本發明專利技術公開了一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱新型裝置，包括太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列、菲涅爾聚光鏡、系統納米流體冷卻工質出口、橫豎固定軸、系統納米流體工質入口、橫排固定陣列、豎排固定陣列、單元光伏熱裝置冷卻工質循環出口、單元光伏熱裝置冷卻工質循環入口、納米流體輸送管道。本發明專利技術不僅實現了對太陽能光電系統與光熱系統的耦合，利用大面積菲涅爾聚光鏡將太陽輻射聚集在太陽能光伏熱CPV/T裝置上，而且利用納米流體的分頻吸收輻射特性與高效導熱特性，在上層流道吸收太陽能的紅外光照與對PV組件的冷卻。提高對太陽能的光熱轉換效率，與冷卻PV組件，維持較高的光電轉換效率，從而提高太陽能的綜合利用。
【技術實現步驟摘要】
基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱裝置
本專利技術涉及一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱裝置，屬于太陽能光伏熱
技術介紹
面對化石燃料能源的快速枯竭，和環境問題的日益突出，太陽能的有效利用及其相關技術的開發來提高綜合效率，對于緩解全球能源問題、改善空氣質量、減緩溫室效應以及實現可持續發展，都具有極其重大的意義。目前，太陽能的發展利用的方式，主要為單一的光伏組件以實現光電轉換，將太陽能轉換為為電能，轉換效率一般在17%~25%；對于光熱的利用也主要為單一的光熱轉換，直接將太陽能轉換為熱能以為生活用供熱，對于一般的太陽能熱水器的光熱轉換效率在45%~50%。在單一的太陽能轉換上，光電轉換效率比較低，大部分太陽能轉換成了熱能使太陽能Si-PV組件的溫度升高。PV組件溫度每升高1℃，光電轉換效率降低0.4%~0.5%，溫度過高嚴重影響PV組件的光電轉換。單一熱源的光熱轉換熱源效率雖然達到45%~50%，但熱源能源品位較低難以利用，太陽能光熱一般作為熱水方式供生活所需。納米流體具體對太陽進行選擇行吸收和高效導熱的特點，利用納米流體吸收光電轉換利用不上的紅外光譜，避免PV組件升溫過高影響光電轉換；納米流體具有高效導熱特性，能夠很好的吸收PV組件的熱量，降低組件的溫度。目前太陽能電池板存在有諸多不足之處，第一，太陽能電池板的光電轉換效率低并且很容易受環境溫度的影響。第二，太陽能電池板，在建立太陽能電站系統的利用上，具有不容易維護，容易積灰降低轉換效率。第三，太陽能電池溫度過高，沒超過一度，光電轉換效率大概降低0.4%，溫度的影響比較明顯。第四，單一太陽能光熱轉換形成的熱源品位低。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱新型裝置，不僅實現了對太陽能光電系統與光熱系統的耦合，技術上功能上的相互融合與相互作用，并利用大面積菲涅爾聚光鏡將太陽輻射聚集在太陽能光伏熱CPV/T裝置上，而且利用納米流體的分頻吸收輻射特性與高效導熱特性，在上層流道吸收太陽能的紅外光照與對PV組件的冷卻。提高對太陽能的光熱轉換效率，與冷卻PV組件，維持較高的光電轉換效率，從而提高太陽能的綜合利用。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱裝置，所述裝置包括太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列、菲涅爾聚光鏡、橫豎固定軸、橫排固定陣列、豎排固定陣列；所述若干橫排固定陣列的一端間隔安裝在橫豎固定軸上，所述若干豎排固定陣列的一端間隔安裝在橫豎固定軸上；所述菲涅爾聚光鏡的兩端連接在橫排固定陣列和豎排固定陣列的另一端上，形成一個底面為三角形的柱體，所述菲涅爾聚光鏡為三角柱體的一個側面；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列由若干個太陽能光伏熱CPV/T裝置組成，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列與菲涅爾聚光鏡平行，插入三角柱體中，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列的一端連接在橫排固定陣列上，另一端連接在豎排固定陣列上；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列的兩個連接端下方設置納米流體輸送管道，所述納米流體輸送管道上方設置系統納米流體冷卻工質出口，下方設置系統納米流體冷卻工質入口；所述每個太陽能光伏熱CPV/T裝置與橫排固定陣列連接端設置單元光伏熱裝置冷卻工質循環入口，所述每個太陽能光伏熱CPV/T裝置與豎排固定陣列連接端設置單元光伏熱裝置冷卻工質循環出口。上述太陽能光伏熱CPV/T裝置包括太陽能Si-PV組件、上層透光玻璃、下層透光玻璃、上層納米流體冷卻工質腔道、左緩沖流道、右緩沖流道、納米流體工質上層出口、下層納米流體冷卻工質腔道、納米流體冷卻工質下層入口，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置為矩形“U”型狀，開口處插入太陽能Si-PV組件，使得整個裝置形成上層納米流體冷卻工質腔道和下層納米流體冷卻工質腔道，所述上層納米流體冷卻工質腔道上方是上層透光玻璃，所述下層納米流體冷卻工質腔道的下方是下層透光玻璃；所述上層納米流體冷卻工質腔道的外端設置納米流體工質上層出口，所述下層納米流體冷卻工質腔道的外端設置納米流體冷卻工質下層入口，納米流體工質上層出口與納米流體冷卻工質下層入口位于同一矩形長邊處，且在兩個不同端點；所述納米流體工質上層出口與納米流體冷卻工質下層入口之間為左緩沖流道，另一矩形長邊為右緩沖流道，左緩沖流道分為上下兩部分，上部與上層納米流體冷卻工質腔道連通，下部與下層納米流體冷卻工質腔道連通，右緩沖流道為一個整體，與上層納米流體冷卻工質腔道和下層納米流體冷卻工質腔道均連通；所述單元光伏熱裝置冷卻工質循環出口與左緩沖流道的上部相連通，所述單元光伏熱裝置冷卻工質循環入口與左緩沖流道的下部相連通；所述下層納米流體冷卻工質腔道與左緩沖流道的下部之間設置第一溢流口，下層納米流體冷卻工質腔道與右緩沖流道之間設置第二溢流口，所述上層納米流體冷卻工質腔道與右緩沖流道之間設置第三溢流口，上層納米流體冷卻工質腔道與左緩沖流道的上部之間設置第四溢流口，納米流體冷卻工質通過所述單元光伏熱裝置冷卻工質入口進入左緩沖流道的下部，經過第一溢流口進入下層納米流體冷卻工質腔道，然后經過第二溢流口流向右緩沖流道，通過第三溢流口流向上層納米流體冷卻工質腔道，再經過第四溢流口再回到左緩沖流道的上部，通過單元光伏熱裝置冷卻工質出口匯入納米流體輸送管道。上述下層透光玻璃下方還設置TDD保溫裝飾一體板。本專利技術所達到的有益效果：1、本專利技術由光伏熱CPV/T裝置陣列、菲涅爾聚光鏡、橫豎固定陣列支架構成，可以利用菲涅爾聚光鏡將太陽輻射聚焦到光伏熱CPV/T裝置中，提高光電轉換效率，結構簡單可靠，易于維護。2、本專利技術利用了納米流體分頻吸收特性吸收太陽紅外光，透射可光電轉換光線，避免紅外光照射在PV組件上導致溫度過高，降低光電轉換效率3、本專利技術利用了納米流體高效導熱特性，充分快速的吸收PV組件的熱能，快速降低PV組件的溫度，維持較高的光電轉換效率，同時提高光熱轉換效率。4、本專利技術設計了上下納米流體腔道，上層納米流體有利于分頻吸收太陽能吸收紅外光，與冷卻PV上組件，下層納米流體有利于快速吸收PV下組件，對PV組件進行全方位冷卻，避免溫度過高。5、本專利技術設計了一種太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列單元，設計了緩沖流道，緩沖流道連通上下兩層納米流體腔道，使納米流體平緩的進入上層腔道，不會產生過大擾動影響納米流體對太陽輻射的透射率。附圖說明圖1為本專利技術的太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列單元；圖2為本專利技術的基于納米流體的光伏熱裝置示意圖；圖3納米流體冷卻循環流道設計圖；圖4太陽能光伏熱CPV/T裝置冷卻工質流道設計圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本專利技術的技術方案，而不能以此來限制本專利技術的保護范圍。如圖2、圖3所示，一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱裝置，裝置包括太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列1、菲涅爾聚光鏡2、橫豎固定軸3、橫排固定陣列4、豎排固定陣列5；若干橫排固定陣列4的一端間隔安裝在橫豎固定軸3上，若干豎排固定陣列5的一端間隔安裝在橫豎固定軸3上；菲涅爾聚光鏡2的兩端連接在橫排固定陣列4和豎排固定陣列5的另一端上，形成一個底面為三角形的柱體，菲涅爾聚光鏡2為三角柱體的一個側面；太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列1由若干個太本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱裝置，其特征在于：所述裝置包括太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列、菲涅爾聚光鏡、橫豎固定軸、橫排固定陣列、豎排固定陣列；所述若干橫排固定陣列的一端間隔安裝在橫豎固定軸上，所述若干豎排固定陣列的一端間隔安裝在橫豎固定軸上；所述菲涅爾聚光鏡的兩端連接在橫排固定陣列和豎排固定陣列的另一端上，形成一個底面為三角形的柱體，所述菲涅爾聚光鏡為三角柱體的一個側面；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列由若干個太陽能光伏熱CPV/T裝置組成，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列與菲涅爾聚光鏡平行，插入三角柱體中，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列的一端連接在橫排固定陣列上，另一端連接在豎排固定陣列上；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列的兩個連接端下方設置納米流體輸送管道，所述納米流體輸送管道上方設置系統納米流體冷卻工質出口，下方設置系統納米流體冷卻工質入口；所述每個太陽能光伏熱CPV/T裝置與橫排固定陣列連接端設置單元光伏熱裝置冷卻工質循環入口，所述每個太陽能光伏熱CPV/T裝置與豎排固定陣列連接端設置單元光伏熱裝置冷卻工質循環出口。
【技術特征摘要】
1.一種基于納米流體與菲涅爾聚光式光伏熱裝置，其特征在于：所述裝置包括太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列、菲涅爾聚光鏡、橫豎固定軸、橫排固定陣列、豎排固定陣列；若干橫排固定陣列的一端間隔安裝在橫豎固定軸上，所述若干豎排固定陣列的一端間隔安裝在橫豎固定軸上；所述菲涅爾聚光鏡的兩端連接在橫排固定陣列和豎排固定陣列的另一端上，形成一個底面為三角形的柱體，所述菲涅爾聚光鏡為三角柱體的一個側面；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列由若干個太陽能光伏熱CPV/T裝置組成，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列與菲涅爾聚光鏡平行，插入三角柱體中，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列的一端連接在橫排固定陣列上，另一端連接在豎排固定陣列上；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置陣列的兩個連接端下方設置納米流體輸送管道，所述納米流體輸送管道上方設置系統納米流體冷卻工質出口，下方設置系統納米流體冷卻工質入口；每個太陽能光伏熱CPV/T裝置與橫排固定陣列連接端設置單元光伏熱裝置冷卻工質循環入口，每個太陽能光伏熱CPV/T裝置與豎排固定陣列連接端設置單元光伏熱裝置冷卻工質循環出口；所述太陽能光伏熱CPV/T裝置包括太陽能Si-PV組件、上層透光玻璃、下層透光玻璃、上層納米流體冷卻工質腔道、左緩沖流道、右緩沖流道、納米流體工質上層出口、下層納米流體冷卻工質腔道、納米流體冷卻工質下層入口，所述太陽能光伏熱CPV/T裝置為矩形“U”型狀，開口處插入太陽能Si-PV組件，使得整個裝置形成上層納米流體冷卻工質腔道和下層納米流體冷卻工質腔道，所述上層納米流體冷卻工...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅朋，白建波，李華鋒，彭俊，張超，王喜煒，李洋，陸曉，曹飛，張臻，劉演華，劉升，章國芳，
申請(專利權)人：河海大學常州校區，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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