专利名称：一种光伏一体化etfe气枕建筑的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏一体化ETFE气枕建筑,属于建筑工程技术领域。
背景技术：
光伏一体化建筑(BIPV)技术是近10年诞生的一种新建筑技术，具体是将光伏发电技术与建筑技术进行有机融合，利用太阳能这种绿色能源，减少热量排放。但是，传统的光伏一体化建筑技术采用刚性光伏电池应用到刚性结构屋顶，如小型的民用住宅、大型的公共建筑(机场航站楼、展览馆、高铁站房)等。ETFE气枕是近10年发展起来的一种新型充气膜建筑，主要应用于体育场馆(如“水立方”)等。由于ETFE (乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜热阻值低，具有95%以上透光率；因此，在充分享受阳光的同时也带来了建筑热设计的难题夏天热、冬天冷，而采用空调却导致能耗升高。经过对现有技术的检索发现，王双军、陈先明著的“水立方ETFE充气膜结构技术”(化学工业出版社，2010. 2)研究介绍了 ETFE充气膜系统集成技术，该技术包括ETFE充气膜建筑、结构、充气系统、制作与施工等。王凯著的“ETFE充气膜结构设计方法与ETFE薄膜特性研究”(上海交通大学硕士学位论文，2010. 11)研究介绍了 ETFE充气膜结构设计方法、压力控制系统设计原理与设备选择、ETFE气枕高温交变试验以及ETFE薄膜材料性能力学试验。沈辉、曾祖勤著的“太阳能光伏发电技术”(北京化学工业出版社，2005)介绍了太阳能光伏发电的原理、系统构成和应用等。周南著的“柔性薄膜太阳能电池力学性能及其在膜结构中的应用研究”(浙江大学硕士学位论文，2010. I)研究介绍了薄膜光伏太阳能电池应用张拉膜结构的技术、试验和分析。陈建著的“空间结构屋面太阳能应用及光伏屋面板开发研究”(浙江大学硕士学位论文，2008. 3)研究介绍了光伏电池应用于大跨空间结构屋面的技术。
发明内容
有鉴于现有技术之间的弱结合性，本发明提供一种将ETFE气枕与柔性薄膜光伏相结合的新型光伏一体化ETFE气枕建筑。其目的在于针对现有ETFE气枕技术、光伏一体化建筑技术未涉及的技术领域和技术不足；利用薄膜光伏电池产生电供气枕系统使用和建筑本身使用；同时，利用ETFE透光、薄膜电池半透光的特性，实现采光和防热。因此，本发明的建筑体系可以满足零能耗要求，符合可持续建筑概念。为实现上述目的，本发明提供了一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，具体地，在利用ETFE气枕作为屋面围护建筑透光建筑效果之际，同时也增加其热阻和降低能耗。本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑利用光伏发电新技术，可广泛应用于工业与民用建筑的屋顶和立面。本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，包括三层ETFE气枕薄膜、柔性薄膜太阳能电、池阵列、第一压力控制单元、第二压力控制单元、太阳能控制器、中央控制系统、支撑结构。其中，所述三层ETFE气枕薄膜为上层ETFE气枕薄膜、中间层ETFE气枕薄膜和下层ETFE气枕薄膜。三层ETFE气枕薄膜依次相互连接成为具有两个气室的ETFE气枕；具体地，上层ETFE气枕薄膜连接中层ETFE气枕薄膜形成第一气室，下层ETFE气枕薄膜连接中层ETFE气枕薄膜形成第二气室。两个气室分别与第一压力控制单元、第二压力控制单元相连，并由第一压力控制单元、第二压力控制单元分别控制其气室压力。在本发明的具体技术方案中，柔性薄膜太阳能电池铺设在中间层ETFE气枕薄膜上面，且柔性薄膜太阳能电池连接成柔性薄膜太阳能电池阵列，并连接到太阳能控制器。优选地，柔性薄膜太阳能电池阵列与中间层ETFE气枕薄膜采用鸡眼锁扣连接。 在本发明的较佳实施方式中，柔性薄膜太阳能电池为不锈钢基底薄膜太阳能电池、聚酰亚胺基底等薄膜太阳能电池。更优选地，柔性薄膜太阳能电池阵列布置为纵阵列、横阵列、纵横阵列或辐射阵列。在本发明中，优选地，ETFE气枕为平面矩形、方形、菱形或圆形。本发明所述的ETFE气枕的周边与支撑结构相连接。优选地，本发明的支撑结构为钢结构、铝合金材料。在本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑中，中央控制系统与太阳能控制器相连接，且中央控制系统连接第一压力控制单元、第二压力控制单元。本发明的第一压力控制单元和第二压力控制单元由中央控制系统控制。优选地，第一压力控制单元和第二压力控制单元还各自含有鼓风机、压力传感器、风速仪和控制器。在本发明中，所述第一、第二气室的内压均大于外大气压；优选地，所述第一、第二气室与外界之间的压力差均为20(T300Pa。在本发明的具体实施方式
中，所述两个气室之间可以形成压力差，也可以没有压力差。当两个气室之间形成压力差时，优选两个气室间形成的压力差绝对值为5(Tl00Pa。在本发明的具体实施方式
中，根据日照角度，通过改变所述ETFE气枕薄膜中间层的角度，使中间层的太阳能电池阵与光线具有更优光线入射角，从而提高发电效率。更优选地，根据所述气室内的温度，通过改变所述太阳能电池阵列来遮挡更多光线，以致改变所述气室内的透光和热控，从而提闻发电效率。本发明的中央控制系统包含中央计算机和管理软件。基于建筑性能化设计，中央控制系统对整个建筑系统的太阳能、压力等的运行进行控制，即中央控制系统控制太阳能的管理和整个建筑系统的运行。在本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑中，各构件(包括压力控制单元、太阳能控制器、中央控制系统)的尺寸、材料的选择、工艺设计可针对具体应用确定，对此没有具体限定。本发明充分利用ETFE气枕和柔性薄膜太阳能电池的特点，实现了一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑。该光伏一体化ETFE气枕建筑可根据日照角度或室温，通过改变中间层ETFE气枕及太阳能电池阵列姿态，从而提高发电效率或控制室内温度，从而使该光伏一体化ETFE气枕建筑成为自适应的智能建筑。本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑可广泛应用于工业与民用建筑的屋顶和立面。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图I是本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑的结构图。
具体实施例方式一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，如图I所示，包括上层ETFE气枕薄膜I、中间层ETFE气枕薄膜2、下层ETFE气枕薄膜3、柔性薄膜太阳能电池4、第一压力控制单元5、第二压力控制单元6、太阳能控制器7、中央控制系统8、支撑结构9。三层ETFE气枕薄膜连接成为具有两个气室的ETFE气枕，上层ETFE气枕薄膜I连接中层ETFE气枕薄膜2形成第一气室，下层ETFE气枕薄膜3连接中层ETFE气枕薄膜2形成第二气室，且两个气室的压力均大于外界大气压；第一压力控制单元5连接第一气室，第二压力控制单元6连接第二气室；ETFE气枕的周边与支撑结构9相连接。柔性薄膜太阳能电池4铺设在中间层ETFE气枕薄膜2上面，且柔性薄膜太阳能电池连接成柔性薄膜太阳能电池阵列；并且，柔性薄膜太阳能 电池阵列连接到太阳能控制器7。中央控制系统8与太阳能控制器7、第一压力控制单元5、第二压力控制单元6相连接。下面对本发明的实施例作详细说明，实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于下述的实施例。实施例I一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，包括三层ETFE气枕薄膜、柔性薄膜太阳能电池阵列、第一压力控制单元、第二压力控制单元、太阳能控制器、中央控制系统和支撑结构。其中，所述三层ETFE气枕薄膜为上层ETFE气枕薄膜、中间层ETFE气枕薄膜和下层ETFE气枕薄膜。三层ETFE气枕薄膜连接成为具有两个气室的菱形ETFE气枕，其中，上层ETFE气枕薄膜连接中层ETFE气枕薄膜成为第一气室，下层ETFE气枕薄膜连接中层ETFE气枕薄膜成为第二气室，两个气室分别与第一压力控制单元、第二压力控制单元相连接；两个气室与外与外界之间的压力差均为20(T300Pa，且两个气室之间形成的压力差绝对值为50 100Pa。具有两个气室的菱形ETFE气枕的周边与铝合金材料的支撑结构相连接。不锈钢基底薄膜太阳能电池铺设在中间层ETFE气枕薄膜上面，且不锈钢基底薄膜太阳能电池连接成不锈钢基底薄膜太阳能电池阵列，该阵列布置为纵横阵列形式；不锈钢基底薄膜太阳能电池阵列与中间层ETFE气枕薄膜采用鸡眼锁扣连接，且不锈钢基底薄膜太阳能电池连接到太阳能控制器。中央控制系统与太阳能控制器相连接，中央控制系统还连接弟一压力控制单兀、第二压力控制单元，从而实现太阳能的管理和控制整个建筑系统的运行。以上详细描述了本发明的较佳具体实施方式
。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，包括上层ETFE气枕薄膜、中间层ETFE气枕薄膜、下层ETFE气枕薄膜、柔性薄膜太阳能电池、第一压力控制单元、第二压力控制单元、太阳能控制器、中央控制系统、支撑结构；其中，所述三层ETFE气枕薄膜依次相互连接成为具有两个气室的ETFE气枕，所述两个气室分别与第一、第二压力控制单元相连接，且两个气室的压力均大于外大气压；所述柔性薄膜太阳能电池铺设在所述中间层ETFE气枕薄膜上面，且连接成柔性薄膜太阳能电池阵列，并连接到所述太阳能控制器；所述ETFE气枕的周边连接于支撑结构；中央控制系统连接太阳能控制器、第一压力控制单元、第二压力控制单元。
2.如权利要求I所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述柔性薄膜太阳能电池为不锈钢基底薄膜太阳能电池或聚酰亚胺基底等薄膜太阳能电池。
3.如权利要求I所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述柔性薄膜太阳能电池阵列与所述中间层ETFE气枕薄膜采用鸡眼锁扣连接。
4.如权利要求I或3所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述柔性薄膜太阳能电池阵列为纵阵列、横阵列、纵横阵列或辐射阵列。
5.如权利要求I所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述ETFE气枕为平面矩形、方形、菱形或圆形。
6.如权利要求I所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述支撑结构为钢结构或铝合金材料。
7.如权利要求I所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述第一、第二气室与外界之间的压力差均为20(T300Pa。
8.如权利要求I或7所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述第一、第二气室之间的压力差绝对值为5(Tl00Pa。
9.如权利要求I所述的光伏一体化ETFE气枕建筑，其特征在于，所述第一、第二压力控制单元均含有鼓风机、压力传感器、风速仪和控制器。
全文摘要
本发明公开了一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，包括上层、中层、下层ETFE气枕薄膜、柔性薄膜太阳能电池、第一、第二压力控制单元、太阳能控制器、中央控制系统、支撑结构；其中，三层气枕薄膜依次相互连接成为具有两个气室的ETFE气枕，两个气室分别与第一、第二压力单元连接；ETFE气枕周边连接于支撑结构。柔性薄膜太阳能电池铺设在中层气枕薄膜上面，且连接成太阳能电池阵列，并连接到太阳能控制器；中央控制系统连接太阳能控制器及两个压力控制单元。本发明充分利用ETFE气枕和柔性薄膜太阳能电池的特点，本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑可广泛应用于工业与民用建筑的屋顶和立面。
文档编号E04D13/16GK102720311SQ20121019950
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者宋浩, 胡建辉, 陈务军 申请人:上海交通大学