[实用新型]一种太阳能光伏光热集热装置

说明书

一种太阳能光伏光热集热装置，属于太阳能光伏设备技术领域，由玻璃盖板、太阳能电池板、多功能粘结层、变截面流道集热板、冷、热流体联箱以及保温外壳构成，太阳能电池板与变截面流道集热板之间通过多功能粘结层层压连接。变截面流道集热板含有多条相互并联的变截面流体通道，变截面流体通道内布置有面密度梯度变化的微肋群，冷、热流体联箱置于保温外壳内部空间的两端并分别通过流体进、出管与变截面流道集热板连通；本装置实现了工质流动方向上的均匀换热和强化传热；微肋群表面经流动减阻处理，有效降低其引入的流阻增大效应；改性合成胶膜使装置的换热性能和运行可靠性得到了提升。

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏设备技术领域，涉及一种太阳能光伏光热集热装置，具体的说是涉及一种用于太阳能光能与热能综合利用系统的太阳能光伏光热集热装置。

背景技术

太阳能是一种环境友好型可再生能源，这使得太阳能光伏发电在世界范围内得到了广泛运用。但是，普通的光伏电池只能将4%～17%的太阳辐射能转化为电能，扣除反射部分，有超过50%的太阳能被转换为热能，光电转化效率较低；同时，光伏电池释放的热量直接导致其工作温度不断攀升，最高可达80多摄氏度。研究表明，电池温度的上升将使其效率按照每摄氏度0.4%的速度下降；此外，光伏电池组件长期工作在高温状态下所产生的热应力会导致组件模块结构的永久性损坏，影响光伏发电运行的可靠性。

为了提高太阳能发电的整体能源利用效率，太阳能光能与热能综合利用系统应运而生。该系统是在传统的光伏电池背面铺设冷却介质流道，通过冷却介质(如水、空气等)的强制对流换热带走热量，降低太阳能电池板的温度水平，提高发电效率。同时，将冷却介质带走的热量通过某种形式加以利用，从而实现太阳能光能与热能的综合利用。值得注意的是，该系统中承担光伏电池冷却及热量回收任务的核心部件称之为光伏光热集热器，其换热性能直接影响着太阳能光能与热能综合利用系统的能源利用效率。然而，传统的平行均匀通道平板型集热器未考虑到流体介质入口至出口温度上升带来的换热能力不均的问题，从而造成光伏电池板幅面内温度不均甚至局部热点的产生，对光伏电池组件的发电效率和可靠性带来负面影响。再者，集热器通道内的流体强制对流换热性能也亟待提升。另外，太阳能光能与热能综合利用系统通常采用EVA胶膜耦合TPT绝缘材料作为界面材料对光伏电池板与集热板进行粘结，但是EVA胶膜还存在着耐热性能和导热性能差的问题，对电、热综合利用效率和集热器运行可靠性产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种结构紧凑、工作可靠、安装维护方便的太阳能光伏光热集热装置，该装置能有效改善太阳能光伏电池板幅面温度均匀性并提升太阳能光能与热能综合利用系统的能源利用效率。

本实用新型的技术方案是：一种太阳能光伏光热集热装置，包括保温外壳，支架，太阳能电池板，设置在太阳能电池板上的玻璃盖板，设置在保温外壳一端的冷流体联箱，以及设置在保温外壳另一端的热流体联箱；其特征在于：所述保温外壳内还设有变截面流道集热板，所述变截面流道集热板由盖板、微肋群和底板构成，所述盖板与底板相夹形成流动换热腔体，所述流体换热腔体由若干条相互并联的流体通道组成，每条所述流体通道的入口端均通过流体进口管与冷流体联箱相连接，每条所述流体通道的出口端均通过流体出口管与热流体联箱相连接，每条所述流体通道的截面积沿工质流动方向呈递减式变化；所述微肋群连接设置在盖板和底板之间，所述微肋群由多排微肋组成，相邻两排微肋相互交错设置，所述微肋群的面密度沿工质流动方向呈线性增加；所述变截面流道集热板通过多功能粘接层与太阳能电池板层压连接，所述多功能粘接层由TPT绝缘层和设置在TPT绝缘层正反面的胶膜层构成。

所述流体通道的横截面为矩形，流体通道的截面积沿工质流动方向线性减小。

所述流体通道的入口端与出口端的横截面积之比介于2～5之间。

所述微肋群的面密度沿工质流动方向线性增大，微肋的高度与流体通道截面的高度变化相匹配。