本發(fā)明涉及一種基于納米流體的太陽能電熱聯(lián)用裝置，屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

太陽能電池是通過太陽光激勵(lì)半導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生移動而產(chǎn)生電能的，其中光線進(jìn)入電池后，能量大于“禁帶”寬度的光子（波長小于截止波長的光子）被太陽能電池吸收產(chǎn)生電子-空穴對，但還有一部分光線在短時(shí)間內(nèi)以熱的形式傳給了半導(dǎo)體晶格；能量小于“禁帶”寬度的光子不能產(chǎn)生空穴對，而在太陽能電池中以熱量的形式損失掉。對于硅太陽能電池，該損失占入射太陽光總能量的53%.一般的硅電池在波長為700-1100nm的光照條件下光電轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到50%以上，而在這個(gè)波段區(qū)間之外電池的光電轉(zhuǎn)換效率則較低。其中波長在700-1100nm之外的光線大部分轉(zhuǎn)化為熱能，這部分能量是造成太陽能電池板溫度升高的主要原因，而溫度升高對太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率有很大的影響。如何解決太陽電池板溫升導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率降低的問題是提高太陽能電池效率的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于納米流體的太陽能電熱聯(lián)用裝置，采用分離式納米流道，采用不同的納米流體對太陽能電熱聯(lián)用裝置產(chǎn)生的熱量進(jìn)行分層次吸收，對比傳統(tǒng)PV/T裝置有著更加高效的散熱作用，并能夠大幅度提高系統(tǒng)光伏熱綜合利用效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于納米流體的太陽能電熱聯(lián)用裝置，包括PV/T集熱板、換熱水箱、第一納米流體箱、第二納米流體箱、第一蠕動泵、第二蠕動泵、第一流量計(jì)、第二流量計(jì)、第一熱電偶、第二熱電偶、第一管道、第二管道、冷水箱、冷水管道、第三蠕動泵、第四蠕動泵、 熱水管道；其中，所述PV/T集熱板、換熱水箱、第一納米流體箱、第一蠕動泵、第一流量計(jì)和第一熱電偶通過第一管道按順序連接形成循環(huán)，所述PV/T集熱板、換熱水箱、第二納米流體箱、第二蠕動泵、第二熱電偶和第二流量計(jì)通過第二管道按順序連接形成循環(huán)，所述冷水箱通過第三蠕動泵由冷水管道連通換熱水箱，所述換熱水箱通過第四蠕動泵由熱水管道與生活熱水端連通，所述換熱水箱下端通過水閥連通出水口，所述第一流量計(jì)和第一蠕動泵之間以及第二蠕動泵和第二熱電偶之間均設(shè)有一水閥。

優(yōu)選地，所述PV/T集熱板包括PV板、濾光流道、背板散熱流道、空氣夾層和保溫層，所述濾光流道由上、下兩塊高透光石英玻璃板作為流道壁面，所述PV板設(shè)置在濾光流道下方，且濾光流道與PV板之間設(shè)有空氣夾層，所述PV板下方設(shè)有背板散熱流道，所述背板散熱流道的下方設(shè)有保溫層，所述濾光流道的兩端通過第一管道分別連接第一熱電偶和換熱水箱，所述背板散熱流道的兩端通過第二管道分別與第二流量計(jì)和換熱水箱連接，所述PV板與光電單元連接，用于對PV板所產(chǎn)電能進(jìn)行儲存與利用。

優(yōu)選地，所述第一納米流體箱和第二納米流體箱上均設(shè)有納米流體添加口。

優(yōu)選地，所述第一納米流體箱中的第一納米流體為平均粒徑為15nm的二氧化硅納米顆粒配制的穩(wěn)定懸浮液。

優(yōu)選地，所述第二納米流體箱中的第二納米流體為平均粒徑為20nm的銅納米顆粒配制成的穩(wěn)定懸浮液。

有益效果：本發(fā)明提供一種基于納米流體的太陽能電熱聯(lián)用裝置，將太陽能光電利用和光熱利用有機(jī)地結(jié)合起來，不僅解決了太陽能電池板的溫升問題，還能將太陽輻射產(chǎn)生的余熱利用起來，從而提高對太陽能的綜合利用效率,此外由于納米流體對太陽輻射有著選擇性吸收特性，其可將近紅外以及紅外輻射幾乎完全吸收，進(jìn)一步提高了太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明分離流道式PV/T系統(tǒng)原理圖。

圖2是PV/T集熱板簡圖。

圖中：PV/T集熱板1、PV板1-1、濾光流道1-2、背板散熱流道1-3、空氣夾層1-4、保溫層1-5、玻璃板1-6、納米流體進(jìn)口1-7、納米流體出口1-8、換熱水箱2、第一納米流體箱3、第二納米流體箱4、第一蠕動泵5、第二蠕動泵6、第一流量計(jì)7、第二流量計(jì)8、第一熱電偶9、第二熱電偶10、第一管道11、第二管道12、冷水箱13、冷水管道14、第三蠕動泵15、第四蠕動泵16、 熱水管道17、水閥18、納米流體添加口19。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。

如圖1-2所示，一種基于納米流體的太陽能電熱聯(lián)用裝置，包括PV/T（光伏光熱一體化）集熱板1、換熱水箱2、第一納米流體箱3、第二納米流體箱4、第一蠕動泵5、第二蠕動泵6、第一流量計(jì)7、第二流量計(jì)8、第一熱電偶9、第二熱電偶10、第一管道11、第二管道12、冷水箱13、冷水管道14、第三蠕動泵15、第四蠕動泵16、 熱水管道17；其中，所述PV/T集熱板1、換熱水箱2、第一納米流體箱3、第一蠕動泵5、第一流量計(jì)7和第一熱電偶9通過第一管道11按順序連接形成循環(huán)，所述PV/T集熱板1、換熱水箱2、第二納米流體箱4、第二蠕動泵6、第二熱電偶10和第二流量計(jì)8通過第二管道12按順序連接形成循環(huán)，所述冷水箱13通過第三蠕動泵15由冷水管道14連通換熱水箱2，所述換熱水箱2通過第四蠕動泵16由熱水管道17與生活熱水端連通，所述換熱水箱2下端通過水閥18連通出水口，所述第一流量計(jì)7和第一蠕動泵5之間以及第二蠕動泵6和第二熱電偶10之間均設(shè)有一水閥18(此處水閥的作用是更換納米流體時(shí)，便于將管道中的納米流體排放干凈)。

優(yōu)選地，所述PV/T集熱板1包括PV板1-1、濾光流道1-2、背板散熱流道1-3、空氣夾層1-4、納米流體進(jìn)口1-7、納米流體出口1-8和保溫層1-5，所述濾光流道1-2由上、下兩塊高透光石英玻璃板1-6作為流道壁面（玻璃板具有良好的透光性能和防水性能，故選用玻璃板作為流道壁面），所述PV板1-1設(shè)置在濾光流道1-2下方，且濾光流道1-2與PV板1-1之間設(shè)有空氣夾層1-4（由于濾光流道1-2吸收很大一部分太陽能并轉(zhuǎn)換為熱能，為了避免濾光流道1-2的的熱量傳遞到PV板1-1表面故設(shè)置空氣夾層1-4），所述PV板1-1下方設(shè)有背板散熱流道1-3，所述背板散熱流道1-3的下方設(shè)有保溫層1-5（可以防止背板散熱流道1-3吸收的熱量向外部環(huán)境散失。），所述濾光流道1-2的兩端進(jìn)出口通過第一管道11分別連接第一熱電偶9和換熱水箱2，所述背板散熱流道1-3的兩端進(jìn)出口通過第二管道12分別與第二流量計(jì)8和換熱水箱2連接，所述PV板1-1（光伏板）與光電單元連接，用于對PV板所產(chǎn)電能進(jìn)行儲存與利用。

優(yōu)選地，所述第一納米流體箱3和第二納米流體箱4上均設(shè)有納米流體添加口。

優(yōu)選地，所述第一納米流體箱3中的第一納米流體為平均粒徑為15nm的二氧化硅納米顆粒配制的穩(wěn)定懸浮液。

優(yōu)選地，所述第二納米流體箱4中的第二納米流體為平均粒徑為20nm的銅納米顆粒配制成的穩(wěn)定懸浮液。

本發(fā)明的工作原理如下：

本發(fā)明中第一納米流體箱3中第一納米流體采用15nm二氧化硅（SiO₂）納米顆粒配制的穩(wěn)定懸浮液，第二納米流體箱4中第二納米流體采用20nm銅（Cu）納米顆粒配制成的穩(wěn)定懸浮液，前者具有優(yōu)良的輻射分頻特性，后者則具有優(yōu)良的導(dǎo)熱特性；第一納米流體經(jīng)過第一蠕動泵5在第一管道11中進(jìn)行循環(huán)，并進(jìn)入PV/T集熱板1的濾光流道1-2中，形成濾光流體層，由于二氧化硅（SiO₂）納米顆粒具有優(yōu)良的輻射分頻特性，太陽輻射透過濾光流道后，其中的PV板電池不能利用的紅外輻射被第一納米流體吸收，并轉(zhuǎn)化為熱能，第一納米流體隨后進(jìn)入換熱水箱中，將熱量傳遞給冷水，完成換熱循環(huán)；背板散熱流道位于太陽能電池背面，其中采用第二納米流體作為工作介質(zhì)，由于太陽能電池并不將投射到其表面的太陽能輻射完全轉(zhuǎn)化為電能，還有相當(dāng)大的一部分輻射轉(zhuǎn)為熱能，為了避免這部分熱使得電池板溫度升高影響光電轉(zhuǎn)換效率，故設(shè)置背板散熱通道，當(dāng)?shù)诙{米流體將太陽能電池板上的熱量帶走后，其進(jìn)入換熱水箱2，將熱量傳遞到冷水中，使得冷水水溫升高，然后作為生活熱水進(jìn)行利用。第一納米流體箱3和第二納米流體箱4中均設(shè)置了納米流體添加口，方便為系統(tǒng)添加納米流體；蠕動泵為納米流體與水循環(huán)提供動力，蠕動泵可以對系統(tǒng)中工質(zhì)流速進(jìn)行無級調(diào)速，其中蠕動泵耗能來自太陽能電池板所生產(chǎn)電能，工作流體流速很小其能耗很低；熱電偶對系統(tǒng)內(nèi)部液體工質(zhì)進(jìn)行溫度監(jiān)控；流量計(jì)對系統(tǒng)工質(zhì)流速進(jìn)行監(jiān)控；冷水箱為系統(tǒng)提供冷水水源。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬范圍。