的水温上升，有利于增强其内水气换热，并基于换热后的冷气流形成气膜以降低光伏板表面温度。
[0028]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0029]图1为本专利技术装置的结构示意图。
[0030]图2为本专利技术装置光伏温控支架示意图。
[0031]图3为本专利技术装置光伏温控支架中的气流流道示意图。
[0032]图4为本专利技术装置第二换热管和螺旋管在罐体中的分布正视图。
[0033]图5为本专利技术装置第二换热管和螺旋管以及相变材料结构俯视图。
[0034]图6为本专利技术装置初始时刻光伏板的稳态温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，其特征在于，包括气流流道，气流流道设置在光伏温控支架(10)内，气流流道的流道主体一侧设置有气流入口(13)，另一侧设置有多个气流出口(12)，气流出口(12)沿光伏温控支架(10)的内侧面向光伏板(11)均匀分布，气流入口(13)用于分别接入冷气流或热气流，实现对光伏板(11)的冷却降温或加热除霜。2.根据权利要求1所述的基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，其特征在于，气流出口(12)为扁平状结构。3.根据权利要求1所述的基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，其特征在于，气流出口(12)的开口形状为渐阔型开口。4.根据权利要求1所述的基于气膜流动的太阳能光伏冷热调控装置，其特征在于，气流入口(13)经第二换向阀(8)分两路，一路经第一换热管(6)与第一换向阀(4)的一端连接，另一路经第二换热管(7)与第一换向阀(4)的第二端连接，第一换向阀(4)的第三端连接进气模块，第一换热管(6)设置在冷水罐(3)内...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国强，任秦龙，王耀明，曾勤，武辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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