CN1944829A - 光伏被动采暖墙 - Google Patents

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光伏被动采暖墙包括：背部粘贴了光伏电池的玻璃板，两个冬季通风口，两个夏季通风口，集热墙，用于加速空气流道内空气流道的直流风机，光伏玻璃板安装在平行于集热墙的框架上，两个冬季通风口在集热墙的上下部开口，两个夏季通风口在空气流道的上下部开口，直流风机安装在冬季通风口、或空气流道内。本发明具有在传统被动采暖墙***的玻璃板的背面贴上光伏电池，通过玻璃板和墙体之间的空气流道内的空气流动带走光伏电池表面的热量，降低电池温度，提高电池发电效率，不仅具有发电和供暖功能，且使建筑外观更有魅力。

Description

光伏被动采暖墙
技术领域
本发明涉及一种用于被动式太阳房的光伏光热建筑一体化(BIPV/T)装置，属于太阳能利用领域。
背景技术
常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，所以各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。现有太阳能利用技术中，采用的比较多的是被动式太阳能采暖技术、太阳能热水利用技术以及光伏发电技术。其中，被动式太阳能采暖技术中的被动采暖墙(Trombe墙)有着结构简单，效率高，无需维持费用等优点，在过去的几十年内得到了广泛的应用并有了很多的改进方案。我国被动式太阳房发展较快，据1993年不完全统计，已推广500万平方米，主要分布在河北、辽宁、甘肃、内蒙古、青海和西藏等地农村，每平方米已有建筑面积在采暖期可节约20-40kg标准煤。以后又在许多城镇的住宅、学校等建筑中得到了推广，取得了显著的社会、经济效益。截止至2000年底，累计建成太阳房1000多万平方米。但是传统的被动采暖墙的集热墙外表面是涂黑的，由此导致的不美观极大的影响了其推广和应用。目前，在国内有一些和被动采暖墙结构类似的单一的光热利用专利，如CN96246221.7公开了一种窗台式太阳能采暖器，CN200420015805.5公开了一种太阳能采暖装置，CN200420069762.9公开了一种墙体构件式太阳能采暖器和CN02121378.X公开了一种太阳能采暖器。
而对于光伏发电技术来说，照射到光伏电池表面的太阳能80％以上并未转化为电能，而是转化为热能，使电池温度升高，导致电池效率下降，如果在光伏电池组件的背面，铺设流道，通过流体带走热量，在得到电能的同时，又可以充分利用没有转化成电能的那部分太阳能，提高能量的综合利用效率。
虽然专利CN03117401.9(光伏太阳能供暖器)同时利用了光伏和被动采暖墙技术，但是该专利仅在太阳能空气集热板上覆盖以小块光伏电池用于驱动配风箱内的风机，是两种技术的分别利用，并未将两者相互结合，取长补短。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种光伏被动采暖墙，它在传统被动采暖墙***的玻璃板的背面贴上光伏电池，通过玻璃板和墙体之间的空气流道内的空气流动带走光伏电池表面的热量，降低电池温度，提高电池发电效率，不仅具有发电和供暖功能，且使建筑外观更有魅力。
本发明的技术解决方案：光伏被动采暖墙，其特点在于：由背部粘贴了光伏电池的玻璃板，两个冬季通风口，两个夏季通风口，集热墙，用于加速空气流道内空气流道的直流风机以及用于遮挡集热墙的卷帘组成，光伏玻璃板安装在平行于集热墙的框架上，两个冬季通风口在集热墙的上下部开口，两个夏季通风口在空气流道的上下部开口，直流风机安装在冬季通风口、或空气流道内。
本发明的原理是：利用集热墙和光伏玻璃板吸热导致的空气流道内的热虹吸作用，驱动空气流道内的空气从下往上流动，从而实现在冬季给室内提供采暖，在夏季降低室内热负荷。
所述的光伏玻璃板的结构如下：在光伏电池两侧涂以聚乙烯-醋酸乙烯酯EVA(Ethyl Vinyl Acetate)，再正面覆盖以透过率＞0.9的高透过率低铁玻璃(含铁量低于0.02％)，背面覆盖以透明复合氟塑料膜(TPT，TedlarPolyester Tedlar)，最后置于真空层压机中层压成型。
所述的聚乙烯-醋酸乙烯酯EVA的厚度为0.3～0.8mm。
透明的复合氟塑料膜的总厚度为0.1～0.3mm。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明提出的光伏被动采暖墙装置，不仅能够充分利用有限的建筑面积，用光伏电池产生的电能向建筑物中的各种用电器供电或者给并网电网提供电力，而且可以在冬季提供室内采暖和在夏季减小室内热负荷，且结构简单，制造和安装方便，更加美观，有着极大的应用前景。通过对本发明测试结果表明：在冬季，带光伏被动采暖墙的测试热箱室内最高温度基本上都在20℃以上，与环境温度的最大温差可达20℃以上，与无光伏被动采暖墙的对比热箱最大温差可达7℃，日平均发电效率≥10％(多晶硅电池)。本发明可以全年使用，其投资小、寿命长、效益高。
附图说明
图1本发明的结构示意图；
图2为本发明的光伏玻璃板的制作工艺图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由背部粘贴了光伏电池的玻璃板3，冬季通风口6和7，夏季通风口8和9，集热墙11，用于加速空气流道12内空气流道的直流风机10以及用于遮挡集热墙的卷帘13组成，光伏玻璃板3安装在平行于集热墙11的框架上，和集热墙的距离为10-20cm，冬季通风口6在集热墙的上开口，冬季通风口7在集热墙的上开口，夏季通风口8在空气流道的上部开口，夏季通风口9在空气流道的上部开口，直流风机10可以安装在冬季通风口6内，或冬季通风口7内或空气流道12(本发明的图中为安装在冬季通风口6内)。
如图2所示，在光伏电池1两侧涂以EVA2，厚度以0.3～0.8mm为宜，再正面覆盖以高透过率低铁玻璃3，背面覆盖以TPT4，再将整体置于真空层压机中层压成型。
光伏电池1可以根据光伏电池覆盖率的大小，光伏电池的大小以及美观设计的要求，采用网格式分布，将集热墙11外表面涂以高吸收率的黑漆，更好的吸收太阳辐射，各光伏电池1之间可以以银丝连接，外表美观。
本发明的工作过程：
太阳能光电利用部分：光伏电池1发电，经过电力输出部分5输送到逆变器、室内用电器或电网，并在冬季采暖季节驱动直流风机10。
太阳能光热利用部分：
(1)在冬季采暖季节
将上风口6和下风口7打开，夏季通风口8和9关闭，被动采暖墙和室内房间构成一个通路，将集热墙11和光伏电池1吸收的热量带入室内，同时直流风机10被光伏电池1发出的电所驱动，增强被动采暖墙和室内房间的换热。
(2)在夏季通风季节
将冬季通风口6和7关闭，夏季通风口8和9关闭打开，被动采暖墙和室外空气构成一个通路，将集热墙11和光伏电池1吸收的热量排出到室外。同时卷帘13可以遮挡集热墙11，进一步降低室内热负荷。

Claims (8)

1、光伏被动采暖墙，其特征在于它包括：背部粘贴了光伏电池的玻璃板，两个冬季通风口，两个夏季通风口，集热墙，用于加速空气流道内空气流道的直流风机，光伏玻璃板安装在平行于集热墙的框架上，两个冬季通风口在集热墙的上下部开口，两个夏季通风口在空气流道的上下部开口，直流风机安装在冬季通风口、或空气流道内。
2、根据权利要求1所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：在所述的集热墙外还加有卷帘，用于遮挡集热墙，进一步降低室内热负荷。
3、根据权利要求1或2所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：所述的光伏玻璃板和集热墙之间的距离为10-20cm。
4、根据权利要求1或2所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：所述的光伏玻璃板的结构为：在光伏电池两侧涂以聚乙烯-醋酸乙烯酯，正面覆盖以透过率＞0.9的高透过率低铁玻璃，背面覆盖以透明复合氟塑料膜，最后置于真空层压机中层压成型。
5、根据权利要求4所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：所述的聚乙烯-醋酸乙烯酯的厚度为0.3～0.8mm。
6、根据权利要求4所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：所述的透明的复合氟塑料膜的总厚度为0.1～0.3mm。
7、根据权利要求4所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：所述的光伏电池1采用网格式分布。
8、根据权利要求1所述的光伏被动采暖墙，其特征在于：所述的集热墙11外表面涂以高吸收率的黑漆，更好的吸收太阳辐射。
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