一种基于光伏阵列的光伏建筑节能系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于光伏阵列的光伏建筑节能系统。


背景技术：

2.现代都市建筑外墙面积大，采光好，是分布式光伏组件很好的安装场所。然而行业内大家关注的重点都在光伏组件发电上，忽略了光伏组件和建筑的相互关系。光伏组件有个显著的短板就是发电效率会随着组件温度升高而降低，为了给组件降温，通常会将组件隔着建筑外墙一定距离安装，利用组件和建筑外墙之间的空气流动给组件降温，而当外界环境空气温度较高时组件降温效果势必大打折扣。同时这类光伏产品仅仅是建筑外墙的附属物，不能真正成为光伏建筑一体化产品(bipv产品)。光伏发电建筑外墙，发电只是其中一个功能，还要考虑外墙的隔热保温、防潮抗寒等建筑功能，而现有光伏发电建筑外墙都只有发电功能，导致建筑外墙该有的隔热、保温、防水处理还需要重新做，增加建筑成本；同时安装光伏组件和建筑外墙保温处理又互相牵制，若先安装光伏组件再做保温，施工难度大，反过来先做保温再安装光伏组件势必会破坏保温结构。另外，随着社会的快速发展，不可再生能源短缺的危机日益显著。自然界的能源取之不尽，用之不竭，因此开发一种利用自然能源用于冷却、发电、产热的光伏建筑节能系统很有必要。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于光伏阵列的光伏建筑节能系统，该光伏建筑节能系统能够将太阳能转化为电能给用电设备供电，同时利用风冷对bipv组件进行降温，并将热交换后产生的热风作为热源加热生活用水，从而达到节约能源的目的。
4.技术方案：本实用新型所述的基于光伏阵列的光伏建筑节能系统，包括由多个bipv组件组成的光伏阵列，光伏阵列内设有冷风风管和热风风管，光伏阵列的冷风风管通过冷风主管与位于地下室的抽风机i连接，光伏阵列的热风风管与带抽风机ii的热风主管连接，光伏阵列产生的热风在抽风机ii的驱动下进入空气源热泵中，空气源热泵将热风中的热量吸走给热交换水箱中的水加热，光伏阵列为室内用电设备供电。
5.其中，光伏阵列冷风风管的进风口和热风风管的出风口分别位于光伏阵列相对的两侧。
6.其中，所述bipv组件包括矩形框架，所述矩形框架四个侧边固定有铝塑板；还包括光伏面板、固定在光伏面板背面的散热板以及固定在矩形框架内的保温层；所述矩形框架内侧设有卡槽，光伏面板的边沿嵌入矩形框架的卡槽中；所述保温层内设有冷风管道和热风管道，冷风管道和热风管道横穿保温层且两个端部分别从矩形框架相对的两侧伸出，保温层在靠近散热板的一侧开有冷风通孔和热风通孔，冷风管道在对应开有冷风通孔的位置处设有开口，热风管道在对应开有热风通孔的位置处设有开口。
7.其中，所述散热板为金属散热板，所述散热板上分布有多个金属散热片，金属散热
片垂直于散热板设置。
8.其中，所述保温层为发泡聚氨酯保温层、挤塑板保温层、聚苯板保温层或岩棉板保温层中的一种。
9.其中，所述保温层在远离散热板的一侧涂抹有胶黏剂层。
10.其中，所述矩形框架为铝制框架，铝制框架设有四个倒角面，每个倒角面的底边上设有耳结构
11.其中，光伏阵列中，每个bipv组件均通过四个倒角边的耳结构与墙上的固定卯件固定连接；多个bipv组件呈阵列式排布，或呈单行排布，或呈单列排布；每行或每列bipv组件中，位于两个端部的bipv组件，其中一个端部的bipv组件，其内部的冷风管道一端封口，一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口，其内部的热风管道一端与热风主管连通，一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口；另一个端部的bipv组件，其内部的冷风管道一端带锥状连接头，一端与冷风主管连通，其内部的热风管道一端带锥状连接头，一端封口；位于中间的bipv组件，其内部的冷风管道和热风管道均为一端带锥状连接头，另一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口；相邻bipv组件通过上一个bipv组件的锥状连接头嵌入下一个bipv组件的槽口方式连接，相邻bipv组件冷风管道与冷风管道相连，热风管道与热风管道相连，形成光伏阵列的冷风风管和热风风管。
12.有益效果：本实用新型光伏建筑节能系统基于bipv光伏阵列构建而成，采用bipv光伏阵列作为光伏建筑外墙使用时，能够将太阳能转化为电能给用电设备供电，同时还能满足建筑外墙的建筑功能(隔热保温、防潮抗寒)；另外还能够解决现有光伏面板发电效率与建筑外墙保温存在相互制约的问题，其利用地下自然冷气给光伏面板降温，保证光伏面板的发电效率，同时将热交换后形成的热风作为热源用来加热生活用水、提供室内采暖，从而达到有效节约能源的目的。
附图说明
13.图1为bipv组件的正视图；
14.图2为图1的a
‑
a剖视图；
15.图3为bipv组件的爆炸图；
16.图4为保温层的结构示意图；
17.图5为固定卯件与防水盖的连接示意图；
18.图6为四个相邻的bipv组件通过固定卯件连接的局部放大图；
19.图7为呈阵列式排布的光伏阵列的结构示意图i；
20.图8为呈阵列式排布的光伏阵列的结构示意图ii；
21.图9为呈单行排布的光伏阵列的结构示意图；
22.图10为呈单列排布的光伏阵列的结构示意图；
23.图11为本实用新型光伏建筑节能系统的系统原理图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步说明。
25.如图11所示，本实用新型基于光伏阵列的光伏建筑节能系统，包括由多个bipv组
件23组成的光伏阵列25，光伏阵列25内设有冷风风管和热风风管，光伏阵列25的冷风风管通过冷风主管27上的抽风机i32将地下室的冷气抽入光伏阵列25中，光伏阵列25的热风风管与带抽风机ii33的热风主管26连接，光伏阵列25产生的热风在抽风机ii33的驱动下进入空气源热泵37中，空气源热泵37将热风中的热量吸走用来给热交换水箱35中的水进行加热，光伏阵列35为室内用电设备38供电。
26.如图1～6所示，其中，bipv组件23包括矩形框架14，矩形框架14四个侧边固定有铝塑板11(组件四个侧面采用质量更轻的铝塑板11围起来，能最大化减轻组件重量的同时保证组件的防水性)；bipv组件23还包括光伏面板15、固定在光伏面板15背面的散热板13以及固定在矩形框架14内的保温层3；矩形框架14内侧设有卡槽，光伏面板15的边沿嵌入矩形框架14的卡槽中；保温层3内设有冷风管道16和热风管道17，冷风管道16和热风管道17横穿保温层3且两个端部分别从矩形框架14相对的两侧伸出，保温层3在靠近散热板13的一侧开有冷风通孔2和热风通孔1，冷风管道16在对应开有冷风通孔2的位置处设有开口，热风管道17在对应开有热风通孔1的位置处设有开口，冷风管道16中的冷风进入腔体20流经散热板13及散热片12后带走光伏面板15产生的热量，经热风管道17抽走热气。散热板13为金属散热板，为增大散热效率，散热板13上分布有多个金属散热片12，金属散热片12垂直于散热板13设置。保温层3为发泡聚氨酯保温层、挤塑板保温层、聚苯板保温层或岩棉板保温层中的一种，保温层3在远离散热板13的一侧涂抹有胶黏剂层7，即在安装时，将建筑胶粘剂均匀涂抹在bipv组件23背面的隔热保温层3上。矩形框架14为铝制框架，铝制框架设有四个倒角面10，每个倒角面10的底边上设有耳结构9，bipv组件23的正负极电路线从倒角面10引出，整个矩形框架14的厚度(即bipv组件的厚度)视地域环境为45mm～100mm。bipv组件23自带隔热保温层，集发电、隔热保温、防潮抗寒于一体，降低夏天室内空调耗电量、冬天室内采暖压力，将建筑外墙保温施工与光伏组件安装同时进行，既缩短了工期也省掉了其他建筑外墙保护材料。
27.如图7～10所示，光伏阵列25由多个bipv组件23组成，多个bipv组件23呈阵列式排布(如图7～8所示)，或呈单行排布(图9所示)，或呈单列排布(如图10所示)；光伏阵列25中，每个bipv组件23均通过四个倒角边10的耳结构9与墙上的固定卯件19用螺栓连接固定，每个固定卯件19可供4块bipv组件23共用(如图6所示)，然后将4块bipv组件23倒角围成区域填充保温材料，并盖上防水盖18(如图5所示)，接着将整个bipv光伏阵列25中相邻组件23之间的缝隙用建筑防水填缝胶填充，同时连通相邻组件23的正负极电路线，多个组件串联后给外部用电设备供电。
28.其中，图7和图9中，每行bipv组件中，位于两个端部的bipv组件23，其中一个端部的bipv组件，其内部的冷风管道16一端封口，一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口，其内部的热风管道17一端与热风主管26连通，一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口；另一个端部的bipv组件，其内部的冷风管道16一端带锥状连接头，一端与冷风主管27连通，其内部的热风管道17一端带锥状连接头，一端封口；位于中间的bipv组件，其内部的冷风管道16和热风管道17均为一端带锥状连接头4，另一端设有与锥状连接头4相配合连接的槽口8(即冷风管道16伸出矩形框架14外的两个端部，其中一端带锥状连接头6，另一端设有与锥状连接头6相配合连接的槽口21，热风管道17伸出矩形框架14外的两个端部，其中一端带锥状连接头5，另一端设有与锥状连接头5相配合连接的槽口22)；相邻bipv组件通过将上一个
bipv组件的锥状连接头4嵌入下一个bipv组件槽口8的方式连接，锥状连接头4上还带有密封胶圈24，增加锥状连接头4与槽口8之间的连接气密性，相邻bipv组件冷风管道16与冷风管道16相连，热风管道17与热风管道17相连，形成光伏阵列25的冷风风管和热风风管，光伏阵列25冷风风管的进风口和热风风管的出风口分别位于光伏阵列25相对的两侧。也可以在每行bipv组件的冷风管道16与冷风主管27的连接处安装小风扇28，加速冷气进入光伏阵列25内部，每行bipv组件的热风管道17与热风主管26的连接处安装小风扇28，加速热气抽出。
29.图8和图10中，每列bipv组件中，位于两个端部的bipv组件23，其中一个端部的bipv组件，其内部的冷风管道16一端封口，一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口，其内部的热风管道17一端与热风主管26连通，一端设有与锥状连接头相配合连接的槽口；另一个端部的bipv组件，其内部的冷风管道16一端带锥状连接头，一端与冷风主管27连通，其内部的热风管道17一端带锥状连接头，一端封口；位于中间的bipv组件，其内部的冷风管道16和热风管道17均为一端带锥状连接头4，另一端设有与锥状连接头4相配合连接的槽口8(即冷风管道16伸出矩形框架14外的两个端部，其中一端带锥状连接头6，另一端设有与锥状连接头6相配合连接的槽口21，热风管道17伸出矩形框架14外的两个端部，其中一端带锥状连接头5，另一端设有与锥状连接头5相配合连接的槽口22)；相邻bipv组件通过将上一个bipv组件的锥状连接头4嵌入下一个bipv组件槽口8的方式连接，相邻bipv组件冷风管道16与冷风管道16相连，热风管道17与热风管道17相连，形成光伏阵列25的冷风风管和热风风管，光伏阵列25冷风风管的进风口和热风风管的出风口分别位于光伏阵列25相对的两侧。也可以在每列bipv组件的冷风管道16与冷风主管27的连接处均安装小风扇28，加速冷气进入光伏阵列25内部，每行bipv组件的热风管道17与热风主管26的连接处均安装小风扇28，加速热气抽出。
30.本实用新型建筑节能系统使用的bipv组件23采用风冷设计，冷气来源于建筑地下室、停车场，利用夏季地下室空气与地面较大温度差造成的天然冷气来为bipv组件23降温。安装于地下室的抽风机i32将冷气源源不断送入建筑外墙上的冷风主管27中(冷风主管27外包裹有隔热保温材料)，冷风主管27位于光伏阵列25一侧，冷风主管27与光伏阵列25内的冷风管道16相连，冷气流经组件内部吸热变成高温热气后由热风管道17排出，热风管道17排出的热气汇集于光伏阵列25另一侧的热风主管26中(热风主管26外也包裹有隔热保温材料)，热风主管26与楼顶的抽风机ii33相连，抽风机ii33将高温热气送入空气源热泵37中，热空气在被热泵吸收热量后就直接排放到外部空气中去了，空气源热泵37吸收热空气的热量，然后用这些热量去加热热交换水箱35中的生活用水，当热源温度越高，热泵效率越好，从而热泵耗电越少，热交换水箱35外也包裹着保温材料。光伏阵列25光照产生的电能供室内用电设备38使用，光伏阵列25光照和发电时产生的热量同样得到有效利用供室内生活热水及采暖需求，同时光伏阵列25具有的隔热保温功能又进一步降低室内冬夏季能源消耗。
31.本实用新型建筑节能系统中光伏阵列25的安装与排布：当目标建筑外墙做好砂浆找平及基础防水层之后即可安装bipv组件。在相邻bipv组件23四个倒角围成区域的合适位置往建筑混凝土内部打孔并安装防锈处理的金属膨胀固定卯件19，在bipv组件23背面保温层3上均匀涂抹建筑胶粘剂(也可涂抹在建筑外墙上)之后，将bipv组件23四个倒角底边的耳结构9与墙上的固定卯件19用螺栓连接固定，每个固定卯件19可供4块bipv组件23共用，在建筑外墙上依次从下往上安装bipv组件23。安装时每片bipv组件23一侧的锥状连接头4
插入相邻bipv组件23的槽口8中，相邻bipv组件冷风管道16与冷风管道16相连，热风管道17与热风管道17相连，同时连通组件的正负极电路线。然后将倒角围成区域填充保温材料，并盖上防水盖19，接着将整个bipv光伏阵列25中相邻组件之间的缝隙用建筑防水填缝胶填充，在安装bipv组件23时就要求尽量对其靠紧以减小缝隙。最后将光伏阵列25位于一侧的组件所有热风管道17与热风主管26连接并堵住所有冷风管道口，同样将将光伏阵列25另一侧的组件所有冷风管道16与冷风主管27连接并堵住所有热风管道口，即安装完成。