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光伏预制舱如何散热?通风设计与温控系统解析

文章出处:本站    人气:37    发表时间:2025-11-11 10:44:25

作为光伏电站的关键控制模块,光伏预制舱集成了逆变器、汇流箱、测控设备和部分储能模块。运行时,设备将继续产生热量(如逆变器转换效率) 95%-98%,剩余能量以热量的形式释放)。如果舱内温度过高(超过超过) 40℃)会导致设备转换效率降低,元器件老化加快,甚至触发保护关闭。因此,散热系统需要通过“合理通风”和“准确温度控制”来保持舱内温度 15-35℃的设备适用范围。以下从通风设计、温控系统两个方面进行详细说明:


一、光伏预制舱通风设计:基础排热关键
通风设计通过“空气流动”实现热量输出,分为“空气流通”(节能)和“机械协助通风”(高散热效率),需要结合区域气候(如温度、湿度、风速)进行设计:
(1)空气流通设计:基于压合和风压的低消耗方案
空气流通采用“热压差”(热空气上升、冷空气下沉)和“风压差”(室外空气促 进空气流动)实现舱内通风,适用于温和气候区(如华北、华东春秋、日均温度 15-25℃),关键设计要点如下:
进出风口布局:下进上出,引导气流路径
进气口:设置在舱体下部(距地面) 30-50cm),两侧对称布局,选用防雨百叶窗(倾角百叶窗) 45°,防止雨水渗入)  覆盖土网(孔径≤1mm,阻挡风沙),保证冷空气从下部对称进入;一些高湿度地区(如华南地区)会在进气口安装除湿滤网,防止潮湿空气进入设备凝结。
出风口:设置在舱顶或上侧墙(高于进气口) 1.5m 以上),同样配置百叶窗,利用热压差使舱内热空气自然上升排出;顶部出风口可安装挡风板,防止逆风时气流回流,保证排气顺畅。
气流路径优化:防止盲区,覆盖高热设备
舱内设备布局应配合通风方向:高热设备(如逆变器)安装在墙上,预留 15-20cm 风道,让冷空气从下部进入,先通过设备排热面,然后从上部出风口携带热量;防止设备堵塞进风口或出风口,避免形成“气流盲区”(如舱内角温度过高)。
通风适应:按设备发热量计算

空气流通需要满足“一小时通气” 10-15 次”(按舱体体积计算) 10m×3m×2.5m 预制舱,容量 75m³,需要保证一小时的通风量 750-1125m³;如果单靠压合不能满足,可在出风口安装“重力排气阀”(温度升高时自动开启,增强排气),无需额外能耗。


(2)机械协助通风设计:处理高发热或高温场景
当空气流通不能满足排热需求(如高温天气地区日平均温度)>30℃、设备功率密度高),需要叠加机械通风来增强排热,主要是“主动排风”定向送风”:
排风机的选型和安装
在舱体上部出风口安装轴流风机(根据通风量选择,如每台风量 500-800m³/h),数量根据舱内热量确定(一般根据舱内热量确定(一般根据舱内热量确定) 10-20kW 设备配 1 台);风机应具有温度控制启停功能(温度传感器监测舱内温度,>30℃启动,<20℃关闭),防止无效能耗。
定向送风设计:高发热设备
对于逆变器、变压器等局部高热设备(表面温度可达 50-60℃)可在舱体下部安装“定向送风管”(PVC 材料、出风口对准设备散热片),配合进气口进气,形成“局部强气流”,迅速带走设备表面热量;风管出风口可根据设备负荷变化调节风量。
防尘降噪处理

机械通风机应安装覆盖土网(定期清洗,防止堵塞影响风量),减震垫(如橡胶垫)减少振动噪声;室外沙尘区(如西北沙漠)可在进气口安装“除尘器”,先分离空气中的沙子,然后进入舱内,减少设备粉尘。


二、光伏预制舱温度控制系统:精 确控制和外部隔热
通风设计处理“导热”问题,温度控制系统通过“外部隔热”减少热量传递,“主动控制”应对极端温度,确保舱内温度稳定,主要包括“被动隔热层”、“主动温度控制设备”、“智能监控与联动”三部分:
(1)被动隔热层:减少外部环境对舱内温度的影响
被动隔热是关键。通过舱体材料和结构设计,阻隔室外高温或低温传递到舱内,适应全气候场景:
舱板选型:高隔热材料
舱墙、顶板采用“夹芯板”结构,芯板采用岩棉(传热系数)≤0.035W/(m・K))或聚氨酯夹芯板(传热系数)≤0.022W/(m・K)),薄厚 50-100mm(高温地区选择厚层,如 100mm 聚氨酯;严寒地区兼顾保温,选用岩棉夹芯板);表面板采用彩钢板(镀铝锌层,耐腐蚀),内层采用镀锌板(光滑易清洗,减少积尘影响排热)。
隔热处理细节:防止热桥效应

舱体接缝和门窗外框用耐候密封胶(如硅胶)密封,避免室外热空气从缝隙渗入;设备固定支架与舱体接触部位垫隔热垫(如玻璃纤维垫、薄厚度) 5-10mm)防止金属支架传导外部热量(热桥效应);舱体地面铺设隔热层(如挤塑板、薄厚、 30-50mm),减少路面向舱内传导热量(特别是夏季地面温度超过地面温度 60℃时)。


(2)主动温控设备:准确调节极端温度
当通风隔热仍无法控制舱内温度(如夏天中午舱内超级超级 35℃、冬天低于 5℃),需启动主动温控设备,主要包括“工业空调”、“热管散热”、“电加热(协助保温)”:
工业空调:高温地区关键冷却设备
适用于高温高湿地区(如华南、西南),选用“恒温恒湿工业空调”(制冷量按舱内发热量计算,一般每次选用“恒温恒湿工业空调” 10kW 设备配 1.5-2 空调),安装在舱体侧墙(绕过进出风口,防止气流矛盾),;空调应具备“高温启动”功能(环境温度)≤50℃可正常运行),并与舱内温度传感器联动(>32℃自动启动,<25℃自动关机),不要过度制冷能耗。
热管散热:高发热设备局部减温
对于逆变器、储能电池等局部高热部件(单台设备热量)>5kW),可采用“热管散热”:将热管的一端粘贴在系统的加热表面(如逆变器) IGBT 模块),另一端延伸到舱外(或靠近出风口),通过改变热管内工质(如酒精、甲苯)的传热,迅速将热量导出舱外;热管散热不需要电,适合沙漠等缺电或追求节能的场景。
协助保温:严寒地区防低温保护
北方寒冷地区冬季(舱外温度)<-10℃),需要在舱内安装“电加热片”(安装在舱体底部或设备周围,功率 500-1000W),与温度传感器联动(<5℃自动启动,>10℃自动关闭),避免舱内温度过低造成设备启动故障;同时关闭部分进气口(保持小面积通风),减少冷空气进入,平衡保温和必要通风。

(3)智能监测与联动:实现温控自动化
通过 “传感器 + 控制器 + 执行设备” 的联动,让散热与温控系统按需运行,减少人工干预:
温度监测:多点布局,覆盖关键区域
在舱内设置 3-5 个温度传感器(如 DS18B20 型),分别监测 “设备表面(逆变器、电池组)”“舱内上部(热空气区)”“舱内下部(冷空气区)”“舱外环境”,数据实时传输至 PLC 控制器,确保全面掌握温度分布。
智能联动控制:按优先级启动设备
控制器设定温控逻辑:优先启动自然通风(能耗最 低)→ 舱内>30℃启动机械通风(排风扇)→ >32℃启动工业空调→ <5℃启动电加热;同时监测进风口防尘网压差(压差>50Pa 提示清理)、空调运行状态(故障时报警并切换备用风机),确保系统可靠运行。
远程监控:便于电站运维

温控系统数据接入光伏电站 SCADA 系统,运维人员可远程查看舱内温度、设备运行状态,若出现温度异常(如超 40℃),系统自动推送告警信息,便于及时排查(如风机故障、空调缺氟)。


三、散热与温控系统的适配与注意事项
按地域气候选型
温和地区(华北、华东):自然通风 + 舱体隔热即可满足需求;
高温地区(华南、西南):自然通风 + 机械通风 + 工业空调;
荒漠地区(西北):自然通风 + 热管散热 + 防尘设计;
寒冷地区(东北、西北):自然通风 + 隔热层 + 电加热。
避免气流冲突
进风口、出风口、空调出风口、热管散热口需错开布局,避免气流短路(如空调冷风直接被排风扇排出,未流经设备);设备摆放预留足够风道(间距≥15cm),确保气流能覆盖所有发热部件。
定期维护保障效率
每 1-2 个月清理进风口防尘网、空调滤网,避免堵塞影响通风与制冷;
每季度检查热管散热面是否积尘(用压缩空气吹扫),确保传热效率;

每年夏季前检查工业空调制冷剂、风机轴承,冬季前检查电加热片绝缘性,避免故障。


光伏预制舱的散热与温控系统,关键是 “因地制宜、按需设计”—— 通过自然通风降低基础能耗,机械通风与主动温控应对极端情况,智能联动实现高效运行,最终保障舱内设备长期稳定工作,提升光伏电站整体发电效率与可靠性。

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