[發(fā)明專利]光伏相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110437726.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN102561547A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭昌海;黃瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B2/00
• 分類號(hào): E04B2/00;E04D13/18
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 王清義

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及太陽能光伏電池組件在建筑上安裝后的光電效率以及光伏板背面的熱利用問題，具體是設(shè)計(jì)一種通用型的光伏相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單易行的相變蓄熱材料和傳統(tǒng)建筑材料的結(jié)合，以及可調(diào)百葉和風(fēng)機(jī)的共同作用，控制光伏電池組件背面的溫度，提高建筑光伏發(fā)電效率。同時(shí)根據(jù)不同季節(jié)的氣候，通過百葉和風(fēng)機(jī)控制相變蓄熱墻體是否吸收和放出熱量，調(diào)整室內(nèi)熱舒適度。

背景技術(shù)

使用相變材料的首次嘗試可以追溯到20世紀(jì)40年代有關(guān)被動(dòng)式太陽能收集器的開發(fā)和建造。暫時(shí)存儲(chǔ)過剩的熱能，然后將熱能釋放給室內(nèi)。這項(xiàng)任務(wù)需要材料具有高度的導(dǎo)納能力（即能量存儲(chǔ)容量）。在基本構(gòu)造中可以使用具有蓄熱容量特別高的材料增加有效的熱能聚集。由于通常建筑材料導(dǎo)納能力較低，因此它們的效率也較低。在使用熱存儲(chǔ)方式時(shí)，如果不能改變物理狀態(tài)而又要獲得極大的熱量，那就需要特別重、表面積巨大的裝置。在這方面相變材料極有希望成為這種新型材料，因?yàn)檫@種材料可以在相對(duì)較小的溫度范圍內(nèi)，存儲(chǔ)較大的熱量，同時(shí)重量很輕。

相變材料應(yīng)用于建筑材料的研究始于1982年，20世紀(jì)90年代以相變材料處理建筑材料(如石膏板、墻板與混凝土構(gòu)件等)的技術(shù)開始發(fā)展起來。隨后，相變材料在混凝土試塊、石膏墻板等建筑材料中研究和應(yīng)用。1999年，國外又在墻板或輕型混凝土預(yù)制板、地板中使用相變材料，可以保持室內(nèi)適宜的溫度。

國內(nèi)對(duì)相變建筑材料的研究起步較晚，近兩年，北京廣域相變科技有限公司與國內(nèi)幾家頂尖的研究機(jī)構(gòu)合作研究相變材料的高效結(jié)合，共同研制相變材料微膠囊，將相變材料做成微膠囊再與建筑材料摻混，為相變材料在建筑保溫材料中的應(yīng)用開拓了更廣闊的天地。但是，相變材料微膠囊在建材方面仍存在一些問題，比如熱導(dǎo)率低，穩(wěn)定性不好，壽命短，與建筑材料不容易相容，可塑性差等。

與此同時(shí)，光伏建筑一直困擾于光伏電池板背面溫度過高而導(dǎo)致發(fā)電效率下降的問題。溫度對(duì)晶體硅PV組件和光伏陣列在發(fā)電效率和壽命方面的影響是眾所周知的。大多數(shù)PV陣列的光電轉(zhuǎn)換效率在很大程度上受溫度的影響，隨著工作環(huán)境溫度的升高，其效率會(huì)大大降低；同時(shí)PV的壽命也會(huì)縮短。

本技術(shù)針對(duì)相變材料、輕質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)以及光伏建筑面臨的效率和壽命問題，設(shè)計(jì)了一種光伏相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)，對(duì)太陽能高效利用和節(jié)能減排具有實(shí)用價(jià)值和創(chuàng)新意義。

發(fā)明內(nèi)容

本技術(shù)的目的在于提供一種光伏相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用模數(shù)制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)自行冷卻，對(duì)熱回收利用，并提高光電轉(zhuǎn)化效率。

本光伏相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)，包括光伏電池組件1、可調(diào)風(fēng)口百葉5-8、風(fēng)機(jī)9、可調(diào)遮熱百葉10和相變蓄熱節(jié)能墻板模塊12；可調(diào)遮熱百葉10安裝在光伏電池組件1和相變蓄熱節(jié)能墻板模塊12之間的空腔11處，引導(dǎo)空腔11內(nèi)的空氣流動(dòng)的風(fēng)機(jī)9安裝在空腔11內(nèi)或靠近空腔11口處；可調(diào)風(fēng)口百葉5在光伏相變蓄熱節(jié)能墻體的外側(cè)的上部，可調(diào)風(fēng)口百葉6在墻體內(nèi)側(cè)的上部，可調(diào)風(fēng)口百葉7在光伏相變蓄熱節(jié)能墻體的外側(cè)下部，可調(diào)風(fēng)口百葉8在光伏相變蓄熱節(jié)能墻體的內(nèi)側(cè)下部。

所述光伏電池組件形式不限，光伏電池組件與相變蓄熱節(jié)能墻之間的連接構(gòu)造根據(jù)光伏電池組件的具體形式（如有邊框、無邊框或薄膜等）而定，因此具有一定的靈活性。所述可調(diào)遮熱百葉位于光伏電池組件和相變蓄熱節(jié)能墻板模塊之間的空腔處，可調(diào)遮熱百葉的葉片可以成任意角度旋轉(zhuǎn)，遮擋熱輻射，控制不同季節(jié)下相變蓄熱節(jié)能墻板模塊是否吸收或釋放熱量。?所述可調(diào)風(fēng)口百葉根據(jù)不同的氣候條件，控制各個(gè)可調(diào)風(fēng)口百葉的開和關(guān)及其相應(yīng)的程度，從而控制光伏相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)的工作狀態(tài)。所述風(fēng)機(jī)位于光伏電池組件和相變蓄熱節(jié)能墻板模塊之間的空腔內(nèi)或者上述空腔上方或下方，主要引導(dǎo)空腔內(nèi)的空氣流動(dòng)。

所述相變蓄熱節(jié)能墻體系統(tǒng)，針對(duì)冬季（夏季）白天有太陽和沒有太陽以及冬季（夏季）夜間幾個(gè)不同的氣候條件，有相應(yīng)的工作狀態(tài)，能減少室內(nèi)冷/熱負(fù)荷，提高光伏發(fā)電效率，具體工作狀態(tài)如下：

對(duì)于冬季白天有太陽的時(shí)候，可調(diào)風(fēng)口百葉5和8關(guān)閉，可調(diào)風(fēng)口百葉6和7打開，可調(diào)遮熱百葉10打開。室外新鮮冷空氣從可調(diào)風(fēng)口百葉7進(jìn)入，經(jīng)空腔11加熱后從可調(diào)風(fēng)口百葉6進(jìn)入室內(nèi)。打開可調(diào)遮熱百葉10，相變蓄熱墻體開始吸收太陽輻射熱量并蓄能。

對(duì)于冬季夜晚或冬季白天沒有太陽的時(shí)候，四個(gè)可調(diào)風(fēng)口百葉5-8均關(guān)閉，可調(diào)遮熱百葉10關(guān)閉，減少蓄熱墻體向外輻射的熱損失。