CN106091478A - 一种基于建筑围护结构的光伏幕墙及余热热泵利用*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***，包括设置在建筑的外层上的墙体支架，建筑的顶部设有空气源热泵，墙体支架与建筑外层之间具有空隙，墙体支架的内侧面铺设有光伏幕墙，光伏幕墙的下方设有多个均通向空隙的空气进口，从而在光伏幕墙与建筑外层之间形成一空气隔层；光伏幕墙的上端设有与空气隔层连通的管道，管道的另一端连接至空气源热泵，管道设有阀门、测温控制***和引流风机，测温控制***与阀门联接。本发明通过光伏幕墙对建筑增加围护结构并保持光伏幕墙工作效率、充分利用光伏幕墙光电转换过程中产生的多余的热量通过空气提供给空气源热泵，获得更高的热泵制热工作效率。

Description

一种基于建筑围护结构的光伏幕墙及余热热泵利用***
技术领域
本发明属于太阳能利用***，尤其涉及一种通过空气源热泵提高能量利用效率的基于建筑围护结构的光伏幕墙及余热热泵利用***。
背景技术
近年来随着人民生活水平的提高和我国建筑业的快速发展，建筑耗能正在逐步提高到能耗总量的1/3以上。作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。我国节能工作起步较晚，能源浪费现象严重。因此，发展可再生能源的呼声越来越强烈。这种背景下，太阳能受到广泛关注。
将建筑围护结构与光伏建筑一体化有如下优点：1、减少建筑与外界的热量传递，减少建筑能量负荷，2、节省太阳能电池支持结构，替代屋顶、墙体等结构，3、有效利用建筑物垂直壁面，4、为建筑物提供自己的电力供应，节能经济。
但是光电建筑在实际运行中,光伏电池的光电转换效率会随着工作温度的上升而下降。如果直接将光伏电池铺设在建筑表面,光伏电池在吸收太阳辐射能的同时,工作温度迅速上升,会导致发电效率明显下降。同时对于大面积的光伏幕墙***,光伏幕墙及幕墙两侧和建筑物之间形成的封闭空间会因幕墙吸收太阳辐射能后产生温室效应,封闭空间内部淤积的大量热空气在热浮力作用下沿幕墙上升,若不及时将热空气排走,将会造成光伏幕墙顶端温度过高,不但会影响建筑室内热环境,还会严重影响光伏电池的发电效率。
太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用，主要以真空管式太阳能热水器为主。真空管式太阳能热水器依靠真空集热管把太阳能转换成热能。真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。随着城市的不断扩大，城市建筑逐渐高层化，屋顶面积已经不能满足所有用户太阳能热水器的布置，太阳能热水器逐步向南阳台方向发展。但是，由于真空管存在易碎，维护难等缺点，并不适合利用于高层建筑南阳台中。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种基于建筑围护结构的光伏幕墙及余热热泵利用***，可以解决通过光伏幕墙对建筑增加围护结构并保持光伏幕墙工作效率、充分利用光伏幕墙光电转换过程中产生的热能等问题。本发明主要是通过光伏幕墙与热泵，在进行光伏发电的同时，将光伏幕墙产生的多余的热量通过空气提供给空气源热泵，提高其工作效率。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***，包括设置在建筑的外层上的墙体支架，所述建筑的顶部设有空气源热泵，所述墙体支架与建筑外层之间具有空隙，所述墙体支架的内侧面铺设有光伏幕墙，所述光伏幕墙的下方设有多个均通向空隙的空气进口，从而在所述光伏幕墙与所述建筑外层之间形成一空气隔层；所述光伏幕墙的上端设有与所述空气隔层连通的管道，所述管道的另一端连接至所述空气源热泵，所述管道设有阀门、测温控制***和引流风机，所述测温控制***与所述阀门联接。
进一步讲，本发明中，所述墙体支架位于所述建筑的南面，所述光伏幕墙垂直地放置于建筑的南面用做建筑的围护结构，所述光伏幕墙产生的电能传输给建筑的用电设备。
所述引流风机的安装朝向为将空气隔层内的热空气抽入管道后并导入所述空气源热泵，所述空气源热泵为建筑提供热水供应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)利用空气传热性能差等特点，通过光伏幕墙与建筑主体间的空气隔层，可减少建筑与外界环境的换热速度，降低建筑能量负荷，同时还具有降噪音，减少墙体表面霜露的形成的功能。
(2)光伏电池板的光电转换效率易受温度影响，当其在外界正常工作时，若不及时导出热量，背板温度持续上升，极大降低光电转换效率。利用与建筑之间的空气携带热量并及时导出，可以降低工作时过高的温度，提高光伏效率。而且将光伏发电过程产生的热能加以收集利用，提高***整体的能量综合利用率。
(3)空气源热泵的工作原理为卡诺循环，以室外空气为冷源，室内空气为热源。在保持其他条件不变的情况下，冷源温度越高，热泵的COP越大。因此，采用该技术的空气源热泵能获得较外界环境温度更高的冷源温度，获得更高的热泵制热工作效率。
附图说明
图1为本发明基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***的侧面剖视图；
图2为图1所示***的正面视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
如图1和图2所示，本发明提出的一种基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***，包括设置在建筑9的外层上的墙体支架2，所述墙体支架2最好位于所述建筑9的南面，所述建筑9的顶部设有空气源热泵8，所述墙体支架2与建筑外层之间具有空隙，所述墙体支架2的内侧面铺设有光伏幕墙1，所述光伏幕墙1垂直地放置于建筑9的南面用做建筑的围护结构，并进行光电效应，所述光伏幕墙1产生的电能传输给建筑9的用电设备，本发明中将光伏幕墙1作为围护结构，可以建筑9的能量散失以及减少噪声等环境因素对建筑9的干扰，而且还减少了建筑9的能量负荷，所述光伏幕墙1的下方设有多个均通向空隙的空气进口3，从而在所述光伏幕墙1与所述建筑外层9之间形成一空气隔层10，用于空气进入的空气进口3的数量根据建筑9的实际情况决定；所述光伏幕墙1的上端设有与所述空气隔层10连通的管道7，管道7铺设的数量根据建筑9的实际情况而定，如图2所示，所述管道7的另一端连接至所述空气源热泵8，所述管道7设有阀门5、测温控制***4和引流风机6，所述测温控制***4与所述引流风机6和所述阀门5联接，所述测温控制***4用来监测管道7中的温度，并通过阀门5的开关以及引流风机6的功率来控制导入所述空气源热泵8的空气流量，所述光伏幕墙1在工作时，吸收太阳能，并有多余的热量使光伏幕墙1与建筑9之间空气隔层10内的温度升高，同时光伏幕墙1的温度也进一步上升，为了保持光伏幕墙1的正常工作效率，所述引流风机6的安装朝向是，所述引流风机6工作时将空气隔层10内的热空气抽入管道7后并导入所述空气源热泵8，所述空气源热泵8为建筑提供热水供应，从而使光伏幕墙1的温度降低，保持正常工作效率；所述空气源热泵8处空气的温度上升，根据逆卡诺循环定律，热泵COP上升，可以提升空气源热泵空调及空气源热泵热水器的能量利用效率。综上，本发明将建筑围护结构和光伏发电技术以及热泵技术有机的结合在一起
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***，包括设置在建筑(9)的外层上的墙体支架(2)，其特征在于，所述建筑(9)的顶部设有空气源热泵(8)，所述墙体支架(2)与建筑外层之间具有空隙，所述墙体支架(2)的内侧面铺设有光伏幕墙(1)，所述光伏幕墙(1)的下方设有多个均通向空隙的空气进口(3)，从而在所述光伏幕墙(1)与所述建筑外层(9)之间形成一空气隔层(10)；所述光伏幕墙(1)的上端设有与所述空气隔层(10)连通的管道(7)，所述管道(7)的另一端连接至所述空气源热泵(8)，所述管道(7)设有阀门(5)、测温控制***(4)和引流风机(6)，所述测温控制***(4)与所述阀门(5)联接。
2.根据权利要求1所述基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***，其特征在于，所述墙体支架(2)位于所述建筑(9)的南面，所述光伏幕墙(1)垂直地放置于建筑(9)的南面用做建筑的围护结构，所述光伏幕墙(1)产生的电能传输给建筑(9)的用电设备。
3.根据权利要求1所述基于建筑围护幕墙的光伏及余热热泵利用***，其特征在于，所述引流风机(6)的安装朝向为将空气隔层(10)内的热空气抽入管道(7)后并导入所述空气源热泵(8)，所述空气源热泵(8)为建筑提供热水供应。
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