一种温度可调式光伏温室的制作方法

本实用新型涉及一种温度可调式光伏温室或光伏大棚,属于光伏农业温室技术领域。

背景技术：

光伏温室是一种将光伏组件安装在温室屋顶或侧面，可同时进行光伏发电和农业生产的新型温室，其将光伏发电和农业生产有机结合起来，解决了温室的用电问题，但众所周知，光伏农业大棚内的温度调节一直是目前存在的突出问题，为作物的正常生长提供一个良好的温湿度环境，冬季需要加盖保温层或依靠加热设备来提升棚内的温度；夏季温室内温度将超过50℃，必须采取一些的降温措施，增加了种植成本，制约了现代化农业的发展。现有技术中的光伏组件的隔热效果较差，冬季，无法阻止温度向室外辐射，保温效果较差；夏季，光伏组件在吸收太阳能转化成电能的同时，会产生热能促使温室内温度升高，如何解决这个和实际需求相反的保温问题呢？

中国专利ZL201420005134《气凝胶中空玻璃光伏构件》介绍了一种将纳米多孔SiO₂气凝胶放置在中空玻璃的腔体内可有效阻断热量的传递。纳米多孔SiO₂气凝胶具有低密度、高孔隙率、低热导率和低折射率，是一种新型高效隔热保温材料，常温常压下热传导率小于0.013 W/m×K，低于静止空气的热传导率（0.026 W/ m×K），是目前隔热效果最好的固体，可称为超级绝热材料。纳米多孔SiO₂气凝胶还具有一定的抗压强度，可在高温下稳定工作，最高使用温度可达1000℃，高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型节能材料，此外SiO₂气凝胶还具有极低的声传播速度和介电常数、极高的比表面积等优异性能。

但现有技术是将气凝胶预先灌充在中空玻璃内，虽然夏季白天光照的时候对室外高温的起到隔热作用，但同时也阻碍了夜晚室内热量向外散发；虽然冬季夜晚可有效地防止室内热量向外散去，但在白天却阻挡阳光的热量进入大棚，同时重量重、不可弯曲，不适合农业的温室或大棚的屋顶使用。

技术实现要素：

为了解决目前太阳能光伏温室存在的室内温度无法控制的问题，本实用新型设计一种可以调节室内温度与室外热交换的光伏温室。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案如下：

一种温度可调式光伏温室，包括主体框架、通风装置和保温装置，其主要技术特点是光伏温室的屋顶由柔性太阳能光伏组件构成，光伏温室至少有一面立面墙由可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件构成，该光伏中空玻璃组件上安装有气凝胶的进料口和出料口，进料口和出料口分别由相对应的气凝胶管道与气凝胶储存箱连接，气凝胶储存箱上装有充气泵和抽气泵。

柔性太阳能光伏组件，从受光面到背光面依序层叠前板、胶膜、柔性太阳能电池、胶膜、背板。

柔性太阳能光伏组件的背板为气凝胶板或由气凝胶粘附在背板材料构成。

可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件，从受光面依次为太阳能光伏夹层玻璃、中空层隔条及密封胶、内层玻璃，且内层玻璃上装有将气凝胶充入或排出中空层的进料口和出料口。

朝阳的立面墙由可填充气凝胶中空玻璃组件和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件间隔布置，背光的立面墙由可填充气凝胶中空玻璃组件构成。

屋顶由柔性太阳能光伏组件和气凝胶板间隔排列构成，且柔性太阳能光伏组件的背板上装有接线盒。

柔性太阳能光伏组件的背板为SiO₂气凝胶板，胶膜为乙烯醋酸乙烯共聚物，柔性太阳能电池为非晶硅锗三结叠层薄膜，前板为乙烯-四氟乙烯共聚物。

进料口和出料口分别位于内层玻璃的上部和下部，进料口和出料口都包括内、外衬垫、密封垫和输料管；内、外衬垫均为法兰管，法兰边贴紧密封垫，法兰管螺纹口连通内层玻璃，输料管与气凝胶管道连接。

内层玻璃上还设有排气口，该排气口的尺寸小于进料口，且在排气口上装有阀门，阀门的外口包有纱网。

屋顶或立面墙的内外均装有测温探头，且在充气泵和抽气泵上设有温度传感器。

光伏温室在屋顶采用气凝胶柔性太阳能光伏组件，在立面采用可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件，当光伏温室需要隔热时，给可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件充满气凝胶，当光伏温室需要热交换时，将可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件内的气凝胶排出。

所用的气凝胶柔性太阳能光伏组件，从受光面到背光面主要结构依次为前板材料、胶膜、柔性太阳能电池、胶膜、背板材料，将气凝胶作为柔性太阳能光伏组件的背板材料或将气凝胶依附在背板材料上。

当气凝胶为板材时，可直接将气凝胶板作为背板材料。

当气凝胶为颗粒时，将气凝胶颗粒封装在密封袋中，密封袋可通过热压或粘结剂等粘附在背板材料的外面。

前板材料为含氟材料薄膜，透光率高，耐候性强，耐腐蚀、耐高温、耐脏能力强，如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。

胶膜采用光伏胶膜材料，在高温下能产生交联，产生很强的粘结力，如乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）或者聚乙烯（PE）。

柔性太阳能电池为薄膜电池，如非晶硅单结薄膜、非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜、非晶硅锗三结叠层薄膜、非晶硅/微晶硅双结叠层薄膜、铜铟镓锡等。

当气凝胶为颗粒时，背板材料为耐候性强、耐腐蚀、耐高温、耐脏能力强的材料，如布、ETFE、PET等。

在柔性太阳能电池的背光面和受光面上都可以加装有保护层，通过胶膜将柔性太阳能电池封装在保护层内，保护层为拉伸强度高、耐高温的高分子材料，如聚对苯二甲酸已二醇酯（PET）、玻璃纤维织物。

所用的可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件，从受光面依次为太阳能光伏夹层玻璃、中空层隔条及密封胶、内层玻璃，在可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件的内层玻璃上安装有进料口和出料口，进料口和出料口通入隔条中空层，可将气凝胶充入或排出中空层。

太阳能光伏夹层玻璃可以是透光型的晶体硅光伏夹层玻璃或薄膜光伏夹层玻璃，薄膜光伏夹层玻璃可以是打点式透光型或百叶式透光型。

本实用新型产生的积极效果是：

在屋顶通过采用气凝胶柔性太阳能光伏组件，重量轻，可弯曲，同时隔热效果非常好，在立面采用可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件，可通过充入或排出气凝胶来控制室内外热量交换，保证室内温度，保护室内种植物的生长。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图，也是本实用新型的实施例1的示意图，图中：可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01，可填充气凝胶中空玻璃组件02，气凝胶柔性太阳能光伏组件03，气凝胶板04，储存气凝胶箱05，充气泵06，抽气泵07，充气凝胶管道08，吸气凝胶管道09。

图2：是图1中可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的整体结构示意图，图中：太阳能光伏夹层玻璃101，内层玻璃102，密封胶103，中空层隔条104，进料口105，气凝胶106。

图3：是图2中的A向视图，图中：进料口105，出料口105’。

图4：是图1中气凝胶柔性太阳能光伏组件03的一种整体结构示意图，图中：背板材料301、胶膜302、太阳能柔性电池303、前板材料304，接线盒305，背板材料301为气凝胶。

图5：是图1中气凝胶柔性太阳能光伏组件03的另一种整体结构示意图，图中：背板材料301、胶膜302、太阳能柔性电池303、前板材料304，接线盒305，气凝胶密封袋301’，气凝胶密封袋301’依附在背板材料301上。

图6：是本实用新型实施例2的结构示意图。

图7：是本发明实施例3的整体结构示意图。

图8：是图7中可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的内层玻璃102的背面结构示意图，在内层玻璃102上安装有进料口105、出料口105’和排气口105’’。

图9：是图8中B-B的剖面结构示意图。

图10：是图9中D部结构放大图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的太阳能光伏温室采用钢结构温室，如图1所示，用于南方，屋顶朝阳面采用了普通的气凝胶板04和气凝胶柔性太阳能光伏组件03间隔布置，背光面全部采用了普通的气凝胶板04，在立面，朝阳面采用了普通的可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01间隔布置，在阴面全部采用了普通的可填充气凝胶中空玻璃组件02。

所用的气凝胶柔性太阳能光伏组件03为如图4所示的结构，背板材料301采用气凝胶板，光伏组件03从背光面到受光面依次为气凝胶背板材料301、胶膜302、太阳能柔性电池303、胶膜302、前板材料304，在气凝胶背板材料301上安装有接线盒305，气凝胶背板材料301为SiO₂气凝胶，胶膜302为乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA），太阳能柔性电池303为非晶硅锗三结叠层薄膜，前板材料304为乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。

所用的可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01为图2和图3所示的结构，太阳能光伏夹层玻璃101为非晶硅百叶式夹层玻璃，在内层玻璃102上安装有进料口105和出料口105’，光伏中空玻璃组件01从受光面到背光面依次为太阳能光伏夹层玻璃101、中空层隔条104、内层玻璃102，中空玻璃隔条104夹在太阳能光伏夹层玻璃101和内层玻璃102中间，并形成中空层，密封胶103填满中空层隔条104外圈，通过进料口105和出料口105’在中空层内填充或排出颗粒气凝胶106。

所用的普通的可填充气凝胶中空玻璃组件02的外层玻璃为普通的透明玻璃，同可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01一样在内层玻璃上安装有进料口和出料口，可将气凝胶充入或排出中空层。

温室的立面的普通的可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的进料口105通过充气凝胶管道08连接在一起通入储存气凝胶箱05，出料口105’通过吸气凝胶管道09连接在一起通入储存气凝胶箱05，在储存气凝胶箱05上安装有充气泵06和抽气泵07，充气泵06将储存气凝胶箱05内的气凝胶106颗粒通过进料口105充入填满可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层，抽气泵07将可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层内的气凝胶106颗粒通过进料口105吸入到储存气凝胶箱05内。

在夏季，白天由于室外温度高，需要将室内和室外隔热，因此在清晨需要将气凝胶106颗粒充入填满可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层，到了夜晚，室外温度下降，需要将室内热量排出到室外，因此将气凝胶106颗粒抽出可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层。在冬季，白天由于室外阳光照射增加热量，需要将热量引入室内，需要将气凝胶106颗粒抽出可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层，夜晚，由于室外温度下降，需要保持室内温度，因此需要将气凝胶106颗粒充入填满可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层。

实施例2

本实施例的光伏温室为在北方应用的半坡大棚，如图6所示，在大棚的阴面采用砌墙，在屋顶拱形采用普通的气凝胶板04和气凝胶柔性太阳能光伏组件03间隔布置，柔性太阳能光伏组件03采用如图5所示的结构，气凝胶密封袋301’依附在背板材料301上，在立面，朝阳面采用了普通的可填充气凝胶中空玻璃组件02和可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01间隔布置，可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的太阳能光伏夹层玻璃101为可透光型的晶体硅夹层玻璃。

两个实施例都采用了在顶面采用气凝胶材料进行隔热，在立面采用可填充气凝胶颗粒的中空玻璃组件形式，实现了调节热交换，解决了温室室内温度的问题。

实施例3

如图7所示的太阳能光伏温室为和实施例1一样的钢结构温室，对于尺寸较大的组件来说，为了有效和快速地填满整个中空层，采用了如图8、图9所示的可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01，其进料口105和排气口105’’位于内层玻璃102的上部，在进料时便于气凝胶106进入中空层，当进料口105开始往可填充气凝胶太阳能光伏中空玻璃组件01的中空层进料时，为了防止在中空层内憋气，排气口105’’的阀门105’’-1打开，将上部的气体排出中空层，为了防止气凝胶106从排气口105’’泄漏，在阀门105’’-1的外口包有纱网105’’-2阻挡气凝胶106排出，装满气凝胶106后，阀门105’’-1关闭，在内层玻璃102的下部有出料口105’。

如图10所示，进料口105包括内衬垫105-1、外衬垫105-2、密封垫105-4和进料管105-3，密封垫105-4紧贴内层玻璃102的孔周围内外两侧，内衬垫105-1和外衬垫105-2为法兰管，法兰边贴紧密封垫105-4，外衬垫105-2的管外螺纹和内衬垫105-1的管内螺纹连接通过内层玻璃102的孔，进料管105-3的外螺纹与外衬垫105-2的内螺纹连接，充气凝胶管道08安装在进料管105-3的外壁。出料口105’结构同进料口105相同。排气口105’’结构同进料口105一样，尺寸小于进料口105，区别是在排气口105’’上安装有阀门105’’-1，在阀门105’’-1的外口包有纱网105’’-2。