PL247545B1 - Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego - Google Patents

Abstract

Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego, obejmujący radiator przystosowany do mechanicznego i termicznego kontaktu z tylną osłonową płytą (2) panelu fotowoltaicznego (P) i mający przynajmniej jedną rurkę (8) płynu chłodzącego, uformowaną w płaską wężownicę, charakteryzuje się tym, że radiator zawiera szereg równoległych do siebie chłodzących płyt (7) o prostokątnym obrysie, wyposażonych w rurki (8), których zakończenia (9), stanowiące wloty i wyloty płynu chłodzącego, są usytuowane na jednym z krótszych boków chłodzących płyt (7), natomiast na dłuższych bokach chłodzących płyt (7) są uformowane usztywniające żebra. W skład zespołu chłodzącego wchodzą ponadto dociskowe elementy (11) w postaci belek o ceowym przekroju, poprzecznych względem wzdłużnych osi chłodzących płyt (7), przy czym przy końcach belek dociskowych elementów (11) są śrubowe zaciski, przystosowane funkcjonalnie do rozłącznego sprzęgania końców dociskowych elementów (11) z profilami (4) tworzącymi przeciwległe boki ramy panelu fotowoltaicznego (P). Belki elementów dociskowych (11) mają środniki zwrócone w stronę chłodzących płyt (7) i są lekko wypukłe w kierunku chłodzących płyt (7). Ponadto pomiędzy chłodzącymi płytami (7) i belkami dociskowych elementów (11) jest warstwa sprężystego materiału.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego, którego część fotowoltaiczna konwertuje energię słoneczną w energię elektryczną, a przyłączony do niej rozłączalnie zespół chłodzący, nieintegralny z częścią fotowoltaiczną, odzyskuje energię słoneczną przekształconą w energię cieplną, zwiększając sprawność konwersji fotowoltaicznej panelu.

Znane są ogniwa fotowoltaiczne do bezpośredniej konwersji energii słonecznej w energię elektryczną. Ogniwa te są łączone szeregowo w celu uzyskania większego napięcia, równolegle dla zwiększenia natężenia otrzymywanego prądu, lub w sposób mieszany. Powstałe z połączenia ogniw moduły i utworzone z nich panele fotowoltaiczne (PV), wykazują spadek wydajności (konwersji fotowoltaicznej), a zarazem i pozyskiwanej mocy wraz ze wzrostem temperatury, co jest zjawiskiem niekorzystnym.

Dane literaturowe wskazują, że obecnie w przypadku modułów i paneli fotowoltaicznych (PV) chłodzonych przez konwekcję naturalną (tzw. autonomicznych) efektywność ich konwersji fotowoltaicznej wynosi zwykle o ok. 14-20%, a pozostała część energii słonecznej jest w nich tracona i zamieniana na ciepło, zwiększając temperaturę elementów fotowoltaicznych nawet do 70°C. Ma to negatywny wpływ nie tylko na efektywność konwersji fotowoltaicznej panelu, która maleje ze wzrostem temperatury ogniw fotowoltaicznych o 0,4-0,9% na każdy stopień powyżej temperatury znamionowej (określanej przez różnych producentów w granicach 20-25°C, czyli znacznie niżej niż przeciętna temperatura pracy panelu PV, wynosząca w strefie umiarkowanej ok. 60-70°C), ale także na trwałość struktur półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych, które w temperaturach zbliżonych do 70°C starzeją się w przyspieszony sposób.

Pomimo tych istotnych wad, autonomiczne panele fotowoltaiczne (PV) są nadal często stosowane ze względu na relatywnie mały koszt i łatwość wymiany panelu w przypadku uszkodzenia czy awarii.

Przykładowe konstrukcje autonomicznych paneli fotowoltaicznych przestawiono w opisach CN 209016070, JPS 5811264u, US 2016365831 - fig. 3., WO 2011132211. Te znane rozwiązania zawierają moduły fotowoltaiczne w postaci warstwowego kompozytu (sandwichu) utworzonego przez usytuowaną od czoła przeźroczystą płytę, przykładowo szklaną, pierwszą warstwę izolacyjną (film) z EVA (kopolimer etylenu/octanu winylu), warstwę nośnika z ogniwami fotowoltaicznymi i ścieżkami przewodzącymi oraz drugą warstwę izolacyjną - film z EVA lub z PVF (fluorowanego poliwinylu), dla ochrony przez wpływami otoczenia, a zwłaszcza wilgocią. Opcjonalnie od tylnej strony, druga warstwa polimerowa jest połączona z blaszaną płytą osłonową, ułatwiającą odprowadzanie ciepła, do której zazwyczaj mocuje się szczelne puszki przyłączy elektrycznych. Panel jest zamknięty w czworobocznej osłonowej ramie, uformowanej z aluminiowych profili, mających w poprzecznym przekroju kształt zbliżony do ceownika, z tym, że w czołowej części ramy profile mają dwie półki wywinięte w stronę światła ramy, tworzące szczelinę montażową do osadzenia warstwowego modułu fotowoltaicznego, a w tylnej części profili ramy jest pojedyncza półka wywinięta w stronę światła ramy, służąca do mocowania panelu, przykładowo na konstrukcji wsporczej.

Poprawę efektywności pracy panelu fotowoltaicznego można uzyskać obniżając temperaturę elementów fotowoltaicznych elementami odbierającymi ciepło, niezespolonymi trwale panelem, lub wykonując go jako zintegrowany panel hybrydowy (PV/T), zawierający w sobie część fotowoltaiczną zespoloną trwale z kolektorem energii cieplnej. Taki panel dostarcza zarówno energię elektryczną jak i cieplną, chłodząc jednocześnie elementy fotowoltaiczne, co może skutkować nawet 30% wzrostem efektywności konwersji fotowoltaicznej.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 4222806 znany jest moduł fotowoltaiczny zintegrowany z kolektorem ciepła słonecznego, składający się z ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą szeregowo-równolegle, które z czołowej strony osłonięte są elementem transparentnym, a z tylnej strony zintegrowane są z wymiennikiem ciepła.

Inne znane konstrukcje cieczowych hybrydowych paneli słonecznych (PV/T) zawierają standardową konstrukcję panelu fotowoltaicznego, umieszczoną w jednej obudowie z solarnym panelem cieczowym. Panel solarny jest zwykle umieszczany od tylnej strony panelu fotowoltaicznego, pełniąc rolę radiatora cieczowego, przejmującego energię cieplną i chłodzącego elementy fotowoltaiczne. Konstrukcja radiatora cieczowego oraz sposób integracji go z konstrukcją panelu fotowoltaicznego może zmieniać się w zależności od warunków pracy czy innych wymogów eksploatacyjnych.

Przykładowe konstrukcje takich paneli hybrydowych zostały ujawniono m.in. w opisach patentowych US 4361717, EP 2643856 i EP 2963809. Radiatory (kolektory) cieczowe w przytoczonych powyżej opisach patentowych służą do chłodzenia elementów fotowoltaicznych w celu zwiększenia ich sprawności. Konstrukcja tych paneli PV/T jest dość skomplikowana, wykorzystują one najczęściej spiralne, proste lub nieregularne rurowe wymienniki cieplne, co nie zapewnia równomiernego chłodzenia na całej powierzchni części fotowoltaicznej, a ich efektywne działanie wymaga utrzymania odpowiednio dużej różnicy temperatury pomiędzy elementem fotowoltaicznym, a cieczą chłodzącą oraz odpowiednio dużej różnicy ciśnień na wlocie i na wylocie kolektora.

W polskim zgłoszeniu patentowym PL 364190 A1 ujawniono sposób i układ zwiększenia sprawności hybrydowego systemu solarnego. Sposób charakteryzuje się tym, że moduły fotowoltaiczne umieszcza się na radiatorze połączonym z cieczowym kolektorem słonecznym, z którego płyn roboczy w swoim powrotnym obiegu, po oddaniu ciepła, powraca schłodzony na wejście kolektora przez radiator. Moduły fotowoltaiczne umieszcza się na radiatorze w formie płyty o płaskiej powierzchni, który ma wewnątrz kanały dla płynu roboczego (uformowane w płaską wężownicę), tak aby tylna powierzchnia modułów przylegała do powierzchni radiatora, przez co obniża się ich temperaturę pracy, zwiększając wydajność kwantową, a jednocześnie ciepło odebrane przez radiator od modułów fotowoltaicznych, poprzez podwyższenie temperatury płynu roboczego na wejściu kolektora, podwyższa wydajność cieplną kolektora słonecznego. Układ charakteryzuje się tym, że moduły fotowoltaiczne obciążone rezystancją, umieszczone są na radiatorze, który połączony jest z cieczowym kolektorem słonecznym, którego płyn roboczy w swoim powrotnym obiegu po oddaniu ciepła w odbiorniku, powraca schłodzony na wejście kolektora słonecznego przez radiator.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr PL 401913 A1 znany jest układ do obniżania temperatury pracy modułu fotowoltaicznego, zintegrowany z wymiennikiem ciepła, który osadzony jest z nim w jednej ramie montażowej, przy czym pomiędzy powierzchniami styku modułu fotowoltaicznego i wymiennika umieszczona jest warstwa masy termoprzewodzącej, a stabilne połączenie modułu fotowoltaicznego i wymiennika zapewnia spoiwo mocujące wraz z elementami dociskającymi. Rama montażowa jest uformowana z kątownika, a elementy dociskające wspierają się o powierzchnię półki kątownika na wewnętrznym obwodzie ramy. Część wymiennikowa układu zawiera dwie płyty aluminiowe, które stanowią obudowę wymiennika i pomiędzy którymi umieszczona jest trzecia płyta aluminiowa z uformowanymi w niej kanałami przepływu czynnika chłodzącego, a ponadto zewnętrzna, tylna płyta aluminiowa jest odizolowana poprzez izolację cieplną.

W opisie patentowym PL 238548 ujawniono hybrydowy cieczowy panel solarny PV/T z płytą chłodzącą, który zawiera część fotowoltaiczną i kolektorową zintegrowane ze sobą. Podstawowymi elementami części kolektorowej są płyta chłodząca oraz płyta górna, stanowiąca także element części fotowoltaicznej, której górna powierzchnia posiada własności izolacyjne, np. w przypadku płyty metalowej uzyskane w wyniku utlenienia powierzchniowego. Płyta chłodząca ukształtowana jest w taki sposób, że przestrzeń pomiędzy nią, a płytą górną, zawiera komorę wlotową, komorę wylotową oraz przestrzeń pomiędzy nimi, umożliwiającą przepływ cieczy chłodzącej. Komora wlotowa oraz komora wylotowa umieszczone są wzdłuż całej długości dwóch przeciwległych boków płyty chłodzącej. W komorze wlotowej oraz komorze wylotowej umieszczone są także, odpowiednio, wlot i wylot ci eczy chłodzącej. Górna powierzchnia płyty posiada cechy izolacyjne i na niej umieszczone są elementy elektryczne części fotowoltaicznej. Są to kolejno, metaliczna warstwa, w której są wykonane pola lutownicze dla struktur półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych, połączenia elektryczne i struktury ogniw fotowoltaicznych.

Zintegrowany moduł fotowoltaiczny z kolektorem ciepła słonecznego znany z polskiego opisu patentowego PL 203881, charakteryzuje się tym, że w ramie zamocowana jest od frontu pokrywa transparentna, a od tyłu płyta metalowa, przy czym w pokrywie transparentnej osadzone są ogniwa fotowoltaiczne, które połączone są ze sobą szeregowo-równolegle, zaś pomiędzy pokrywą transparentną, a płytą metalową utworzona jest komora wodna, która zaopatrzona jest w króciec wlotowy i króciec wylotowy, a na wewnętrznej stronie płyty metalowej ułożona jest płyta adsorpcyjna.

Znany z polskiego zgłoszenia patentowego PL 398547 A1 hybrydowy system solarny zawiera w jednej obudowie moduł ogniw fotowoltaicznych i układ odbierający ciepło. System charakteryzuje się tym, że moduł fotowoltaiczny osadzony jest bezpośrednio na zaizolowanej elektrycznie metalowej płycie adsorbera, która zintegrowana jest z metalowymi, kanałami uformowanymi w blasze falistej przytwier dzonej szczelnie od dołu do metalowej płyty adsorbera. Przez kanały przepływa czynnik odprowadzający ciepło. Dzięki temu jest możliwy odbiór ciepła z powierzchni płyty i chłodzenie modułu fotowoltaicznego. Całość układu jest zabezpieczona od góry szybą solarną, a od dołu izolacją termiczną.

Z opisu zgłoszeniowego US 20200303577 znany jest hybrydowy panel fotowoltaiczny, zawierający moduł fotowoltaiczny, mający czołową i tylną ścianę oraz wymiennik ciepła w postaci pojedynczej czworobocznej płyty chłodzonej przepływającą przez niego cieczą. Wymiennik ciepła ma górną ścianę, przystosowaną do termicznego i mechanicznego kontaktu z tylną ścianą panelu fotowoltaicznego i ma dolną ścianę, z którą współpracują elementy dociskające płytę wymiennika do modułu fotowoltaicznego. Panel ma sztywną czworoboczną ramę z ceowników, których półki (ramiona) są skierowane ku wnętrzu (światłu) ramy. Rama otacza moduł i wymiennik ciepła. Ponadto panel ma przynajmniej jeden sprężysty element, wywierający siłę nacisku na dolną ścianę wymiennika, tak aby wymiennik napierał na tylną ścianę modułu fotowoltaicznego. Wspomniany sprężysty element jest podparty na przynajmniej jednym podpierającym elemencie w postaci ceowej belki o ramionach zwróconych ku wnętrzu ramy. Podpierający element jest połączony z ramą tak, by przynajmniej część siły sprężystości wywieranej poprzez sprężysty element na belkę podpierającego elementu, była przejmowana przez ramę, co jest możliwe dzięki temu, że końce belki podpierającego elementu oparte są zewnętrzną stroną środników o wewnętrzną powierzchnię dolnych półek ceowników tworzących ramę. Jako taki każdy z końców podpierającego elementu jest wsunięty do ramy. Ale by zapobiec ich wypadnięciu z ramy można zastosować środki mocujące, takie jak klej, śruby czy spoiwa.

W przypadku uszkodzenia części modułów fotowoltaicznych, dla ich wymiany konieczne jest wymontowanie z ramy całego wymiennika ciepła. Z uwagi na to, że w zmontowanym fabrycznie panelu końce belek podpierających elementy sprężyste są zablokowane na wewnętrz nej powierzchni dolnych półek ceowników ramy, to wymontowanie z ramy belek podpierających, sprężystych elementów podpierających wymiennik i płyty wymiennika, a zwłaszcza ich ponowny montaż po naprawie, jest wysoce skomplikowane w warunkach poligonowych, w których panel pracuje w pozycji ukośnej z modułami fotowoltaicznymi skierowanymi ku górze. Zasadniczo taka naprawa czy konserwacja wymaga do demontażu i ponownego montażu tworzących panel elementów warunków warsztatowych, w których panel skierowany modułami fotowoltaicznymi w dół, spoczywa poziomo na nieruchomej powierzchni.

Wprawdzie wspomniane wyżej panele fotowoltaiczne PV/T, w których część fotowoltaiczna jest zintegrowana z częścią solarną (termiczną) - mają wyższą sprawność konwersji fotowoltaicznej od znanych autonomicznych paneli PV, to jednak należy mieć na uwadze, że:

- koszt zintegrowanych (hybrydowych) paneli PV/T jest znacznie wyższy od kosztu autonomicznych fotowoltaicznych paneli PV;

- z praktyki wiadomo, iż awaryjność części fotowoltaicznej znanych paneli PV/T jest większa niż awaryjność części solarnej tych paneli;

- w przypadku uszkodzenia części fotowoltaicznej panelu PV/T, wymienić trzeba cały zintegrowany (hybrydowy) panel, mimo iż jego część solarna (termiczna) jest nadal w pełni sprawna.

Poszukiwania optymalnych rozwiązań hybrydowych (zintegrowanych) paneli fotowoltaicznych chłodzonych cieczą są ciągle kontynuowane, co wynika z faktu, że panel PV/T nie jest konstrukcją tworzoną od zera, ale jest efektem zintegrowania dwóch znanych i stale rozwijających się samodzielnie rozwiązań, tj. panelu fotowoltaicznego i solarnego kolektora (radiatora) cieczowego.

Jednocześnie, w dostępnej literaturze fachowej i patentowej nie natrafiono na rozwiązania, które proponowałyby chłodzenie typowego autonomicznego panelu fotowoltaicznego (PV), mającego znaną ramę z profili o poprzecznym przekroju zbliżonym do ceownika, za pomocą radiatorów (wymienników ciepła) wyposażonych kanały płynu chodzącego uformowane w płaską wężownicę, które to radiatory były by odrębnymi od panelu PV konstrukcjami, przyłączonymi rozłączalnie do panelu PV i nie ingerującymi w konstrukcję panelu PV.

Zagadnieniem technicznym postawionym przed wynalazkiem jest usunięcie niedogodności stanu techniki i dostarczenie takiego rozwiązania zespołu chłodzącego, które pozwoli chłodzić znany autonomiczny panel fotowoltaiczny o ramie z profili ceowych w celu utrzymania sprawności konwersji fotowoltaicznej na poziomie porównywalnym z jego sprawnością fotowoltaiczną w znamionowej temperaturze pracy, a jednocześnie w przypadku konieczności wymiany uszkodzonej części fotowoltaicznej wyeliminuje konieczność jednoczesnej wymiany wraz z częścią fotowoltaiczną całej sprawnej części termicznej (odbierającej ciepło).

Dodatkowym zagadnieniem do rozwiązania jest uzyskanie konstrukcji zespołu chłodzącego, uwzględniającej specyfikę wzajemnych oddziaływań części fotowoltaicznej i termicznej i zapewniającej oczekiwaną efektywność całej konstrukcji (obejmującej panel fotowoltaiczny i zespół chłodzący) przy akceptowalnych kosztach wykonania oraz kosztach konserwacji (napraw) i eksploatacji.

Zgodnie z wynalazkiem, zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego, obejmujący płytowy radiator przystosowany do mechanicznego i termicznego kontaktu z tylną, osłonową płytą panelu oraz dociskowe elementy w postaci belek o ceowym przekroju poprzecznym, których końce są oparte o ramiona ceowych profili tworzących przeciwległe boki ramy panelu i unieruchomione względem ramy środkami mocującymi, charakteryzuje się tym, że radiator składa się z szeregu równoległych do siebie chłodzących płyt o prostokątnym obrysie, wyposażonych w rurki płynu chłodzącego, uformowane w płaską wężownicę, mającą kolana usytuowane od strony obu krótszych boków chłodzących płyt, podczas gdy zakończenia rurek, stanowiące wloty i wyloty płynu chłodzącego, są usytuowane na jednym z krótszych boków chłodzących płyt, natomiast na dłuższych bokach chłodzących płyt są uformowane usztywniające żebra.

Wchodzące w skład zespołu chłodzącego dociskowe elementy w postaci belek o ceowym przekroju, poprzecznych względem wzdłużnych osi chłodzących płyt, mają przy końcach śrubowe zaciski, przystosowane funkcjonalnie do rozłącznego sprzęgania końców dociskowych elementów z półkami profili, tworzących przeciwległe boki ramy panelu.

Ceowe belki dociskowych elementów mają środniki zwrócone w stronę chłodzących płyt i są wypukłe w kierunku chłodzących płyt, zaś pomiędzy chłodzącymi płytami, a belkami dociskowych elementów jest warstwa sprężystego materiału, korzystnie mikrogumy.

Śrubowe zaciski zawierają ruchomą szczękę w postaci płytki z otworem, usytuowanej od zewnętrznej strony środnika ceowej belki dociskowego elementu i mają śrubę, przełożoną przez otwór w płytce szczęki oraz przez otwór w środniku ceowej belki dociskowego elementu, która to śruba ma łeb od strony szczęki i jest od strony wnętrza ceowej belki dociskowego elementu połączona z nakrętką, ulokowaną pomiędzy ramionami ceowej belki dociskowego elementu. Zabezpiecza to śrubę przed wysunięciem z otworów w szczęce i belce dociskowego elementu oraz pozwala zacisnąć element ramy panelu fotowoltaicznego pomiędzy szczęką, a belką dociskowego elementu w celu przyłączenia zestawu chłodzącego do panelu.

Korzystnie, pomiędzy nakrętką śruby zacisku, a środnikiem ceowej belki dociskowego elementu, na śrubę jest nasunięta skośna podkładka, co pozwala na korzystniejszy rozkład naprężeń w rdzeniu śruby po zaciśnięciu elementu ramy panelu pomiędzy szczęką, a belką dociskowego elementu.

Korzystnie chłodzące płyty mają korpus z blachy, do powierzchni której w obszarze pomiędzy usztywniającymi żebrami przylegają rurki płynu chłodzącego, przy czym rurki są dociśnięte do korpusu blaszaną płytą, która jest zespolona z blaszanym korpusem.

Korzystnie, korpus płyty chłodzącej ma w jednym z naroży wybranie, dostosowane rozmiarami i usytuowaniem do rozstawów puszek przyłączy elektrycznych panelu fotowoltaicznego, które są zamocowane od tyłu panelu na jego na blaszanej osłonowej płycie.

Korzystnie zakończenia rurek płynu chłodzącego są usytuowane ponad krawędziami usztywniających żeber.

Korzystnie sprężysta warstwa jest przyłączona do środników ceowych belek dociskowych elementów.

Wynalazek w pełni realizuje postawione przed nim zagadnienie techniczne. Zespół chłodzący ma prostą konstrukcję, łatwą do wykonania przy niskim nakładzie środków, a przy tym nie wymagającą skomplikowanych zabiegów konserwacyjnych podczas eksploatacji.

Dzięki zastosowaniu łukowych dociskowych elementów w postaci belek ze śrubowymi zaciskami przy ich końcach i warstwy sprężystego materiału od strony chłodzących płyt, zespół chłodzący ściśle przylega do tylnej płyty panelu, utrzymując stabilność mechanicznego i termicznego połączenia z panelem w zmiennych warunkach pracy (lato, zima), co ma istotne znaczenie dla efektywności utrzymania temperatury elementów fotowoltaicznych na jak najniższym poziomie, bliskim temperatury cieczy chłodzącej.

Ponadto konstrukcja zespołu chłodzącego według wynalazku nie ingeruje w konstrukcję autonomicznego panelu fotowoltaicznego i daje się łatwo od niej odłączyć w przypadku uszkodzenia elementów fotowoltaicznych.

Rozwiązanie obniża temperaturę pracy elementów fotowoltaicznych autonomicznego panelu fotowoltaicznego nawet do poziomu 15-20°C, co nie tylko zwiększa sprawność konwersji fotoelektrycznej, ale i spowalnia starzenie się struktur półprzewodnikowych ogniw fotowoltaicznych, a ponadto daje możliwość pozyskiwania energii cieplnej, która może służyć do zasilania dolnego źródła systemu pompy cieplnej lub do regeneracji w okresie letnim gruntowych lub wodnych akumulatorów ciepła w takich systemach.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania i praktycznego zastosowania do chłodzenia autonomicznego panelu fotowoltaicznego, uwidoczniono na załączonym rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawia widok tylnej strony panelu fotowoltaicznego z chłodzącymi płytami radiatora, nałożonymi na osłonową płytę panelu, fig. 2 - widok tylnej strony panelu fotowoltaicznego z przytwierdzonym do panelu zesta- wem chłodzącym (przed przyłączeniem przewodów cieczy chłodzącej do płyt radiatora), fig. 3 - widok chłodzącej płyty w pierwszym wariancie wykonania, fig. 4 - widok chłodzącej płyty w drugim wariancie wykonania, fig. 5 - powiększony widok z przerwaniem chłodzącej płyty w pierwszym wariancie wy- konania, fig. 6 - przekrój A-A zaznaczony na fig. 5, fig. 7 - powiększony widok z przerwaniem chłodzącej płyty w pierwszym wariancie wy- konania, fig. 8 - przekrój B-B zaznaczony na fig. 7, fig. 9 - dociskowy element w widoku z boku, fig. 10 - powiększony fragment zakończenia dociskowego elementu w widoku z boku, fig. 11 - przekrój C-C zaznaczony na fig. 10;

fig. 12 - powiększony przekrój D-D (bez tła i chłodzących płyt) zaznaczony na fig. 2.

Zespół chłodzący według wynalazku przeznaczony jest do chłodzenia fotowoltaicznych paneli P, które zawierają moduły fotowoltaiczne w postaci warstwowego kompozytu (sandwichu) osłoniętego od czoła panelu przez przeźroczystą płytę 1, przykładowo szklaną, a od tylnej strony panelu przez blaszaną osłonową płytę 2, ułatwiającą odprowadzanie ciepła, do której zamocowane są szczelne puszki 3 przyłączy elektrycznych, przy czym panel P jest zamknięty w czworobocznej osłonowej ramie, o bokach uformowanych z profili 4, mających w poprzecznym przekroju kształt zbliżony do ceownika, z tym, że w czołowej części ramy profile 4 mają dwie półki - pierwszą 5a i drugą 5b, wywinięte w stronę światła ramy i tworzące szczelinę montażową do osadzenia warstwowego modułu fotowoltaicznego, a w tylnej części ramy profile 4 mają pojedynczą trzecią półkę 6, wywiniętą w stronę światła ramy.

Zespół chłodzący zawiera radiator, przystosowany do mechanicznego i termicznego kontaktu z osłonową płytą 2 panelu P. Radiator składa się z równoległych do siebie chłodzących płyt 7 o prostokątnym obrysie, wyposażonych w rurki 8 dla płynu chłodzącego.

Zakończenia 9 rurek 8 stanowią wloty i wyloty płynu chłodzącego i są usytuowane na jednym z krótszych boków chłodzących płyt 7. Natomiast na dłuższych bokach płyt 7 są uformowane usztywniające żebra 10.

Dla dogodnego łączenia rurek 8 z instalacją płynu chłodzącego, zakończenia 9 rurek 8 są odgięte od płaszczyzny chłodzących płyt 7 i wystają ponad krawędzie usztywniających żeber 10.

W skład zespołu chłodzącego wchodzą ponadto dociskowe elementy 11, które mają postać belek o ceowym przekroju poprzecznym. Dociskowe elementy 11 usytuowane są poprzecznie względem wzdłużnych osi chłodzących płyt 7.

W przykładzie wykonania chłodzących płyt 7, przedstawionym na fig. 1, 2, 3, 5, 7 - radiator zespołu chłodzącego jest utworzony z płyt 7, których korpus 12 ma w jednym z naroży wybranie W. Jest ono konieczne, jeżeli zespół chłodzący ma współpracować z panelem P, w którym puszki 3 przyłączy elektrycznych są usytuowane w jednym rzędzie przy jednym z boków ramy panelu P. W takim przypadku, radiator jest złożony z jednej sekcji chłodzących płyt 7, które łączy się od tylnej strony panelu P z osłonową płytą 2 za pomocą trzech dociskowych elementów 11, stosując dwa dociskowe elementy 11 przy końcach chłodzących płyt 7 i jeden pośrodku.

Z kolei, jeżeli zespół chłodzący ma współpracować z nie pokazanym na rysunku panelem P, w którym w którym puszki 3 przyłączy elektrycznych są usytuowane w jednym rzędzie pośrodku dłuższego z boków ramy panelu P, to stosować można chłodzące płyty 7 pokazane na fig. 4. Zrozumiałym będzie przy tym dla znawcy, iż w takim przypadku, należy wzdłuż dłuższego boku ramy panelu P ulokować po dwie chłodzące płyty 7, o długości mniejszej niż połowa długości boku, tak aby zachować między nimi szczelinę dla puszek 3 przyłączy elektrycznych. Wówczas radiator zespołu chłodzącego składać się będzie z dwóch sekcji równoległych chłodzących płyt 7, które to sekcje będą oddzielone od siebie szczeliną na puszki 3 przyłączy elektrycznych, a każda z sekcji będzie połączona z panelem P dwoma dociskowymi elementami 11.

W każdym przykładzie realizacji wynalazku, przy końcach belek dociskowych elementów 11 są usytuowane śrubowe zaciski Z, służące do szybkiego, rozłącznego sprzęgnięcia końców dociskowych elementów 11 z trzecimi półkami 6 profili 4, tworzących leżące naprzeciw siebie boki ramy panelu P, celem dociśnięcia chłodzących płyt 7 do osłonowej płyty 2 panelu P i zapewnienia stabilności połączenia zespołu chłodzącego z panelem P.

Belki dociskowych elementów 11 mają środniki 13 zwrócone w stronę chłodzących płyt 7, przez co przylegają do zewnętrznej strony półek 6 profili 4 ramy. Belki są wypukłe w kierunku chłodzących płyt 7, co po sprzęgnięciu końców dociskowych elementów 11 z przeciwległymi bokami ramy panelu P powoduje prostowanie elementów dociskowych 11 z równoczesnym dociskaniem chłodzących płyt 7 do osłonowej płyty 2 panelu P. Aby zapewnić równomierny nacisk na wszystkie chłodzące płyty 7, pomiędzy każdym dociskowym elementem 11 i chłodzącymi płytami 7 jest przewidziana warstwa 14 sprężystego materiału, najlepiej mikrogumy. Ze względów praktycznych, związanych z montażem, korzystnie jest aby wspomniana warstwa sprężystego materiału 14 była przyłączona, np. klejem do belki dociskowego elementu 11.

Śrubowe zaciski Z przy końcach dociskowych elementów 11, są utworzone przez ruchomą szczękę 15 w postaci płytki z otworem, która jest usytuowana od zewnętrznej strony środnika 13 ceowej belki dociskowego elementu 11, oraz śrubę 16, przełożoną przez otwór w płytce szczęki 15 i otwór w środniku 13 ceowej belki dociskowego elementu 11.

Śruba 16 ma łeb od strony szczęki 15 i jest od strony wnętrza ceowej belki dociskowego elementu 11 połączona z nakrętką 17, ulokowaną pomiędzy ramionami 18 ceowej belki. Korzystne jest, aby ze względów montażowych pomiędzy nakrętką 17, a środnikiem 13 ceowej belki dociskowego elementu 11, na śrubę 16 była nasunięta skośna podkładka 19, gdyż ułatwia to zaciskanie trzeciej półki 6 profilu 4 ramy panelu P pomiędzy szczęką 15, a belką dociskowego elementu 11, a ponadto eliminuje niekorzystne naprężenia zginające rdzeń śruby 16 po zaciśnięciu trzeciej półki 6 profilu ramy 4 między ruchomą szczęką 15, a belką dociskowego elementu 11.

Wszystkie chłodzące płyty 7 mają korpus 12 uformowany z blachy, do powierzchni której w obszarze pomiędzy usztywniającymi żebrami 10 przylegają rurki 8 uformowane w płaską wężownicę, mającą kolana usytuowane od strony obu krótszych boków chłodzących płyt 7. Rurki 8 są dociśnięte do korpusu 12 chłodzących płyt 7 cienką blaszaną płytą 20, która jest zespolona z korpusem 12.

Jest w pełni zrozumiałe i oczywiste dla znawcy, że przedstawione powyżej praktyczne przykłady realizacji wynalazku w niczym nie zawężają jego istoty ani nie ograniczają zakresu ochrony.

Claims (6)

1. Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego, obejmujący płytowy radiator przystosowany do mechanicznego i termicznego kontaktu z tylną, osłonową płytą panelu oraz dociskowe elementy w postaci belek o ceowym przekroju poprzecznym, których końce są oparte o ramiona ceowych profili, tworzących przeciwległe boki ramy panelu i unieruchomione względem ramy środkami mocującymi, znamienny tym, że radiator składa się z szeregu równoległych do siebie chłodzących płyt (7) o prostokątnym obrysie, wyposażonych w rurki (8) płynu chłodzącego, uformowane w płaską wężownicę, mającą kolana usytuowane od strony obu krótszych boków chłodzących płyt (7), podczas gdy zakończenia (9) rurek (8), stanowiące wloty i wyloty płynu chłodzącego, są usytuowane na jednym z krótszych boków chłodzących płyt (7), natomiast na dłuższych bokach chłodzących płyt (7) są uformowane usztywniające żebra (10), a ponadto wchodzące w skład zespołu chłodzącego dociskowe elementy (11) w postaci belek o ceowym przekroju, poprzecznych względem wzdłużnych osi chłodzących płyt (7), mają przy końcach śrubowe zaciski (Z), przystosowane funkcjonalnie do rozłącznego sprzęgania końców dociskowych elementów (11) z półkami (6) profili (4), tworzących przeciwległe boki ramy panelu (P), oraz że ceowe belki dociskowych elementów (11) mają środniki (13) zwrócone w stronę chłodzących płyt (7) i są przy tym wypukłe w kierunku chłodzących płyt (7), zaś pomiędzy chłodzącymi płytami (7), a belkami dociskowych elementów (11) jest warstwa (14) sprężystego materiału, korzystnie mikrogumy, przy czym śrubowe zaciski (Z) zawierają ruchomą szczękę (15) w postaci płytki z otworem, usytuowanej od zewnętrznej strony środnika (13) ceowej belki dociskowego elementu (11) i mają śrubę (16), przełożoną przez otwór w płytce szczęki (15) oraz otwór w środniku (13) ceowej belki dociskowego elementu (11), która to śruba (16) ma łeb od strony szczęki (15) i jest od strony wnętrza ceowej belki dociskowego elementu (11) połączona z nakrętką (17), ulokowaną pomiędzy ramionami (18) ceowej belki dociskowego elementu (11).

2. Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego według zastrz. 1, znamienny tym, że chłodzące płyty (7) mają korpus (12) z blachy, do powierzchni której w obszarze pomiędzy usztywniającymi żebrami (10) przylegają rurki (8) płynu chłodzącego, przy czym rurki (8) są dociśnięte do korpusu (12) blaszaną płytą (20), która jest zespolona z blaszanym korpusem (12).

3. Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zakończenia (9) rurek (8) płynu chłodzącego są usytuowane ponad krawędziami usztywniających żeber (10).

4. Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że korpus (12) chłodzącej płyty (7) ma w jednym z naroży wybranie (W).

5. Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy nakrętką (17) śruby (16), a środnikiem (13) ceowej belki dociskowego elementu (11), na śrubę (16) jest nasunięta skośna podkładka (19).

6. Zespół chłodzący do panelu fotowoltaicznego według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężysta warstwa (14) jest przyłączona do środników (13) ceowych belek dociskowych elementów (11).