散热隔热一体光伏板储能温室箱体的制作方法

文档序号:30413300发布日期:2022-06-15 10:20阅读:108来源:国知局

1.本发明涉及一种活动房。


背景技术:

2.现在的人居建筑耗能巨大,建筑能耗在人类能源总消费量中所占的比重已近40%,原因一是保温不够,墙体保温不够是一方面,最严重是窗户,薄薄的一两层玻璃根本就起不到多大的保温作用,那边锅炉不停地烧、暖气片不停地加热着屋子,这边薄薄的窗户呼呼地向外散发着热气(就像是一个人在寒冷的冬天里穿着一个大棉袄却敞着怀)!二是现代楼房几乎没有什么遮阳措施,任凭夏季阳光穿过阳台窗户加热室内,而屋里却只能靠空调降温。据统计,建筑物通过窗户散失的能量约占建筑物消耗能量的30%。尤其是活动房,由于其轻体性及外皮多用金属,使其冬季保温和夏季遮阳性能更差。北方的日光温室,即使在寒冷的冬季,晴天白天温室内的温度也高达30℃以上,有时因温度过高,还要人为的放走一部分热量,而到了晚上又因没有储热设施,温度急剧下降到5
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10℃,白天的热量都白白地浪费掉了,而夜晚温度却不足10℃。夜间采用燃料加温虽可升温,但燃料的大量消耗会使运行费用很高。白昼热量过剩与夜间热量的不足是温室环境控制中一个突出的矛盾,解决这个矛盾的一个思路就是将白昼多余热量贮蓄起来,夜间使之释放到温室内进行加温。一般光伏电池的光电转换效率为10%~ 20%,在运行的过程中,未被利用的太阳辐射能除了一部分被反射外 其余大部分被电池吸收转化为热能;如果这些吸收的热量不能及时排除,电池温度就会逐渐升高,发电效率降低(据统计电池组件温度每上升1摄氏度,其发电功率衰减0.4%),而且光伏电池长期在高温下工作会迅速老化、缩短使用寿命。


技术实现要素:

3.本发明即是把日光温室的大开窗和隔热技术、平板热管散热隔热一体光伏板技术、易更换相变储能技术、平板热管蓄电池降温技术以及全热交换通风减损技术融合在一起,公开一种冬季保温性能及夏季降温性能均得到大幅改善的能源自给箱体活动房,本发明的技术方案是:一种散热隔热一体光伏板储能温室箱体,包括箱体骨架1,隔热板2,大面积透明窗墙3,平板热管散热隔热一体光伏板4,储能地板5,其特征为:箱体顶部为平板热管散热隔热一体光伏板4,箱体立面内层至少一面为大面积透明窗墙3,大面积透明窗墙3的外层为可开合平板热管散热隔热一体光伏板4,箱体地面为储能地板5,储能地板5下面为隔热板2。箱体内可装有全热交换通风机8。冬季阳光时,寒冷地区阳光与地面的夹角很小,打开立面平板热管散热隔热一体光伏板4,阳光可以射入大面积透明窗墙3,这时的箱体变成了大采光面日光温室,储能地板5的吸收了阳光直晒和箱内高温气体的热量后,又把一部分热量传导给内部的袋装相变储能材料6,把热量储存起来,同时,平板热管散热隔热一体光伏板4在阳光下发电产生的电能储存到储能地板5排管中的蓄电池7中,阳光退却后,关闭平板热管散热隔热一体光伏板4全面保温箱体,夜晚,当箱体内的温度降到一定值时,相变储能地板内的相变材料就会相变散热加热箱体内部,如果温度还不够高,可以把白天储存在蓄
电池里的电能转化成热能加热箱体内部;夏季阳光时,阳光与地面的夹角很大,阳光被平板热管散热隔热一体光伏板4遮挡不能直接射入箱体,没有直射阳光的进入,箱体内会像树荫下一样阴凉,完全可以省略常规的空调。全热交换通风机8使通风热损失降低了80%以上,其内的空气过滤层使箱内的空气更纯净,但全热交换通风机8只在极冷、极热和高污染的时段使用,一般时段开窗通风即可,在某些四季长春、空气新鲜的地方,完全可以不装。当风速传感器10感知到风速超过载荷风速时,车内控制系统就会收卷防风索9,关闭立面平板热管散热隔热一体光伏板4,防止被大风刮坏。大面积透明隔热窗墙3为中空钢化玻璃可调百叶隔热窗墙,即可调百叶和窗墙的门窗框上都涂覆有中空微珠三维矩阵薄体隔热涂层,百叶开启,视线畅通,阳光可以照射进来;百叶关闭,阻断视线保护隐私,阻断室内外热量传导。
4.本发明的有益效果是:把日光温室的大开窗和隔热技术、平板热管散热隔热一体光伏板技术、易更换相变储能技、平板热管蓄电池降温技术以及全热交换通风减损技术融合在一起,创造出一种散热隔热一体光伏板储能温室箱体,它弥补了常规建筑对阳光利用不足的缺憾,使建筑在冷天能敞开胸怀最大限度地收集这最廉价最绿色的能源
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太阳能。(注:常规建筑东、南、西、北、顶五面有墙,只向阳面墙上小面积开窗采光,冷天阳光射入量很有限,而本温室却可以向阳面大面积采光,充分加温室内,且阳光退却后,合上平板热管散热隔热一体光伏板充分为温室保温),它超轻的重量、超强的保温、遮阳、收集阳光、储存热量、随意移动性能,以及比常规建筑更低廉的造价,给人们带来节能、便利的同时将有效地缓解地球的能源危机。
附图说明
5.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:图1是本发明的结构示意图。
6.图2是本发明的结构示意图。
7.图3是本发明的结构示意图。
8.图4是本发明的结构示意图。
9.图5是本发明的结构示意图。
10.图6是本发明的结构示意图。
11.图7是本发明的结构示意图。
12.图8是本发明的结构示意图。
13.图9是本发明的结构示意图。
14.图10是本发明的结构示意图。
15.图中1.箱体骨架,2.隔热板,3.大面积透明隔热窗墙,4. 平板热管散热隔热一体光伏板,5.储能地板,6.相变储能材料,7.蓄电池,8.全热交换通风机,9.防风索,10.风速传感器,11. 平板热管,11’.宽幅平板热管,12.毛细微槽,13.工质,14.光伏电池,15.散热装置,16.百叶,a. 中空微珠矩阵层,b. 气凝胶,c. 排管板,d. 袋体,e.电热丝,f. 凸棱,g. 凹槽,h.通孔,i.微翅片,j.加强筋边室,k.加强筋,l.v型槽,m.焊瘤,n.抗辐射膜。x.面纱层, z.间隔纱,z’.间隔纱树脂连筋。
具体实施方式
16.在图1中,箱体骨架1为方管四框,箱体顶部为平板热管散热隔热一体光伏板4,箱体四立面内层为大面积透明隔热窗墙3,这里是全面积中空钢化玻璃可调百叶隔热窗墙,大面积透明隔热窗墙3的外层为平板热管散热隔热一体光伏板4,箱体地面为储能地板5,储能地板5下面为隔热板2,箱内顶部装有全热交换通风机8。冬季阳光时,寒冷地区阳光与地面的夹角很小,打开立面平板热管散热隔热一体光伏板4,阳光可以射入大面积透明隔热窗墙3,这时的箱体变成了大采光面日光温室(数据:在北京地区冬季,室外气温-15℃,没有任何外加供暖设施的日光温室内阳光天能达到+30℃,温室内外温差45℃,从室外穿着棉裤棉袄进入温室,待不了一刻钟就脱成了裤衩背心,这就是温室效应),储能地板5的表面吸收了阳光直晒和箱内高温气体的热量后,又把一部分热量传导给储能地板5排孔内部的袋装相变储能材料6,把热量储存起来,同时,平板热管散热隔热一体光伏板4在阳光下发电产生的电能储存到储能地板5排管中的蓄电池7中,阳光退却后,关闭立面平板热管散热隔热一体光伏板4全面保温箱体,夜晚,当箱体内的温度降到一定值时,储能地板内的相变材料就会相变散热加热箱体内部,如果温度还不够高,可以把白天储存在蓄电池里的电能转化成热能加热箱体内部;夏季阳光时,阳光与地面的夹角很大,阳光被平板热管散热隔热一体光伏板4遮挡不能直接射入箱体,没有直射阳光的进入,箱体内会像树荫下一样阴凉,完全可以省略常规的空调,全热交换通风机8使通风热损失降低了80%以上。在土地稀缺的地区可以把箱体堆叠、横联,这样将省略许多的箱顶平板热管散热隔热一体光伏板和立面的平板热管散热隔热一体光伏板。当风速传感器10感知到风速超过载荷风速时,车内控制系统就会收卷防风索9,关闭立面平板热管散热隔热一体光伏板4,防止被大风刮坏。大面积透明隔热窗墙3为中空钢化玻璃可调百叶隔热窗墙,即可调百叶和窗墙的门窗框上都涂覆有0.3mm厚的中空微珠三维矩阵薄体隔热涂层,百叶开启视线畅通,阳光可以照射进来;百叶关闭阻断视线保护隐私,阻断室内外热量传导。这么大面积的光伏板发的电完全可以满足生活用电,省略了变电拉线的庞大费用,及其适合野外作业及无电地区建房。
17.在图2中,展示了一种平板热管散热隔热一体光伏板,平板热管11为中空结构,其内部同向设置有大量的毛细微槽12,并灌装有工质13,各毛细微槽自然形成平板热管结构,隔热层2与光伏电池14分别复合在平板热管11的两个表面上,平板热管11上端延伸到光伏电池板的板幅外部,并通过该延伸端上面附着的散热装置15向外传递热量。这样,光伏电池14工作时产生的热量传递给平板热管11,受热的平板热管温度升高到一定温度时,其内部的工质13(如:沸点64.7℃的甲醇)从液态变成气态,产生相变吸热,从而迅速降低蒸发处平板热管板的温度,上升的气态工质在平板热管顶端(装有散热装置15)遇冷降温后又变成了液态,同时产生相变散热,然后液态甲醇在重力作用下流回平板热管的底部,工质循环往复地向平板热管顶部带去热量,散热装置持续不断地吸收带走工质产生的相变散热,此平板热管导热性是铝的5000倍,石墨烯的200倍,隔热层2则隔绝热量的传递,杜绝夏季室外热量的侵入和冬季室内热量的流失。隔热板2在这里选用三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热树脂板(下图详解)。
18.在图3中, 详细展示了图2中所述的三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热树脂板,上小图为浸渍树脂填充气凝胶前的三维织物增强骨架,中小图为浸渍树脂填充气凝胶后的三维织物增强骨架中空微珠与气凝胶复合绝热树脂板,下小图为中小图虚线
圆圈内的局部放大图。工艺为:1.采用三维织造技术织造三维织物(两层经纬纱相互交织形成上下两个面纱层x,再通过间隔纱z相互交织,将两层面纱层捆绑成为一个整体,得到三维机织间隔织物),2.用稀玻璃钢树脂浸渍三维织物,固化后形成一块以无数间隔纱树脂连筋z’为支柱和连接的双层透气纤维树脂板,3. 醇溶胶的制备(将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和质量浓度为0.1mol/l的盐酸水溶液按照如下摩尔比:1∶10∶6∶0.012;调节混合前驱体溶液为ph至3.5,45℃下搅拌水解8h,使之充分水解得到溶胶),4. 气凝胶的原位合成(将三维间隔织物垂直放入100ml醇溶胶中,冷却至室温,滴加75ml 0.5mol/l的氨水溶液搅拌3min;45℃水浴,10min内形成醇凝胶。湿凝胶在45℃水浴中静置老化8h;老化后,将醇凝胶浸泡在正己烷进行交换两次,每次6h;用体积分数15%的三甲基氯硅烷和正己烷混合溶液进行表面改性以提高孔隙率,50℃水浴条件下改性24h;改性完后的湿凝胶放入正己烷中浸泡、冲洗,除去表面改性剂以及其他反应产物,用去离子水反复进行两次漂洗;最后采取常压梯度干燥法,分别在60℃、80℃和120℃下各干燥12h,制备出二氧化硅气凝胶填充的玻璃纤维三维机织间隔织物,5.树脂板表面喷砂处理,除去树脂板表面的气凝胶,6,板瓦表面刷涂中空微珠玻璃钢树脂封闭纤维树脂板表面的透气孔,树脂固化后就得到一块二氧化硅气凝胶填充的玻璃纤维三维机织间隔织物为增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板。a为中空微珠矩阵层,b为气凝胶。中空微珠矩阵层(美国国家航空航天局, 在20世纪90年代为了解决航天飞行器传热控制问题而研发的一种新型太空绝热反射瓷层,该瓷层材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷中空颗粒构成,这种 材料是本身具有高太阳反射比、高半球发射率、低导热系数、低蓄热系数等热工性能的环保材料,这种绝热反射材料在国外经历了由航天领域,到工业及建筑业的转变,同时也由厚层向薄层的技术转变。目前在世界各地建筑和工业设施中得到了越来越多的应用)。气凝胶(导热系数低至0.015~0.018w/m.k,也就是说用传统隔热材料1/3至1/10的厚度就能够达到同样的隔热效果。作为世界最轻的固体,这种新材料密度仅为0.04~0.12g/cm3,仅为空气密度的2.75倍。这种物质看上去像凝固的烟,常规的硅系气凝胶成分与玻璃相似,所以不燃。由于它的密度极小,已广泛用于航空航天领域。其憎水率大于等于99%,避免了传统隔热材料吸潮而造成的隔热效果锐减以及包裹材料的锈蚀,由于单纯的气凝胶易碎,实际应用时要加入纤维变成纤维气凝胶板或加入树脂中抽丝制毡变成气凝胶毡,气凝胶毡比较软,像这种场合只能贴附于其它硬板做衬里,而本人发明的三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热板则可以自成硬板)。热流进入质点间传导之前,几乎所有的热转移形式都是热辐射和热对流(含漫射与反射),三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热树脂板表层的中空微珠三维矩阵层阻隔“大气环境”热辐射侵入围护结构,减少阻隔进入质点传导的热流总量,而三维织物增强骨架的中空微珠与气凝胶复合绝热树脂板中的中空微珠三维矩阵层和气凝胶则进一步阻隔已进入质点热流的传导。简单的说:达到相同的强度和隔热效果,此板比常规的任何一款隔热板都要薄2/3,轻2/3。
19.在图4中, 展示了一款排管板袋装结构的相变储能地板,排管板c由多根不锈钢薄壁方管焊接成型,相变材料6先灌入长的袋体d中,再把灌满相变材料的袋体插入排管板的孔中,相变材料1万次寿命一到 ,抬起一端,管内的袋体在重力作用下自然从管的另一端滑出,然后再装入新的袋装相变材料即可。阳光充足时吸收储存阳光传递进来的热量,阳光不足或温度太低时,加热电热丝e(碳纤维)使其发热,热量再通过金属排管大面积高效传递给
排管板中的袋装相变材料6。
20.在图5中,展示了一种与排管地板融为一体的蓄电池结构:带有平板热管11的蓄电池7置于排管板c的排孔中,平板热管11的上端铺粘散热装置(翅片)15,多片平板热管11穿插在多片蓄电池7之间,可在排管中设置管道风机或从车头引入行驶风带走散热装置15散发的热量。
21.在图6中,上图窄幅平板热管11为铝合金整体挤出成型,幅宽200mm,板厚2mm,壁厚0.5mm,边棱凸棱f和凹槽g为可插接结构,有多个的并排排列的阵列式通孔h,通孔h内壁上依次设置有若干微翅片i,相邻微翅片i之间形成毛细微槽12。下图多片窄幅平板热管通过凸棱凹槽边棱相互插接成一块宽幅平板热管11’,采用封切工艺封闭一端,然后通孔内灌装工质13,再抽真空采用封切工艺密封另一端,从而形成可以工作的宽幅平板热管11’,再在其上端铺粘散热装置(翅片)15。散热装置(翅片)15的表面可涂覆提高散热效率的涂层,如:石墨烯涂层。现有为蓄电池散热的平板热管,都是单片独立运行,与蓄电池一起在车体里长年累月的颠簸,一旦破损,被它散热的蓄电池部分就得不到散热,降低蓄电池的寿命。而多片窄幅平板热管通过凸棱凹槽边棱等结构相互插接连横成一块宽幅平板热管后,少部分热管受到损伤而得不到及时的修复,而与之相邻的热管就可以把它得到的热量转移走,实现整体互补散热,从而保证了电池散热的稳定性。
22.在图7中,上图窄幅平板热管11为铝合金整体挤出成型,幅宽200mm,板厚2.5mm,壁厚0.7mm,两个边棱设有抹角加强筋边室j,k为加强筋,有多个的并排排列的阵列式通孔h,通孔h内壁上依次设置有若干微翅片i,相邻微翅片i之间形成毛细微槽12。下图相邻的热管平铺并排在一起,两个抹角靠在一起正好形成一个v型槽l,焊接后焊瘤m正好存于v型槽l中,不会高出平板面,免去了清理焊瘤的工序和风险,更适宜多个窄幅平板热管连横成一大块宽幅平板热管。采用封切工艺封闭一端,然后通孔内灌装工质13,再抽真空采用封切工艺密封另一端,从而形成可以工作的宽幅平板热管11’,再在其上端铺粘散热装置(翅片)15。散热装置(翅片)15的表面可涂覆提高散热效率的涂层,如:石墨烯涂层。
23.在图8中展示了大面积透明隔热窗墙3的结构:左图为0.18毫米厚百叶(基片)16的上下表面各涂覆有0.2毫米的中空微珠矩阵涂层a,此中空微珠矩阵涂层是采用本人发明的中空微珠矩阵层粘涂方法(cn 202010172766.3)将200—600纳米直径的玻璃中空微珠涂覆在百叶(基片)16上,中空微珠涂矩阵层a表面涂覆抗辐射膜n,从而形成中空微珠涂矩阵层百叶;中图为箱体骨架1(也是门窗框边)的外层涂覆有0.3毫米的中空微珠矩阵层a,中空微珠矩阵层a表面涂覆抗辐射膜n,箱体骨架1内芯填充气凝胶b隔热芯,从而形成填充气凝胶隔热芯的中空微珠涂矩阵层门窗框;右图为左图和中图的集合:涂中空微珠矩阵层百叶+填充气凝胶隔热芯的涂中空微珠矩阵层门窗框。
24.在图9中展示了一种可移动式拖挂散热隔热一体光伏板储能温室箱体。
25.在图10中展示了一种散热隔热一体光伏板储能温室箱体的房车,后车厢为平板热管散热隔热一体光伏板储能温室箱体,驾驶室的表面除了顶部的平板热管散热隔热一体光伏板4以及玻璃部分都被光伏电池(薄膜)14覆盖,可从车头的可调百叶16引入行驶风进入排管板的排管中带走蓄电池散热装置散发的热量。驾驶着这样一辆光伏发电的新能源房车,一边行驶一边用太阳能充电,电不足了可以停下来展开立面散热隔热一体光伏板4大面积充电,还可以在附近的空地上增加光伏卷膜,这么大面积的光伏板发的电完全可以满足
行驶和生活用电,免去了寻找加油站和充电桩的烦恼,实现真正的环保自由行。
26.从上面几图中,我们看到了实现了高效发电和高效隔热的一栋栋建筑和一辆辆房车,提升了人类能源总消费量中超过60%的住和行两部分技术。
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