平板熱管光伏光熱一體化集熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電集熱裝置，具體涉及一種平板熱管光伏光熱一體化集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能光伏光熱一體化集熱器是將光伏發(fā)電和太陽能集熱器結(jié)合起來，發(fā)電和集熱同時進行，既提高了光伏組件的發(fā)電效率又利用了光伏組件吸收的熱量，同時還節(jié)省了空間，為戶用太陽能利用系統(tǒng)以及分布式供能系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的高度集成提供了一個新的途徑。而熱管型光伏光熱一體化集熱器由于其導熱速率快、均溫性好等特點，使其具有極廣泛的應用前景。
[0003]但傳統(tǒng)熱管型光伏光熱一體化集熱器所采用的熱管中，工質(zhì)蒸氣在上升過程中會與沿壁面回流的工質(zhì)液體相接觸，除了有可能達到熱管的攜帶極限從而使熱管的工作性能大大降低之外，還會造成工質(zhì)蒸氣從蒸發(fā)段到冷凝段溫度提高幅度很小的問題，這雖然有利于光伏板性能的穩(wěn)定，但同時也會影響熱管與冷卻流體間的換熱。因此，如何在降低光伏板溫度的同時提高進入熱管冷凝段時的蒸氣溫度是一個亟需解決的問題。
[0004]另外，對于傳統(tǒng)的熱管型光伏光熱一體化集熱器，由于太陽輻照強度在一年中的變化幅度比較大，因此所采用的熱管的充液量不宜過小，而當熱管的充液量較大時，如果蒸發(fā)段熱流密度較大，會產(chǎn)生多種極限問題，特別是攜帶極限和沸騰極限，這些極限問題都限制了熱管型光伏光熱一體化集熱器性能的進一步提升；當北方冬季室外溫度較低、徑向熱流密度較小時，由于熱管底部的工質(zhì)液體量大且過冷，蒸發(fā)速率較慢，因而集熱器啟動速度較慢，從而影響光伏光熱一體化集熱器冬季的集熱效率。因此，如何在盡量避免熱管的各種極限問題的同時，提高冬季熱管型光伏光熱一體化集熱器的啟動速度是一個值得研究的問題。
[0005]由此可見，傳統(tǒng)熱管在應用于光伏光熱一體化系統(tǒng)時，不應當僅僅是將傳統(tǒng)熱管與光伏發(fā)電系統(tǒng)簡單的拼湊在一起，而應該結(jié)合太陽輻照強度在一年中變化范圍較大以及熱管蒸發(fā)段受熱面積較大等特點，對熱管進行結(jié)構(gòu)上的改造，以使其性能符合光伏光熱一體化系統(tǒng)的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是保證熱管對光伏組件的冷卻及均溫效果的前提下提高熱管內(nèi)工質(zhì)蒸氣進入冷凝段的溫度。
[0007]本發(fā)明是平板熱管光伏光熱一體化集熱器，從頂層到底層依次為封裝玻璃1、空氣層2、太陽能電池片3、選擇性涂層5及黑色涂層6、平板熱管7、保溫層8以及防護背板9，各部分通過支撐框架10固定在一起，所述平板熱管7的蓋板7-1表面分為上下兩部分，靠近熱管蒸發(fā)段底部的部分覆蓋太陽能電池片3且表面涂抹一層選擇性涂層5，靠近熱管蒸發(fā)段上部的部分表面涂抹一層黑色涂層6作為集熱區(qū)13直接接受太陽輻射。
[0008]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:光伏光熱一體化集熱器在電池板上方設置一集熱區(qū)可以進一步提高蒸氣進入冷凝段的溫度，而不受限于電池板背面的溫度，就夏季而言，可制取更高溫度的熱水；就冬季而言，也可滿足日常用戶對熱水溫度的要求。另一優(yōu)點是采用內(nèi)置橫向隔板的平板熱管，能夠使集熱器在冬季溫度較低、徑向熱流密度較小時，蒸發(fā)段底部僅有靠近熱管上蓋板的一部分工質(zhì)受熱蒸發(fā)，因此提高了蒸發(fā)率，從而提高了冬季集熱器的啟動速度。
【附圖說明】
[0009]圖1為平板熱管光伏光熱一體化集熱器的側(cè)視剖視圖；圖2為平板熱管光伏光熱一體化集熱器的結(jié)構(gòu)主視圖；圖3為圖2中A-A向的剖視圖；圖4為圖2中B-B向的剖視圖。附圖標記及對應名稱為:封裝玻璃1，空氣2，乙烯與醋酸乙烯共聚3，平板熱，4，選擇性涂層5，黑色涂層6，平板熱7，蓋板7-1，槽道7-2，橫向隔板7-3，支撐隔板7_4，保溫層8，防護背板9，支撐框架10，冷卻管套管11，冷卻管12，集熱區(qū)13。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)是:從頂層到底層依次為封裝玻璃、空氣層、太陽能電池片、選擇性涂層及黑色涂層、平板熱管、保溫層以及防護背板，各部分通過支撐框架固定在一起，所述平板熱管的蓋板表面分為上下兩部分，靠近熱管蒸發(fā)段底部的部分覆蓋太陽能電池片且表面涂抹一層選擇性涂層，靠近熱管蒸發(fā)段上部的部分表面涂抹一層黑色涂層作為集熱區(qū)直接接受太陽輻射，所述平板熱管由熱管蓋板與單排并列的若干個獨立的槽道構(gòu)成，各槽道之間由支撐隔板間隔開，每一個槽道內(nèi)均有一個平行于熱管底面的橫向隔板，所述平板熱管自蒸發(fā)段底部向冷凝段方向厚度逐漸增大。
[0011]如圖1~圖4所示，本發(fā)明是平板熱管光伏光熱一體化集熱器，從頂層到底層依次為封裝玻璃1、空氣層2、太陽能電池片3、選擇性涂層5及黑色涂層6、平板熱管7、保溫層8以及防護背板9，各部分通過支撐框架10固定在一起，所述平板熱管7的蓋板7-1表面分為上下兩部分，靠近熱管蒸發(fā)段底部的部分覆蓋太陽能電池片3且表面涂抹一層選擇性涂層5，靠近熱管蒸發(fā)段上部的部分表面涂抹一層黑色涂層6作為集熱區(qū)13直接接受太陽輻射。
[0012]如圖1、圖3所示，所述太陽能電池片3為單晶硅，或者多晶硅，或者非晶硅電池。
[0013]如圖1、圖2、圖3所示，所述太陽能電池片3采用乙烯與醋酸乙烯共聚物4從平板熱管7的蒸發(fā)段底部向上均勻黏結(jié)在所述熱管蓋板7-1表面。
[0014]如圖1、圖3所示，所述平板熱管7由熱管蓋板7-1與單排并列的若干個獨立的槽道7-2構(gòu)成，所述熱管蓋板7-1和所述槽道7-2采用金屬制造，所述熱管蓋板7-1與各槽道7-2間的支撐隔板7-4的上邊緣無縫焊接，所述平板熱管7兩端內(nèi)部抽真空充入工質(zhì)并進行密封。
[0015]如圖1~圖4所示，所述封裝玻璃1與熱管蓋板7-1之間用支撐框架10在兩者間支撐起空氣層2，且邊緣連接處用硅膠密封。
[0016]如圖1所示，所述封裝玻璃1采用低鐵高透光鋼化玻璃，且表面涂有減反射層。
[0017]如圖1、圖2、圖3所示，所述的保溫層8 一部分填充于平板熱管7的絕熱段和冷凝段所對應的封裝玻璃1和熱管蓋板7-1之間，一部分填充于平板熱管7底面與防護背板9之間，采用聚氨酯發(fā)泡材料。
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，所述防護背板9和所述支撐框架10均采用鋁合金。
[0019]如圖1、圖2、圖3所示，所述平板熱管7的冷凝段內(nèi)部設置一冷卻管套管11，自左向右貫通各槽道間的支撐隔板7-4，且與支撐隔板7-4進行密封焊接，冷卻管12插入冷卻套管11中并與冷卻管套管11緊密連接。
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0021]本發(fā)明所述的平板熱管光伏光熱一體化集熱器的工作過程如下:
太陽輻射能照射在太陽能電池片上，一部分熱量轉(zhuǎn)化為電能，一部分熱量被反射或散失在周圍環(huán)境中，而大多數(shù)熱量則被太陽能電池片吸收，并通過太陽能電池片下面的熱管蓋板傳遞給平板熱管內(nèi)部的工質(zhì)，工質(zhì)吸熱變?yōu)檎魵?，在壓力差的作用下克服重力向上移動至熱管的冷凝段，在隔板的導流作用下與冷卻管中的冷卻流體充分接觸換熱，再次冷凝為液體，沿熱