本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種屋頂光伏/半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)建筑面積已達(dá)到約500億m²，每年以20億m²的速度增加。從數(shù)量上講，建筑能耗已接近全社會(huì)總能耗的1/3并且隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑能耗將繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，加快可再生能源在建筑領(lǐng)域中的規(guī)?；瘧?yīng)用，是降低建筑能耗、調(diào)整建筑用能結(jié)構(gòu)的主要措施之一。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑電源系統(tǒng)或多能互補(bǔ)的建筑能源系統(tǒng)，如何與建筑有機(jī)結(jié)合，是光伏技術(shù)工程化應(yīng)用必須解決的問(wèn)題。隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑中的大量應(yīng)用，光伏系統(tǒng)及組件也隨著一體化水平的提高，不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，如低倍聚焦光伏技術(shù)、光伏薄膜夾膠玻璃、光伏百葉窗等都為建筑光伏發(fā)展提供了有效的技術(shù)創(chuàng)新支持。如何將光伏發(fā)電技術(shù)與降低建筑能耗有效結(jié)合是最近幾年的研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種節(jié)能、能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的屋頂光伏/半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種屋頂光伏/半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)置在屋頂?shù)闹Ъ?、架設(shè)在支架上方與屋頂平行布置的光伏板單元和半導(dǎo)體組件以及用于充放電的蓄電池，所述半導(dǎo)體組件下方的屋頂上開(kāi)設(shè)進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)，所述蓄電池通過(guò)光伏控制逆變器與光伏板單元連接，且蓄電池與半導(dǎo)體組件及進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)連接。

半導(dǎo)體是一個(gè)熱傳遞的工具。當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成的熱電偶對(duì)中有電流通過(guò)時(shí)，兩端之間就會(huì)產(chǎn)生熱量轉(zhuǎn)移，熱量就會(huì)從一端轉(zhuǎn)移到另一端，從而產(chǎn)生溫差形成冷熱端。但是半導(dǎo)體自身存在電阻當(dāng)電流經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體時(shí)就會(huì)產(chǎn)生熱量，從而會(huì)影響熱傳遞。而且兩個(gè)極板之間的熱量也會(huì)通過(guò)空氣和半導(dǎo)體材料自身進(jìn)行逆向熱傳遞。當(dāng)冷熱端達(dá)到一定溫差，這兩種熱傳遞的量相等時(shí)，就會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)，正逆熱傳遞相互抵消。此時(shí)冷熱端的溫度就不會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化。為了達(dá)到更低的溫度，可以采取散熱等方式降低熱端的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

制熱半導(dǎo)體和制冷半導(dǎo)體一般采用直流電作為能源，這與光伏發(fā)電具有很好的結(jié)合性。同時(shí)半導(dǎo)體片可同時(shí)制冷、制熱，可滿足不同季節(jié)建筑的需求并且半導(dǎo)體制冷/制熱片的工作溫度與人類居住所需的環(huán)境溫度具有一定的一致性。另外，光伏板單元的發(fā)電量一部分用于提供半導(dǎo)體組件、風(fēng)機(jī)及功率控制器所需的電能，剩余的部分儲(chǔ)存在蓄電池中供無(wú)輻照或家庭使用。

所述的半導(dǎo)體組件包括在支架上并列布置的半導(dǎo)體片，所述半導(dǎo)體片包括中心的半導(dǎo)體、設(shè)置在半導(dǎo)體片外側(cè)的翅片以及涂覆在半導(dǎo)體片和翅片之間的導(dǎo)熱層，所述翅片與屋頂平行布置，其中，半導(dǎo)體的一側(cè)可以制冷，一側(cè)可以制熱。

所述的導(dǎo)熱層通過(guò)固定卡箍固定在半導(dǎo)體片和翅片之間。安裝翅片，可以強(qiáng)化對(duì)流換熱。

所述的導(dǎo)熱層為導(dǎo)熱硅脂。導(dǎo)熱硅脂的熱阻低，可加強(qiáng)對(duì)流換熱。

所述的半導(dǎo)體組件底部通過(guò)轉(zhuǎn)軸與光伏板單元的頂端連接，因此半導(dǎo)體組件可以翻轉(zhuǎn)，使得半導(dǎo)體組件可以選擇制冷面朝下或制熱面朝下，這是通過(guò)功率控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

所述的光伏板單元包括多塊呈串并聯(lián)布置的光伏板。

所述的蓄電池的充電電極通過(guò)光伏控制逆變器與所述光伏板單元連接。光伏控制逆變器具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能，可保證光伏板單元始終以最大功率點(diǎn)工作；同時(shí)控制逆變器可將直流電轉(zhuǎn)為交流電，供用戶家庭使用。

所述蓄電池的放電電極通過(guò)功率控制器與半導(dǎo)體組件及進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)連接。功率控制器可獨(dú)立、同時(shí)控制半導(dǎo)體片的翻轉(zhuǎn)功能及輸出功率，還能調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的輸出功率。此外，室內(nèi)還可以設(shè)有溫度計(jì)與該功率控制器連接，溫度計(jì)將室內(nèi)溫度的信號(hào)傳遞給功率控制器，功率控制器與設(shè)定的溫度進(jìn)行比對(duì)，然后控制半導(dǎo)體組件的模式及功率。

所述光伏板單元下方的屋頂開(kāi)設(shè)出風(fēng)口，出風(fēng)口處設(shè)有排風(fēng)風(fēng)機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)通過(guò)光伏板單元和半導(dǎo)體組件，能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，且通過(guò)功率控制器和溫度計(jì)的共同作用，可以自動(dòng)切換模式，使得夏天吹冷風(fēng)，冬天吹熱風(fēng)，自動(dòng)化程度高；

(2)本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)清潔無(wú)污染地工作，所有設(shè)備的工作不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，系統(tǒng)工作無(wú)需消耗外界能量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的連接示意圖；

圖2為本發(fā)明半導(dǎo)體片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為夏季制冷時(shí)室內(nèi)外空氣流動(dòng)的示意圖；

圖4為冬季制冷時(shí)室內(nèi)外空氣流動(dòng)的示意圖。

其中，1為半導(dǎo)體組件，2為光伏板單元，3為進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)，4為進(jìn)風(fēng)口，5為出風(fēng)口，6為出風(fēng)風(fēng)機(jī)，7為光伏控制逆變器，8為蓄電池，9為功率控制器，10為溫度計(jì)，11為空氣流道，12為支架，13為半導(dǎo)體片，14為導(dǎo)熱硅脂，15為固定卡箍，16為翅片，17為冷氣流，18為熱氣流。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種屋頂光伏/半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由半導(dǎo)體組件1、光伏板單元2、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)3、進(jìn)風(fēng)口4、出風(fēng)口5、出風(fēng)風(fēng)機(jī)6、光伏控制逆變器7、蓄電池8、功率控制模塊9、溫度計(jì)10、空氣流道11、支架12等組成。

半導(dǎo)體組件1和光伏板單元2平行安裝于屋頂，與屋頂之間預(yù)留一定高度，形成空氣流道11；組件1位于組件2的下方；其中半導(dǎo)體組件的制冷、制熱可根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以滿足不同的建筑負(fù)荷要求。

在屋頂上開(kāi)進(jìn)風(fēng)口4、出風(fēng)口5，并在相應(yīng)的氣體口安裝進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)3和出風(fēng)風(fēng)機(jī)6；

光伏板單元2通過(guò)光伏控制逆變器6與蓄電池7連接；半導(dǎo)體組件1、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)3和出風(fēng)風(fēng)機(jī)6與蓄電池7連接，由蓄電池7提供所需電能；

溫度計(jì)9與功率控制模塊8連接；

功率控制模塊8與半導(dǎo)體組件1、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)3和出風(fēng)風(fēng)機(jī)6連接，通過(guò)比較與設(shè)定值之間的偏差來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體組件1、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)3和出風(fēng)風(fēng)機(jī)6的功率大??；

其中，半導(dǎo)體組件1的結(jié)構(gòu)如圖2所示，半導(dǎo)體組件1由半導(dǎo)體片13、翅片16、導(dǎo)熱硅脂14、固定卡箍15等組成。導(dǎo)熱硅脂14具有高的導(dǎo)熱率，具有較小的導(dǎo)熱熱阻；翅片16可增強(qiáng)空氣的對(duì)流換熱面積，提高對(duì)流換熱系統(tǒng)；由于導(dǎo)熱硅脂14為液態(tài)粘性物質(zhì)，因此模塊化時(shí)需要在外面增加固定卡箍15。此結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體組件1具有較小的熱阻，同時(shí)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、可靠。半導(dǎo)體組件1的構(gòu)成可根據(jù)蓄電池的電壓、用戶制冷/制熱負(fù)荷通過(guò)合適的串并聯(lián)構(gòu)成。

系統(tǒng)基本工作流程如下：光伏板單元2吸收太陽(yáng)輻照，經(jīng)光伏控制逆變器6給蓄電池7充電；功率控制模塊8通過(guò)比較溫度計(jì)9的值與設(shè)定值的大小，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體組件1、進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)3和出風(fēng)風(fēng)機(jī)6的功率，直至溫度達(dá)到設(shè)定要求。

春秋季節(jié)無(wú)制冷及供暖需求時(shí)，只需將風(fēng)進(jìn)出口4、出風(fēng)口5關(guān)閉即可，同時(shí)關(guān)閉半導(dǎo)體組件1的供電。系統(tǒng)此時(shí)只具備光伏發(fā)電功能。蓄電池7中的電能可通過(guò)光伏控制逆變器6轉(zhuǎn)變成交流電供家庭使用。

圖3、圖4分別是夏季制冷及冬季采暖時(shí)室內(nèi)外空氣的流動(dòng)示意圖，決定著半導(dǎo)體組件1和光伏板單元2的相對(duì)位置關(guān)系。無(wú)論是夏季還是冬季室內(nèi)的空氣流動(dòng)形式基本一致，都是下進(jìn)上出。因此，主要是考慮室外空氣的流動(dòng)形式。

夏季工作模式時(shí)，此時(shí)半導(dǎo)體組件1的制冷面朝向室內(nèi)，制熱面朝外；冷氣流17通過(guò)進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)口4進(jìn)入室內(nèi)給房間制冷，室內(nèi)空氣從出風(fēng)口5排出進(jìn)入空氣流道11；室外側(cè)，熱氣流18由于溫度高于環(huán)境溫度，空氣密度變小，周?chē)沫h(huán)境冷空氣在重力的重力下會(huì)迫使熱氣流18向上流動(dòng)。因此，夏季模式時(shí)，半導(dǎo)體組件1應(yīng)位于光伏板單元2的上方；若相反的話，則熱氣流18會(huì)流行光伏板單元2的表面，使得光伏電池溫度升高，光電效率下降。

冬季工作模式時(shí)，此時(shí)半導(dǎo)體組件1的制冷面朝外，制熱面朝向室內(nèi)方向。熱氣流18通過(guò)進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)口4進(jìn)入室內(nèi)給房間供暖，室內(nèi)空氣從出風(fēng)口5排出進(jìn)入空氣流道11；室外側(cè)，冷氣流17由于溫度低于環(huán)境溫度，空氣密度變大，在重力的作用下會(huì)朝下流動(dòng)，冷氣流流經(jīng)光伏板單元2可進(jìn)一步降低光伏組件的溫度，提高其光電效率。因此冬季時(shí)，半導(dǎo)體組件1也應(yīng)位于光伏板單元2的上方。