CN218976645U - 用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶 - Google Patents

用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，包括安装在屋顶的上层面板、下层面板，上层面板上设置有太阳能电池板，上层面板、下层面板之间形成下风道；上层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第一延伸部，下层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部围成连通下风道的上风道；下层面板屋檐端设置连通下风道及室内的下通风口，下通风口安装有下风阀；下层面板屋脊端设置连通下风道及室内的上通风口，上通风口安装有上风阀，上风阀打开到位后，下风道与上风道断开，屋檐侧通风口处安装有屋檐侧风阀，本实用新型充分利用了自然对流的原理，能够在阳光较充足时实现对室内通风、保温、加热及太阳能电池的散热。

Description

用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶
技术领域
本发明涉及一种用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶。
背景技术
光伏建筑一体化（building intergated photovoltaics, BIPV）是一种将光伏发电组件与建筑相结合的技术。其中光伏板除了用来进行光电转换外，也充当建筑的立面或屋顶的建筑材料。如果光伏板产生的热量被进一步利用，则这种技术可称为BIPV/T(T代表Thermo)技术。
现有技术中,太阳能电池的效率不高，发电的同时有大量废热产生。目前的BIPVT***主要是利用废热来加热空气或水，以供建筑使用。也有一些研究或专利尝试利用废热来加热空气用以通风，或用以保温屋面。如专利CN215858681U。
现有技术存在以下问题：第一，其通风散热设计只能用于太阳能电池片自身的通风散热，而无法用于建筑的室内通风，且通风散热效果并不好；第二，在寒冷季节其虽然形成“保温屋面”，但无法进一步利用太阳能电池产生的废热给建筑室内提供热空气，且电池温度可能过高，导致发电效率下降。
发明内容
本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶。
本实用新型解决技术问题所采用的方案是，用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，包括上下间隔安装在屋顶的上层面板、下层面板，上层面板、下层面板之间形成下风道；
所述上层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第一延伸部，所述下层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部围成连通下风道的上风道；
所述第一延伸部朝外的表面设有吸光涂层，或设置有太阳能电池板，第二延伸部朝外的表面打磨光滑，第一延伸部及第二延伸部内表面均涂覆有较大红外发射率的涂层；
所述上层面板上设置有太阳能电池板，下层面板上表面涂覆有较大红外发射率的涂层；
所述下层面板屋檐端设置连通下风道及室内的下通风口，下通风口安装有下风阀；下层面板屋脊端设置连通下风道及室内的上通风口，上通风口安装有上风阀，上风阀打开到位后，下风道与上风道断开；
下风道下端开设有与室外连通的屋檐侧通风口，屋檐侧通风口处安装有屋檐侧风阀。
进一步的，所述上通风口内安装有以利室内循环鼓风的抽风机。
进一步的，房屋的室内、室外均安装有温度传感器和风速传感器，室内安装有控制器，抽风机、各个温度传感器、各个风速传感器、各个风阀均与控制器电性连接。
进一步的，所述上层面板下表面涂覆有较大红外发射率的涂层。
进一步的，所述吸光涂层为深色或黑色涂料层。
进一步的，所述上层面板、下层面板之间经支撑件相连接。
进一步的，所述屋檐侧风阀与下风阀中只能择一打开。
进一步的，所述上风道上方设置或不设置遮挡板。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，充分利用了自然对流的原理，能够在阳光较充足时实现对室内通风、保温、加热及太阳能电池的散热。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本实用新型实施例的构造示意图；
图2为本实用新型实施例中通风模式下的状态示意图；
图3为本实用新型实施例中散热模式下的状态示意图；
图4为本实用新型实施例中加热模式下的状态示意图。
图中：1-上层面板；2-下层面板；3-第一延伸部；4-第二延伸部；5-下风道；6-上风道；7-下风阀；8-上风阀；9-屋檐侧风阀；10-上风道内的支撑件；11-下风道内的支撑件；12-遮挡板；13-抽风机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1-4所示，用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，包括上下间隔安装在屋顶的上层面板1、下层面板2，上层面板与下层面板之间围设固接形成下风道5；上层面板与下层面板之间的夹角根据实际需要进行设计；优选的，上层面板和下层面板平行，或，上层面板采取使太阳能电池年发电量最大的角度。
所述上层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第一延伸部3，所述下层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第二延伸部4，第一延伸部与第二延伸部围成连通下风道的上风道6；第一延伸部与第二延伸部向上延伸的结构给空气出入口提供足够的高度差；上层面板与下层面板及第一延伸部与第二延伸两侧端部均封闭，以封闭风道侧部；
所述第一延伸部朝外的表面设有吸光涂层，或设置有太阳能电池板，第二延伸部朝外的表面打磨光滑，保持金属原本色泽，使其红外辐射发射率较小，第一延伸部及第二延伸部内表面均涂覆有较大红外发射率的涂层，增大红外辐射能力从而有效地向空气传热；
所述上层面板上设置有太阳能电池板，下层面板上表面光滑且涂覆有较大红外发射率的涂层；
所述下层面板屋檐端设置连通下风道及室内的下通风口，下通风口安装有下风阀7；下层面板屋脊端设置连通下风道及室内的上通风口，上通风口安装有上风阀8，上风阀朝风道内打开到位后，其阀片将翻转支撑在上层面板与下层面板之间即于下风道与上风道交接处阻断下风道与上风道的连通；
下风道下端开设有与室外连通的屋檐侧通风口，屋檐侧通风口处安装有屋檐侧风阀9。
在本实施例中，所述上通风口内安装有以利室内循环鼓风的抽风机，即在天气较寒冷时，将上下通风口打开，屋檐侧风阀关闭，则此时将形成一个半封闭的空腔，该空腔可使屋面保温，减少热量从屋面散逸。通过启动抽风机，则可进一步将热空气从下风道抽入室内，此时室内较冷的空气将从下通风口进入下风道，然后被太阳能电池背板加热，通过这种循环加热的方式逐渐升高室内空气温度，一定程度减少室内的加热需求。
在本实施例中，房屋的室内、室外均安装有温度传感器和风速传感器，室内安装有控制器，抽风机、各个温度传感器、各个风速传感器、各个风阀均与控制器电性连接，控制器可依据现有预设数值，根据收到的温度和风速数据来控制各风阀的开闭。
在本实施例中，所述上层面板下表面涂覆有较大红外发射率的涂层。
在本实施例中，所述吸光涂层为深色或黑色涂料层。
在本实施例中，所述较大红外发射率的涂层，可为增强红外辐射的材料层，也可为涂黑层，用于增大表面的红外辐射发射和吸收能力。
在本实施例中，所述上层面板、下层面板之间分别经支撑件10、11相连接，上层面板与下层面板端部，第一延伸部与第二延伸部端部经外框连接并封闭两侧部，形成风道。
在本实施例中，所述屋檐侧风阀与下风阀中只能择一打开。
在本实施例中，所述上风道上方设置或不设置遮挡板12。
本设计的工作原理基于“烟囱效应”；下风道、上风道中的空气吸热后会膨胀，从而密度降低，由于同等体积的热空气重力较小，因此受到的浮力将使得热空气上浮，在下风道、上风道的空气入口处产生的负压可以将外部空气吸入下风道、上风道。
当阳光照射在上层面板上的太阳能电池上时，除了小部分转化为电能外，大部分转化为热量；此时太阳能电池的背板温度将高于环境温度，部分热量将从背板传递给与之接触的空气，使之密度降低。这时如果下通风口是打开的，而上通风口和屋檐侧通风口是关闭的，则在下通风口将产生一个负压，此负压将导致室内空气从下通风口吸入下风道，在空腔中被加热后上浮，室内空气将由这种烟囱效应而源源不断地从室内进入下风道、上风道，最后从风道顶部的通风口离开，从而实现对室内的通风，如图2所示；当然，为了实现通风，室内需要开窗，比如由于太阳能电池通常布设在南面屋顶，室内可以打开北面的窗户，从而形成良好的对流。
如无须利用本设计对室内通风，则可以将上下通风口关闭，打开屋檐侧风阀，则从屋檐侧风阀进入空腔的空气，也可以对上层面板上的太阳能电池背板产生通风散热的效果，降低太阳能电池的温度，如图3 所示，从而比直接安装在屋顶的太阳能电池有更高的发电效率。
当天气较寒冷时，可将上下通风口打开，屋檐侧风阀关闭，则此时将形成一个半封闭的空腔，该空腔可使屋面保温，减少热量从屋面散逸。如果上通风口安装有抽风机，则可进一步将热空气从风道抽入室内，此时室内较冷的空气将从下通风口进入风道，然后被太阳能电池背板加热，如图4所示；通过这种循环加热的方式逐渐升高室内空气温度，一定程度减少室内的加热需求。
本设计的通风效应适用于阳光较充足而外界风速较小，室内无法依赖自然风通风时的情况；或自然风不稳定而室内出于某种原因需要较稳定的通风量时的情况。
本设计可以利用太阳能电池的废热对建筑室内进行通风，同时对于降低电池温度，提高发电效率有一定效果；如无须室内通风，本设计则也可利用室外气流对太阳能电池进行通风散热，从而提高电池的发电效率；本设计在寒冷天气可以利用太阳能电池产生的废热对室内空气进行循环加热，减少室内加热所需能耗。如室内无须热空气，本设计也可以起到对屋顶保温的作用，从而减少室内热量的散失。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：包括上下间隔安装在屋顶的上层面板、下层面板，上层面板、下层面板之间形成下风道；
所述上层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第一延伸部，所述下层面板的屋脊端垂直向上延伸形成第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部围成连通下风道的上风道；
所述第一延伸部朝外的表面设有吸光涂层，或设置有太阳能电池板，第二延伸部朝外的表面打磨光滑，第一延伸部及第二延伸部内表面均涂覆有较大红外发射率的涂层；
所述上层面板上设置有太阳能电池板，下层面板上表面涂覆有较大红外发射率的涂层；
所述下层面板屋檐端设置有连通下风道及室内的下通风口，下通风口处安装有下风阀；下层面板屋脊端设置连通下风道及室内的上通风口，上通风口处安装有上风阀，上风阀打开到位后，下风道与上风道断开；
下风道下端开设有与室外连通的屋檐侧通风口，屋檐侧通风口处安装有屋檐侧风阀。
2.根据权利要求1所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：所述上通风口内安装有以利室内循环鼓风的抽风机。
3.根据权利要求2所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：房屋的室内、室外均安装有温度传感器和风速传感器，室内安装有控制器，抽风机、各个温度传感器、各个风速传感器、各个风阀均与控制器电性连接。
4.根据权利要求1所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：所述上层面板下表面涂覆有较大红外发射率的涂层。
5.根据权利要求1所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：所述吸光涂层为深色或黑色涂料层。
6.根据权利要求1所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：所述上层面板、下层面板之间经支撑件相连接。
7.根据权利要求1所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：所述屋檐侧风阀与下风阀中只能择一打开。
8.根据权利要求1所述的用于建筑通风和供暖的双层光伏屋顶，其特征在于：所述上风道上方设置或不设置遮挡板。
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