光伏被動採暖牆的製作方法

2023-11-04 01:22:42

專利名稱：光伏被動採暖牆的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於被動式太陽房的光伏光熱建築一體化(BIPV/T)裝置，屬於太陽能利用領域。
背景技術：
常規能源資源的有限性和環境壓力的增加，使世界上許多國家重新加強了對新能源和可再生能源技術發展的支持。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，所以各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續發展戰略的重要內容。現有太陽能利用技術中，採用的比較多的是被動式太陽能採暖技術、太陽能熱水利用技術以及光伏發電技術。其中，被動式太陽能採暖技術中的被動採暖牆(Trombe牆)有著結構簡單，效率高，無需維持費用等優點，在過去的幾十年內得到了廣泛的應用並有了很多的改進方案。我國被動式太陽房發展較快，據1993年不完全統計，已推廣500萬平方米，主要分布在河北、遼寧、甘肅、內蒙古、青海和西藏等地農村，每平方米已有建築面積在採暖期可節約20-40kg標準煤。以後又在許多城鎮的住宅、學校等建築中得到了推廣，取得了顯著的社會、經濟效益。截止至2000年底，累計建成太陽房1000多萬平方米。但是傳統的被動採暖牆的集熱牆外表面是塗黑的，由此導致的不美觀極大的影響了其推廣和應用。目前，在國內有一些和被動採暖牆結構類似的單一的光熱利用專利，如CN96246221.7公開了一種窗臺式太陽能採暖器，CN200420015805.5公開了一種太陽能採暖裝置，CN200420069762.9公開了一種牆體構件式太陽能採暖器和CN02121378.X公開了一種太陽能採暖器。
而對於光伏發電技術來說，照射到光伏電池表面的太陽能80％以上並未轉化為電能，而是轉化為熱能，使電池溫度升高，導致電池效率下降，如果在光伏電池組件的背面，鋪設流道，通過流體帶走熱量，在得到電能的同時，又可以充分利用沒有轉化成電能的那部分太陽能，提高能量的綜合利用效率。
雖然專利CN03117401.9(光伏太陽能供暖器)同時利用了光伏和被動採暖牆技術，但是該專利僅在太陽能空氣集熱板上覆蓋以小塊光伏電池用於驅動配風箱內的風機，是兩種技術的分別利用，並未將兩者相互結合，取長補短。

發明內容
本發明的技術解決問題克服現有技術的不足，提出一種光伏被動採暖牆，它在傳統被動採暖牆系統的玻璃板的背面貼上光伏電池，通過玻璃板和牆體之間的空氣流道內的空氣流動帶走光伏電池表面的熱量，降低電池溫度，提高電池發電效率，不僅具有發電和供暖功能，且使建築外觀更有魅力。
本發明的技術解決方案光伏被動採暖牆，其特點在於由背部粘貼了光伏電池的玻璃板，兩個冬季通風口，兩個夏季通風口，集熱牆，用於加速空氣流道內空氣流道的直流風機以及用於遮擋集熱牆的捲簾組成，光伏玻璃板安裝在平行於集熱牆的框架上，兩個冬季通風口在集熱牆的上下部開口，兩個夏季通風口在空氣流道的上下部開口，直流風機安裝在冬季通風口、或空氣流道內。
本發明的原理是利用集熱牆和光伏玻璃板吸熱導致的空氣流道內的熱虹吸作用，驅動空氣流道內的空氣從下往上流動，從而實現在冬季給室內提供採暖，在夏季降低室內熱負荷。
所述的光伏玻璃板的結構如下在光伏電池兩側塗以聚乙烯-醋酸乙烯酯EVA(Ethyl Vinyl Acetate)，再正面覆蓋以透過率＞0.9的高透過率低鐵玻璃(含鐵量低於0.02％)，背面覆蓋以透明複合氟塑料膜(TPT，TedlarPolyester Tedlar)，最後置於真空層壓機中層壓成型。
所述的聚乙烯-醋酸乙烯酯EVA的厚度為0.3～0.8mm。
透明的複合氟塑料膜的總厚度為0.1～0.3mm。
本發明與現有技術相比的優點在於本發明提出的光伏被動採暖牆裝置，不僅能夠充分利用有限的建築面積，用光伏電池產生的電能向建築物中的各種用電器供電或者給併網電網提供電力，而且可以在冬季提供室內採暖和在夏季減小室內熱負荷，且結構簡單，製造和安裝方便，更加美觀，有著極大的應用前景。通過對本發明測試結果表明在冬季，帶光伏被動採暖牆的測試熱箱室內最高溫度基本上都在20℃以上，與環境溫度的最大溫差可達20℃以上，與無光伏被動採暖牆的對比熱箱最大溫差可達7℃，日平均發電效率≥10％(多晶矽電池)。本發明可以全年使用，其投資小、壽命長、效益高。


圖1本發明的結構示意圖；圖2為本發明的光伏玻璃板的製作工藝圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明由背部粘貼了光伏電池的玻璃板3，冬季通風口6和7，夏季通風口8和9，集熱牆11，用於加速空氣流道12內空氣流道的直流風機10以及用於遮擋集熱牆的捲簾13組成，光伏玻璃板3安裝在平行於集熱牆11的框架上，和集熱牆的距離為10-20cm，冬季通風口6在集熱牆的上開口，冬季通風口7在集熱牆的上開口，夏季通風口8在空氣流道的上部開口，夏季通風口9在空氣流道的上部開口，直流風機10可以安裝在冬季通風口6內，或冬季通風口7內或空氣流道12(本發明的圖中為安裝在冬季通風口6內)。
如圖2所示，在光伏電池1兩側塗以EVA2，厚度以0.3～0.8mm為宜，再正面覆蓋以高透過率低鐵玻璃3，背面覆蓋以TPT4，再將整體置於真空層壓機中層壓成型。
光伏電池1可以根據光伏電池覆蓋率的大小，光伏電池的大小以及美觀設計的要求，採用網格式分布，將集熱牆11外表面塗以高吸收率的黑漆，更好的吸收太陽輻射，各光伏電池1之間可以以銀絲連接，外表美觀。
本發明的工作過程太陽能光電利用部分光伏電池1發電，經過電力輸出部分5輸送到逆變器、室內用電器或電網，並在冬季採暖季節驅動直流風機10。
太陽能光熱利用部分(1)在冬季採暖季節將上風口6和下風口7打開，夏季通風口8和9關閉，被動採暖牆和室內房間構成一個通路，將集熱牆11和光伏電池1吸收的熱量帶入室內，同時直流風機10被光伏電池1發出的電所驅動，增強被動採暖牆和室內房間的換熱。
(2)在夏季通風季節將冬季通風口6和7關閉，夏季通風口8和9關閉打開，被動採暖牆和室外空氣構成一個通路，將集熱牆11和光伏電池1吸收的熱量排出到室外。同時捲簾13可以遮擋集熱牆11，進一步降低室內熱負荷。
權利要求
1.光伏被動採暖牆，其特徵在於它包括背部粘貼了光伏電池的玻璃板，兩個冬季通風口，兩個夏季通風口，集熱牆，用於加速空氣流道內空氣流道的直流風機，光伏玻璃板安裝在平行於集熱牆的框架上，兩個冬季通風口在集熱牆的上下部開口，兩個夏季通風口在空氣流道的上下部開口，直流風機安裝在冬季通風口、或空氣流道內。
2.根據權利要求1所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於在所述的集熱牆外還加有捲簾，用於遮擋集熱牆，進一步降低室內熱負荷。
3.根據權利要求1或2所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於所述的光伏玻璃板和集熱牆之間的距離為10-20cm。
4.根據權利要求1或2所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於所述的光伏玻璃板的結構為在光伏電池兩側塗以聚乙烯-醋酸乙烯酯，正面覆蓋以透過率＞0.9的高透過率低鐵玻璃，背面覆蓋以透明複合氟塑料膜，最後置於真空層壓機中層壓成型。
5.根據權利要求4所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於所述的聚乙烯-醋酸乙烯酯的厚度為0.3～0.8mm。
6.根據權利要求4所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於所述的透明的複合氟塑料膜的總厚度為0.1～0.3mm。
7.根據權利要求4所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於所述的光伏電池1採用網格式分布。
8.根據權利要求1所述的光伏被動採暖牆，其特徵在於所述的集熱牆11外表面塗以高吸收率的黑漆，更好的吸收太陽輻射。
全文摘要
光伏被動採暖牆包括背部粘貼了光伏電池的玻璃板，兩個冬季通風口，兩個夏季通風口，集熱牆，用於加速空氣流道內空氣流道的直流風機，光伏玻璃板安裝在平行於集熱牆的框架上，兩個冬季通風口在集熱牆的上下部開口，兩個夏季通風口在空氣流道的上下部開口，直流風機安裝在冬季通風口、或空氣流道內。本發明具有在傳統被動採暖牆系統的玻璃板的背面貼上光伏電池，通過玻璃板和牆體之間的空氣流道內的空氣流動帶走光伏電池表面的熱量，降低電池溫度，提高電池發電效率，不僅具有發電和供暖功能，且使建築外觀更有魅力。
文檔編號F24D5/00GK1944829SQ20061011439
公開日2007年4月11日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者季傑, 易樺, 何偉 申請人:中國科學技術大學