[發(fā)明專利]一種光伏一體化ETFE氣枕建筑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210199501.8
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102720311A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳務(wù)軍;宋浩;胡建輝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: E04D13/18
• 分類號: E04D13/18;E04D13/16
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏一體化ETFE氣枕建筑，屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏一體化建筑(BIPV)技術(shù)是近10年誕生的一種新建筑技術(shù)，具體是將光伏發(fā)電技術(shù)與建筑技術(shù)進行有機融合，利用太陽能這種綠色能源，減少熱量排放。但是，傳統(tǒng)的光伏一體化建筑技術(shù)采用剛性光伏電池應(yīng)用到剛性結(jié)構(gòu)屋頂，如小型的民用住宅、大型的公共建筑(機場航站樓、展覽館、高鐵站房)等。

ETFE氣枕是近10年發(fā)展起來的一種新型充氣膜建筑，主要應(yīng)用于體育場館(如“水立方”)等。由于ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜熱阻值低，具有95%以上透光率；因此，在充分享受陽光的同時也帶來了建筑熱設(shè)計的難題：夏天熱、冬天冷，而采用空調(diào)卻導(dǎo)致能耗升高。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，王雙軍、陳先明著的“水立方ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)技術(shù)”(化學(xué)工業(yè)出版社，2010.2)研究介紹了ETFE充氣膜系統(tǒng)集成技術(shù)，該技術(shù)包括ETFE充氣膜建筑、結(jié)構(gòu)、充氣系統(tǒng)、制作與施工等。王凱著的“ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與ETFE薄膜特性研究”(上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.11)研究介紹了ETFE充氣膜結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、壓力控制系統(tǒng)設(shè)計原理與設(shè)備選擇、ETFE氣枕高溫交變試驗以及ETFE薄膜材料性能力學(xué)試驗。沈輝、曾祖勤著的“太陽能光伏發(fā)電技術(shù)”(北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005)介紹了太陽能光伏發(fā)電的原理、系統(tǒng)構(gòu)成和應(yīng)用等。周南著的“柔性薄膜太陽能電池力學(xué)性能及其在膜結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究”(浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.1)研究介紹了薄膜光伏太陽能電池應(yīng)用張拉膜結(jié)構(gòu)的技術(shù)、試驗和分析。陳建著的“空間結(jié)構(gòu)屋面太陽能應(yīng)用及光伏屋面板開發(fā)研究”(浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.3)研究介紹了光伏電池應(yīng)用于大跨空間結(jié)構(gòu)屋面的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)之間的弱結(jié)合性，本發(fā)明提供一種將ETFE氣枕與柔性薄膜光伏相結(jié)合的新型光伏一體化ETFE氣枕建筑。其目的在于針對現(xiàn)有ETFE氣枕技術(shù)、光伏一體化建筑技術(shù)未涉及的技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)不足；利用薄膜光伏電池產(chǎn)生電供氣枕系統(tǒng)使用和建筑本身使用；同時，利用ETFE透光、薄膜電池半透光的特性，實現(xiàn)采光和防熱。因此，本發(fā)明的建筑體系可以滿足零能耗要求，符合可持續(xù)建筑概念。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種新型光伏一體化ETFE氣枕建筑，具體地，在利用ETFE氣枕作為屋面圍護建筑透光建筑效果之際，同時也增加其熱阻和降低能耗。本發(fā)明的光伏一體化ETFE氣枕建筑利用光伏發(fā)電新技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的屋頂和立面。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

一種新型光伏一體化ETFE氣枕建筑，包括三層ETFE氣枕薄膜、柔性薄膜太陽能電池陣列、第一壓力控制單元、第二壓力控制單元、太陽能控制器、中央控制系統(tǒng)、支撐結(jié)構(gòu)。

其中，所述三層ETFE氣枕薄膜為上層ETFE氣枕薄膜、中間層ETFE氣枕薄膜和下層ETFE氣枕薄膜。三層ETFE氣枕薄膜依次相互連接成為具有兩個氣室的ETFE氣枕；具體地，上層ETFE氣枕薄膜連接中層ETFE氣枕薄膜形成第一氣室，下層ETFE氣枕薄膜連接中層ETFE氣枕薄膜形成第二氣室。兩個氣室分別與第一壓力控制單元、第二壓力控制單元相連，并由第一壓力控制單元、第二壓力控制單元分別控制其氣室壓力。

在本發(fā)明的具體技術(shù)方案中，柔性薄膜太陽能電池鋪設(shè)在中間層ETFE氣枕薄膜上面，且柔性薄膜太陽能電池連接成柔性薄膜太陽能電池陣列，并連接到太陽能控制器。優(yōu)選地，柔性薄膜太陽能電池陣列與中間層ETFE氣枕薄膜采用雞眼鎖扣連接。

在本發(fā)明的較佳實施方式中，柔性薄膜太陽能電池為不銹鋼基底薄膜太陽能電池、聚酰亞胺基底等薄膜太陽能電池。更優(yōu)選地，柔性薄膜太陽能電池陣列布置為縱陣列、橫陣列、縱橫陣列或輻射陣列。

在本發(fā)明中，優(yōu)選地，ETFE氣枕為平面矩形、方形、菱形或圓形。

本發(fā)明所述的ETFE氣枕的周邊與支撐結(jié)構(gòu)相連接。優(yōu)選地，本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金材料。

在本發(fā)明的光伏一體化ETFE氣枕建筑中，中央控制系統(tǒng)與太陽能控制器相連接，且中央控制系統(tǒng)連接第一壓力控制單元、第二壓力控制單元。

本發(fā)明的第一壓力控制單元和第二壓力控制單元由中央控制系統(tǒng)控制。優(yōu)選地，第一壓力控制單元和第二壓力控制單元還各自含有鼓風(fēng)機、壓力傳感器、風(fēng)速儀和控制器。