專利名稱：提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高光伏發(fā)電效率的裝置，特別是一種建筑工程上提高雙層熱通 道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置。
背景技術(shù)：
光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合是目前世界上大規(guī)模利用光伏技術(shù)發(fā)電的研究熱點之一。 不論是從建筑技術(shù)或經(jīng)濟角度出發(fā)，太陽能光伏與建筑一體化(BIPV)都有很多優(yōu)點，它可 以有效地利用屋頂及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)等建筑外表面，無需額外用地；還可以緩解電力需求，降低 室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，改善室內(nèi)熱環(huán)境等等。現(xiàn)有的太陽能光伏電池組件的發(fā)電效率并不高，而且隨著其工作環(huán)境溫度的上升 而下降。自然通風(fēng)降溫雖然可使太陽能電池工作溫度降低，有利于太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的 提升，但對空間面積和結(jié)構(gòu)牢固等要求較高，不能大面積使用。其他研究降低太陽能電池工 作溫度的技術(shù)措施也有很多，但相對成本都較高，客觀上阻礙了光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置，充分發(fā)揮雙層熱 通道幕墻和光伏電池發(fā)電兩種新建筑節(jié)能技術(shù)，提高熱通道幕墻光伏發(fā)電裝置的效率，降 低建筑投資成本。本發(fā)明一種提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置的主要結(jié)構(gòu)包括有在雙層熱通 道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)最下方設(shè)置可調(diào)角度的開合式入風(fēng)口百葉(9)，在開合 式入風(fēng)口百葉(9)的上方設(shè)置下端鉸接可變角度的開合式光伏電池組件(17)，在光伏電池 組件(17)的后方設(shè)置微機控制電動式推桿裝置(18)、太陽能光伏電池板智能控制系統(tǒng)及 伺服機構(gòu)(19)；在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間氣流通道(13)的最上方設(shè)置有可調(diào)角度的 開合式出風(fēng)口百葉(1)，在開合式出風(fēng)口百葉(1)的下方、雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃 (7)的外邊設(shè)置有上端鉸接可變角度的開合式光伏電池組件(3)，并在光伏電池組件(3)的 后方設(shè)置風(fēng)壓風(fēng)速環(huán)境參數(shù)采集裝置(4)、微機控制電動式推桿裝置(5)及含陽光自動跟 蹤器的智能控制系統(tǒng)(6)；光伏電池組件(3)連接設(shè)置在開合式出風(fēng)口百葉(1)后面的控 制運行的抽風(fēng)設(shè)備(2)。當(dāng)然，可變角度的開合式光伏電池組件(3)也可以設(shè)置在雙層熱通 道幕墻外層夾膠玻璃(7)的里邊，即在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)內(nèi)，此 時可在可變角度的開合式光伏電池組件(3)的下方進(jìn)行絞接。如果建筑外立面形式有特殊要求的話，在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間氣流通道 (13)的上方、雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃(7)的外邊設(shè)置的上端鉸接可變角度的開合式 光伏電池組件(3)的位置可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)熱通道幕墻尺寸及結(jié)構(gòu)上的需要。一 種調(diào)整方案是上端鉸接可變角度開合式光伏電池組件(3)和可調(diào)角度的開合式出風(fēng)口百 葉(1)融合成一體，由光伏電池組件(3)替代可調(diào)角度的開合式出風(fēng)口百葉(1)直接用于 熱通道氣流的出風(fēng)口控制需要，由含陽光自動跟蹤器的智能控制系統(tǒng)(6)聯(lián)動控制其開合及角度；另一種調(diào)整方案是將在雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃(7)的外邊設(shè)置的上端鉸 接可變角度開合式光伏電池組件(3)改為下端鉸接可變角度開合式光伏電池組件(結(jié)構(gòu)上 與17相同)。而光伏電池組件(3)連接控制運行的抽風(fēng)設(shè)備(2)也可根據(jù)需要設(shè)置在雙層 熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)上方內(nèi)部，可變角度開合式光伏電池組件(3)上下 兩個部位。 本發(fā)明提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率裝置的技術(shù)特點在原有建筑物層與層之間 的結(jié)構(gòu)(10)外側(cè)安裝單元式雙層熱通道幕墻結(jié)構(gòu)(11)。在夏季，系統(tǒng)外層固定的夾膠玻璃和內(nèi)層關(guān)閉的中空玻璃窗(14)之間能形成一個相對封閉的熱氣流通道(13)，為了優(yōu)化 雙層玻璃幕墻熱通道對流換熱效果，氣流通道(13)的尺寸須符合特別的要求，通道寬度與 高度比為0. 11 0. 23而其長度要求是高度的0. 27到0. 54倍。外側(cè)上下兩端設(shè)有可調(diào)角 度已開啟的進(jìn)出風(fēng)口百葉(1)和(9)；中間夾層上部設(shè)置有開啟位置和角度都能改變的電 動遮光百葉(15)；在通道進(jìn)風(fēng)口段位置安裝由電動推桿(18)微機控制的活動式高效能太 陽能電池板(17)，在內(nèi)層窗上部隔板(12)對應(yīng)的建筑外墻上下兩層之間格柵處安裝由電 動推桿(5)控制的活動式高效能太陽能電池板(3)。出(或進(jìn))風(fēng)口還安裝有風(fēng)機(2)，直 接使用本系統(tǒng)太陽能電池(3)和(17)供電進(jìn)行強迫抽(送)風(fēng)及加強對流換熱效果。同 時，在雙層幕墻內(nèi)外側(cè)適當(dāng)部位設(shè)置多種傳感器組成的太陽光輻射采集裝置(8)、氣壓風(fēng)速 采集裝置⑷及表面溫度采集裝置(16)等的環(huán)境參數(shù)自動采集子系統(tǒng)，能自動采集多項相 關(guān)的環(huán)境參數(shù)，通過微型智能控制系統(tǒng)(含陽光自動追蹤器)(6)或(19)實現(xiàn)自動控制進(jìn) 出風(fēng)口開閉、兩塊太陽能電池板的朝向角度以及遮光百葉開啟狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境自動采集子系 統(tǒng)偵測發(fā)現(xiàn)工作環(huán)境嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全時(承受風(fēng)壓過大、雨雪侵襲等)可以自主做出相 應(yīng)動作，維持系統(tǒng)的安全和效率。本發(fā)明裝置首次整合了雙層熱通道幕墻和光伏電池發(fā)電兩種新建筑節(jié)能技術(shù)，可 充分發(fā)揮各自的節(jié)能性而投資較低，科學(xué)合理地有效解決了雙層熱通道幕墻主動換氣設(shè)備 電能消耗和太陽能光伏電池組件通風(fēng)降溫等的工程實際問題。本裝置優(yōu)化了熱通道幕墻尺 寸進(jìn)而提高光伏發(fā)電效率，提出了一種智能型熱通道光伏幕墻的解決方案。這樣的設(shè)計既 可以節(jié)省投資成本，改善建筑內(nèi)部及太陽能電池表面的微氣候環(huán)境，提高建筑內(nèi)部環(huán)境舒 適度及維持較高的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，同時還不妨礙玻璃幕墻的外觀效果，滿足現(xiàn)代建 筑的設(shè)計需要。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置的尺寸示意圖
具體實施方案.圖1中，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)包括有在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間氣流通道13的 最下方設(shè)置有可調(diào)角度的開合式入風(fēng)口百葉9，在開合式入風(fēng)口百葉9的上方設(shè)置有下端 鉸接可變角度的開合式光伏電池組件17，在光伏電池組件17的后方設(shè)置微機控制電動式 推桿裝置18、太陽能光伏電池板智能控制系統(tǒng)及伺服機構(gòu)19 ；在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間氣流通道13的最上方設(shè)有可調(diào)角度的開合式出風(fēng)口百葉1，在開合式出風(fēng)口百葉1的下 方、雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃7的外邊設(shè)置有上端鉸接可變角度的開合式光伏電池組 件3，在光伏電池組件3的后邊設(shè)置風(fēng)壓風(fēng)速環(huán)境參數(shù)采集裝置4、微機控制電動式推桿裝 置5及含陽光自動跟蹤器的智能控制系統(tǒng)6 ；光伏電池組件3連接設(shè)于設(shè)置在開合式出風(fēng) 口百葉1后面的控制運行的抽風(fēng)設(shè)備2。還可根據(jù)建筑外立面的特殊需要多種方式調(diào)整位 置和設(shè)計多層次的聯(lián)動控制系統(tǒng)。另外8為在雙層幕墻內(nèi)外側(cè)適當(dāng)部位設(shè)置多種傳感器組 成的太陽光輻射采集裝置；10為原有建筑層間結(jié)構(gòu)，11為單元式雙層熱通道幕墻結(jié)構(gòu)；12 為雙層熱通道幕墻內(nèi)層窗上部隔板；15為中間夾層上部設(shè)置有開啟位置和角度都能改變 的電動遮光百葉；16為表面溫度采集裝置；14為雙層熱通道幕墻內(nèi)層的可開啟式中空玻璃 窗；20為雙層熱通道幕墻內(nèi)層窗下部隔板。圖2中，本發(fā)明裝置為了促進(jìn)雙層玻璃幕墻熱通道對流換熱效果最優(yōu)，對雙層熱 通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道13的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，其尺寸上的特征是雙層熱通 道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道13寬度Δ與高度H比為0. 11 0. 23而其長度L要求是高 度H的0. 27到0. 54倍。本發(fā)明裝置具有如下積極效果一、本裝置實現(xiàn)了雙層玻璃幕墻熱通道氣流隔熱和太陽能電池通風(fēng)降溫相結(jié)合的 一體化設(shè)計。它不僅可以積極調(diào)節(jié)陽光輻射，改善建筑內(nèi)部環(huán)境衛(wèi)生；還能主動利用空氣 流動散熱，起到節(jié)約能源的作用。尤其能利用太陽輻射作用下熱通道內(nèi)空氣受熱質(zhì)量力驅(qū) 動下產(chǎn)生自然流動所產(chǎn)生的“煙 效應(yīng)”使熱氣流帶走部分熱量對建筑進(jìn)行有效隔熱。本 該裝置為了促進(jìn)雙層玻璃幕墻熱通道對流換熱效果對熱通道部分的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計 (雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道的寬度與高度比設(shè)為0. 11 0. 23，其長度規(guī)定為 高度的0. 27到0. 54倍)，再加上由太陽能電池光伏電能驅(qū)動安裝在出(入)風(fēng)口的風(fēng)機進(jìn) 行機械送(或抽)風(fēng)進(jìn)一步主動式增加了熱通道氣流的流通量，進(jìn)而利用熱氣流通風(fēng)帶走 熱量有效降低太陽能電池板的工作溫度，進(jìn)而保持太陽能電池較高的發(fā)電轉(zhuǎn)換效率。二、本裝置在雙層幕墻內(nèi)外側(cè)設(shè)置太陽光輻射照度、氣流風(fēng)速及表面溫度傳感器 自動采集多項環(huán)境參數(shù)，使用微型智能控制系統(tǒng)自動控制通道內(nèi)太陽能電池板的角度變化 和上部遮光百葉的開啟狀態(tài)，還可組合構(gòu)成智能幕墻系統(tǒng)，而光伏電池陣列正好提供了整 個系統(tǒng)的動力保障，不再需要城市電網(wǎng)支持。三、本裝置將光伏電池陣列與雙層玻璃幕墻(熱通道幕墻)結(jié)合起來，將太陽能電 池板安裝在雙層玻璃之間的熱通道內(nèi)，既最大限度利用建筑外墻，不占面積；還有利于系統(tǒng) 牢固安全，便于安裝。還在建筑外墻不需要通透采光的上下層間格柵部位設(shè)置太陽能光伏 電池陣列，組成的直接放置于建筑外立面上光伏幕墻?？稍陉柟飧欁詣涌刂茥l件下，使太 陽能電池總是以最優(yōu)角度朝向太陽，直接接受到更高密度的太陽輻射，能最大限度的利用 建筑外墻面積增加發(fā)電量，如果大面積使用還可以并網(wǎng)發(fā)電，帶來更大的社會經(jīng)濟效益。本發(fā)明能將所在地太陽入射角度變化歷史數(shù)據(jù)存入微控制器；采集步進(jìn)電機的轉(zhuǎn) 動角度，實時控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動角度，調(diào)整光伏電池板仰角，使光伏電池板自動跟蹤太陽， 達(dá)到最大限度利用太陽能的目的。由陽光跟蹤器控制遮陽百葉(簾)的轉(zhuǎn)角和長度；在雙 層幕墻內(nèi)、外側(cè)安裝溫度傳感器，外側(cè)安裝照度計、風(fēng)速傳感器及濕度計等。同時控制遮陽 百葉(簾)和進(jìn)、出風(fēng)口的開啟度，通過多參數(shù)控制實現(xiàn)最佳工況，達(dá)到智能控制的效果，并可對進(jìn)行能耗分析。建立光伏太陽能電池組件發(fā)電的獨立采集及存儲系統(tǒng)，單晶硅太陽電 池板發(fā)出的電能可由蓄電池儲存起來供驅(qū)動進(jìn)、出風(fēng)口的抽風(fēng)機和遮陽百葉使用。由抽風(fēng) 機強迫送風(fēng)和利用雙層幕墻熱氣流在溫差作用下的自然流動，降低熱通道溫度；同時使單 晶硅太陽電池板穩(wěn)定在一定溫度正常工作，發(fā)揮最佳效率。
權(quán)利要求
一種提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置，其特征是在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)最下方設(shè)置可調(diào)角度的開合式入風(fēng)口百葉(9)，在開合式入風(fēng)口百葉(9)的上方設(shè)置下端鉸接可變角度的開合式光伏電池組件(17)，在光伏電池組件(17)的后方設(shè)置微機控制電動式推桿裝置(18)、太陽能光伏電池板智能控制系統(tǒng)及伺服機構(gòu)(19)；在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間氣流通道(13)的最上方設(shè)置有可調(diào)角度的開合式出風(fēng)口百葉(1)，在開合式出風(fēng)口百葉(1)的下方、雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃(7)的外邊設(shè)置有上端鉸接可變角度的開合式光伏電池組件(3)，并在光伏電池組件(3)的后方設(shè)置風(fēng)壓風(fēng)速環(huán)境參數(shù)采集裝置(4)、微機控制電動式推桿裝置(5)及含陽光自動跟蹤器的智能控制系統(tǒng)(6)；光伏電池組件(3)連接設(shè)置在開合式出風(fēng)口百葉(1)后面的控制運行的抽風(fēng)設(shè)備(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置，其特征是可變角度的開 合式光伏電池組件(3)也可以設(shè)置在雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃(7)的里邊，在可變角 度的開合式光伏電池組件(3)的下方進(jìn)行絞接。
3.如權(quán)利要求1、2所述的提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置，其特征是雙層熱通道 幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)的寬度Δ與高度H之比為0. 11 0. 23，而其長度L是高 度H的0. 27到0. 54倍。
全文摘要
一種提高熱通道幕墻光伏發(fā)電效率的裝置，該裝置是在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)下方設(shè)置帶有智能控制系統(tǒng)及伺服機構(gòu)光伏電池組件(17)，還設(shè)有可調(diào)角度的開合式入風(fēng)口百葉(9)；在雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道(13)的上方、雙層熱通道幕墻外層夾膠玻璃(7)的外邊設(shè)置有陽光自動跟蹤器智能控制系統(tǒng)的光伏電池組件(3)，并設(shè)有可調(diào)角度的開合式出風(fēng)口百葉(1)，光伏電池組件(3)連接設(shè)于雙層熱通道幕墻內(nèi)外夾層間的氣流通道13上方出口處的控制運行的抽風(fēng)設(shè)備(2)。這樣設(shè)計充分發(fā)揮雙層熱通道幕墻和光伏電池發(fā)電兩種新建筑節(jié)能技術(shù)，提高熱通道幕墻光伏發(fā)電裝置的效率，降低建筑投資成本。
文檔編號H02N6/00GK101908842SQ201010221970
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者何小強, 姜清海, 崔傳芹, 張帆, 張開成, 李小樂, 李良雄, 楊歡軍, 毛伙南, 潘冬, 王秋, 胡如根, 蔡銘, 謝觀健, 郭金基, 陳海, 陳鋒, 隆志軍 申請人:中山盛興股份有限公司