建筑集成光伏设备作为智能传感器在智能建筑能源管理系统的应用_2

文档序号:8947476阅读:来源:国知局
的需要充分覆盖建筑物的传感器可能会导致极其复杂和昂贵的建筑能源管理系统。通过使用核心智能建筑PV组件,如,屋顶发电PV阵列、独立的低功率PV设备、BIPV发电单元或低功率BIPV设备作为建筑传感器,可减少各组件的数量,从而减少智能建筑系统的复杂性和成本。
[0016]这些以及其它问题可通过本发明的第一种示例性实施方式得到解决,其包括一种利用光伏设备作为传感器用于智能建筑能源管理系统的方法,所述方法包括将来自于光伏设备的电压输出参数和电流输出参数中的至少一项与在特定的基准条件下获得的值进行对比的步骤;以及基于对比步骤,作为输入参数向智能建筑能源管理系统提供关于当前建筑物环境的信息,以确定制热、制冷和动态节能建筑元件中的一项或多项的最佳设置。
[0017]另一示例性实施方式涉及一种智能建筑能源管理系统,其包括控制器,以及与所述控制器通信连接的光伏设备,其中,所述控制器将所接收到的来自于光伏设备的电压输出参数和电流输出参数中的至少一项与在特定基准条件下获得的预设值进行比较以确定关于当前建筑物环境的信息,并根据当前建筑物环境来确定制热、制冷和动态节能建筑元件中的一项或多项的最佳设置。
[0018]更具体地,本发明可提供一种传统的屋顶PV阵列,其由若干PV技术制成,包括但不限于:晶体硅、无机薄膜技术如碲化镉、CIGS或非晶硅或0PV,其中,所述PV阵列与智能建筑能源管理系统相连,以这样一种方式:除了向建筑物本身,也向能量储存系统、本地微电网、或是较大的电网基础设施提供电力,所述阵列的输出参数,无论是作为一个整体还是来自于单个模块或单元,被作为传感器数据以提供当前建筑物环境的信息,包括但不限于光照强度和环境温度。必定已追踪了阵列、模块和/或单元的输出参数,如电压和电流,从而获取这些信息无需额外的成本。然后,或在系统设计和安装期间,通过与特定条件下获得的基准值进行对比可将这些数据转换成有用的建筑物环境传感器信息,所述基准值可以是作为所述阵列、模块、和/或单元制造质量保证测试的一部分的校准图的形式。少数的辅助性传统建筑传感器可用于进一步补充和/或校准PV传感器数据。以这种方式,现有的智能建筑组件,本例中为PV发电阵列、模块和/或单元,也可用于提供有用建筑物传感器信息,以一个单一的组件起到所述智能建筑能源管理系统的两个元件的作用,降低了系统复杂性和成本。由于传统PV阵列的覆盖面积较大,此类兼容的PV-传感器系统可提供关于建筑物环境的广泛信息,相应地减少了所需的单个传感器元件的数量。
[0019]本发明的另一示例性实施例包括由任意一种PV技术制成的面积相对较小的传统PV设备,模块或单元,所述PV技术包括但不限于:晶体硅、无机薄膜技术如碲化镉、CIGS或非晶硅或0PV,其中,设备的输出参数用于提供如之前所述的建筑物环境传感器信息。在这种情况下,小型的PV设备可用在由于美观、经济或是能源回收原因不希望设置大型PV阵列的地方。所述小型PV设备可提供所需的传感器信息,同时还可提供适当的电力输出,可用于抵消建筑能源需要,或是用于为独立的低能源需求系统供电,如为向智能建筑能源管理系统无线传输传感器数据供电。在此实施方式中,如果传感器的输出功率降低到无法满足无线传感器数据的传输,则其可由所述能源管理系统体现为例如低于阈值光照强度。
[0020]本发明的另一示例性实施例包括含有任何PV技术的BIPV设备,如,半透明窗户单元,所述PV技术包括但不限于:晶体硅或无机薄膜技术如碲化镉、CIGS或非晶硅,其中,所述BIPV设备与智能建筑物能源管理系统相连,以这样一种方式:除了向建筑物本身,也向能量储存系统、本地微电网、或是较大的电网基础设施提供电力,所述设备的输出参数,作为传感器数据提供当前建筑物环境的信息,包括但不限于光照强度和环境温度。所述输出参数,通过与上述的校准图进行对比可校准成有用的传感器信息。对于半透明窗户单元来说,此类建筑传感器信息是非常有益的,因为窗户是建筑能源损失的的主要原因,从而是任何智能建筑能源管理系统的关键组件。此类BIPV窗户单元的传感器数据可用于提供关于如何操作建筑物HVAC或者是否启动此类节能元件,如电致变色窗户或是动态窗帘元件的?目息O
[0021]本发明的另一示例性实施例包括基于BIPV的OPV设备,例如,半透明窗户单元,尤其是Solar Window?,其中所述BIPV设备与智能建筑管理系统相连接,以这样一种方式:除了向建筑物本身,也向能量储存系统、本地微电网、或是较大的电网基础设施提供电力,设备的输出参数作为传感器数据提供当前建筑物环境的信息,包括但不限于光照强度和环境温度。所述输出参数,通过与上述的校准图进行对比可校准成有用的传感器信息。如上所述,对于半透明窗户BIPV应用,如Solar Window?,此类建筑传感器信息是非常有益的,因为窗户是建筑能源损失的主要原因,从而是任何智能建筑物能源管理系统的关键组件。此类BIPV窗户单元的传感器数据可用于提供关于如何操作建筑物HVAC或者是否启动此类节能元件,如电致变色窗户或是动态窗帘元件的信息。对于基于BIPV的OPV设备,尤其是Solar Window?,由于其具有吸引力的美观性,即其高的VLT和可调的颜色,该结合发电和传感器数据的窗户单元还具有其它有益效果。相比之下,当设置在窗户上时,传统的传感器的非常明显的非透明元件,而基于其它PV技术传感器的BIPV单元具有更差的美观性,因为它们通常具有较低的VLT以及固定的非期望的视觉颜色/外观。
[0022]本发明的再一示例性实施例包括由任意一种PV技术制成的面积相对较小的BIPV设备,如半透明的窗户单元,模块或单元格,所述PV技术包括但不限于:晶体硅、无机薄膜技术如碲化镉、CIGS或非晶硅或0PV,其中,设备的输出参数用于提供如之前所述的建筑物环境传感器信息。在这种情况下,小型的PV设备可用在由于美观、经济或是能源回收原因不希望设置大型PV阵列的地方。所述小型PV设备可提供所需的传感器信息,同时还可提供适当的电力输出,可用于抵消建筑能源需要,或是用于为独立的低能源需求系统供电,如向中心建筑管理系统无线传输传感器数据。在此实施方式中,如果传感器的输出功率降低到无法满足无线传感器数据的传输的一预定的输出功率,则所述智能建筑能源管理系统可将该信息体现为例如低于阈值光照强度。
[0023]通过下面的详细说明和附图,本发明的其它特点和优势对于本领域技术人员来说是显而易见的。
【附图说明】
[0024]通过阅读下面的详细说明,并结合附图,将更好地理解本发明的实施方式的这些和其它特点,其中:
[0025]图1示出了传统的智能建筑能源管理系统的示意图;
[0026]图2根据本发明的一示例性实施例,示出了智能建筑能源管理系统的示意图,其中,PV阵列向能源管理系统提供电力和传感器数据;
[0027]图3根据本发明的一示例性实施例,示出了智能建筑能源管理系统的示意图,其中,安装在屋顶的PV阵列向能源管理系统提供电力和传感器数据,且根据本发明的另一示例性实施例,小型PV设备提供传感器数据以及允许向能源管理系统无线传输所述传感器数据的足够电力;
[0028]图4根据本发明的一示例性实施例,示出了智能建筑能源管理系统的示意图,其中,半透明窗户单元如Solar Window?形式的BIPV设备,向能源管理系统提供电力和传感器数据;
[0029]图5根据本发明的示例性实施例,示出了智能建筑能源管理系统的示意图,其中,半透明BIPV设备提供传感器数据以及允许向能源管理系统无线传输所述传感器数据的足够电力。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明做进一步描述,其中,所述附图中示出了本发明的实施方式。然而
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