专利名称：太阳能光电-热集成系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及节能环保建筑领域，特别涉及一种全被动式太阳能光电-热集成系统。
背景技术：
在目前传统能源消耗引起的环境污染问题越来越严重的情况下，追求环保与节能已逐渐成为全世界各国的目标，绿色环保建筑即为其中一项重要的领域。目前出现了一种技术应用，即利用太阳能的自然热辐射以及玻璃的温室效应(greenhouse effect 太阳热辐射可以穿透玻璃但室温热辐射无法逃逸出来)，在一个玻璃墙体夹层中集中加热周围环境低温空气，由温差引起的向上热浮力自然引导加热后的空气流入室内，从而进行室内加热。如图1所示的这种玻璃墙体的结构示意图，所述加热墙体包括墙体内侧上部的热空气出口 10，其可以与室内相通或作为空调或热水系统的预热系统；内侧吸热表面18，其可为建筑墙体或高反射玻璃；外墙高透玻璃16，设置于外墙下部的室外空气入口 14 ；另外，还可包括墙体内侧下部设置的室内空气入口 12。这种玻璃加热墙体，仅是将太阳能和热能进行转化，另外目前越来越多的建筑采用光伏组件作为建筑幕墙进行产生电能供楼宇使用，这些使用都是单纯的太阳能光热或光电利用，不能在同样的建筑面积上最大限度的利用太阳能这种无污染的绿色新能源。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明提出一种太阳能光电-热集成系统，其利用太阳能光电板作为建筑物的外墙，对太阳能经太阳能光电板吸收后的余热(约85-95%)进行二次利用来加热空气；加热后的空气可以用于建筑室内直接或间接取暖，或连接气水热交换器来产生生活所需的热水。由于玻璃的温室效应，穿透外层太阳能光电板的大量太阳能余热在一个特别设计的玻璃墙体夹层中可以集中加热周围环境低温空气，由温差引起的向上热浮力自然引导加热后的空气流入室内，无需任何机械和热力系统就可以对室内环境进行天然取暖或提供生活热水。为达到本发明的目的，本发明的太阳能光电-热集成系统包括设置于墙体内侧上部的热空气出口，其可以与室内相通或与空调或热水系统连接；内侧吸热表面，其可以为建筑墙体或高反射玻璃；外墙作为幕墙的太阳能光电板，其下半部设置有多个分布式小进风口 ；另外，还包括墙体顶部以及底部，顶部可以为高透玻璃；底部为吸热表面。另优选的，还可包括墙体内侧下部设置的室内空气入口。其中，所述多个分布式小进风口可以减少空气在入口处的动量由于转向会遭遇较大的阻力从而造成空气流量减少，增加空气流量。另外，其还可以将被加热冷空气更有效和均勻地传递到内侧的热表面进行加热。本发明的设计可以大大提高太阳能利用的综合效率，尤其是单位阳光直射面积上太阳能的利用效率。更重要的是，周围空气可以对太阳能光电板进行有效的降温，从而恢复或提高太阳能光电板的产电效率(太阳能光电板的产电效率会随着光电板温度的增加会下降，每增加一度温度，产电效率就会下降约0. 5% )。太阳能加热墙可以全被动式工作，无需任何机械和热力系统；应用时可以运用在各种层高的建筑物上，系统可以向上下左右重复延；可以作为独立的采暖系统，也可以与其他系统结合使用；整个系统无移动部件，保证了较低，甚至为零的维护成本且无需特别的建筑材料，成本较低。
图1所示为现有技术的空气加热墙的结构示意图；图2所示为本发明的太阳能光电-热集成系统的墙体的结构示意图；图3所示为全新风工作模式下现有技术的空气加热墙的气体交换及温度分布的模拟示意图；图4所示为全新风工作模式下本发明的太阳能光电-热集成系统的墙体的气体交换及温度分布的模拟示意图；图5所示为部分新风工作模式下现有技术的空气加热墙的气体交换及温度分布的模拟示意图；图6所示为部分新风工作模式下本发明的太阳能光电-热集成系统的墙体的气体交换及温度分布的模拟示意图。
具体实施例方式下面将结合附图详细叙述本发明的太阳能光电-热集成系统的结构及功效，图示仅为更好的显示本发明的设计细节，所示尺寸比例并不为实际设计的尺寸比例。另外，图中所示是墙体的纵向剖面示意图。如图2所示的本发明的太阳能光电-热集成系统的结构示意图，所述建筑物外墙采用太阳能光电板即太阳电池组件)作为幕墙，建筑物墙体内侧上部设置热空气出口20，其可以与室内相通或与空调或热水系统连接；内侧吸热表面40，其可以为建筑墙体或高反射玻璃表面；所述太阳能光电板M的下半部设置有多个分布式小进风口观；另外，还包括墙体顶部30，其可以为高透玻璃；以及底部吸热表面32。另优选的，还可包括墙体内侧下部设置的室内空气入口 22。所述分布式小进风口观为相隔一定间距均勻设置，优选的，所述进风口的孔径为0. 3至0. 7cm，其相隔间距为5至10cm。多个分布式小进风口 28的作用为，空气在入口处的动量由于转向会遭遇较大的阻力(或称为动量损耗)，从而减少流量，分布式小进风口观可以减少这种动量损耗，增加空气流量。另外，分布式小进风口观可以将被加热冷空气更有效和均勻地传递到内侧的热表面进行加热。图3和图4所示分别为全新风工作模式下现有技术的空气加热墙的气体交换及温度分布的模拟示意图以及本发明的太阳能光电-热集成系统的墙体的气体交换及温度分布的模拟示意图。所述全新风工作模式是指，外部空气由于玻璃墙体夹层中热浮力产生的向上提升力，经分布式小进风口吸入玻璃墙体夹层，被太阳能光电板背面的高温和内侧的吸热表面加热，加热后的空气有墙体夹层上侧开口进入室内(或空调/热交换器系统)。此为空气加热墙的主要模式。所述模拟测试的条件为垂直日照强度200W/m2，光电板背面温度70°C ；室内温度20°C ；墙宽1m。表一显示了在此条件下两种空气墙的性能比较结果。
权利要求
1.一种太阳能光电-热集成系统，其用于建筑物的外墙面或建筑顶面，其特征在于，所述建筑物外墙面为太阳能光电板，后面有可让空气流通的空腔，建筑物内墙面上部设置有热空气出口，其与室内环境直接相通或与空调或热水系统连接，建筑内墙面为吸热表面；其中，所述太阳能光电板的下半部设置有多个分布式小进风口。
2.如权利要求1所述的太阳能光电-热集成系统，其中所述墙体还包括墙体顶部以及底部，其顶部可以为高透玻璃；底部为吸收表面。
3.如权利要求1所述的太阳能光电-热集成系统，其中所述加热墙还包括内墙体面下部设置的室内循环空气入口。
4.如权利要求1所述的太阳能光电-热集成系统，其中所述分布式小进风口为相隔一定间距均勻设置。
5.如权利要求4所述的太阳能空气加热墙，其中所述分布式小进风口的孔径为0.3至\0. 7cm，其相隔间距为5至IOcm0
全文摘要
本发明涉及节能环保建筑领域，特别涉及一种全被动式太阳能光电-热集成系统。所述太阳能光电-热集成系统包括设置于墙体内侧上部的热空气出口，其可以与室内环境直接相通或与建筑空调或热水系统相连接；内侧吸热表面，其可以为建筑墙体或高反射玻璃；外墙作为幕墙的太阳能光电板，其下半部设置有多个分布式小进风口。本发明的设计可以大大提高太阳能利用的综合效率，尤其是单位阳光直射面积上太阳能的利用效率；应用性强，建造成本及维护成本较低。
文档编号E04D13/18GK102383499SQ20111025216
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者翟志强 申请人:翟志强