[實用新型]一種基于室內外觀感設計的建筑一體化光伏光熱聯供組件

有效

• 申請號: 201820477165.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN208563680U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉煥明;黃迎春;魏濤
• 申請（專利權）人: 四川聚創石墨烯科技有限公司;劉煥明
• 主分類號: E04B2/88
• 分類號: E04B2/88;E04D13/18;H02S40/44
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 林輝輪;張玲

本實用新型涉及太陽能光伏光熱技術和建筑幕墻技術相結合的技術領域，提供了一種適宜垂直安裝作為建筑幕墻的基于室內外觀感設計的建筑一體化光伏光熱聯供組件。所述建筑一體化光伏光熱聯供組件由若干陽面長條單元和若干陰面長條單元組成。其中，所述陽面長條單元和陰面長條單元兩兩交錯地沿長邊拼接，形成折扇面型結構；其中，所述陽面長條單元面向陽光入射方向，所述陰面長條單元面向地面且可配色彩；所述陽面長條單元從陽光入射方向包括依次疊合的條狀的光伏元件和集熱元件,長條背面可配色彩。所述建筑一體化光伏光熱聯供組件能克服建筑師不接受建筑幕墻受限于現有建筑一體化光伏光熱聯供組件單調顏色的障礙。

技術領域

本實用新型涉及太陽能光伏光熱技術和建筑幕墻技術相結合的技術領域，特別涉及一種適宜垂直安裝作為建筑幕墻的基于室內外觀感設計的建筑一體化光伏光熱聯供組件。

背景技術

2017年全球年度總光伏裝機量超過80GW，中國預計全國人均光伏裝機量于2035年超過1000W和2050年超過2000W。當光伏供電發展為主流電源而平價儲電技術又未同步跟進時，間歇性的光伏發電會對沖擊電網穩定性和增加遠程輸電設施的實用成本，為了舒緩這些矛盾，全球光伏強國開始策劃在對供電需求高增長地域和地點依據日照實況合理配置分布式光伏發電。因為供電需求高增長地點往往是人口密度和樓宇廠房密度高的地點，而且普遍建筑能耗約占社會總能耗的1/3，把光伏發電融入建筑設計中的光伏建筑一體化是分布式光伏產業的必然發展。雖然光伏建筑一體化的意念早在本世紀前已有討論，但至今市場額度仍低，其發展主要受限于：(1)建筑設計講究包括窗體的外墻色彩與環境的反差與協調，建筑師不接受光伏組件的單調深沉色彩限制；(2)一般太陽能光伏組件轉化效率目前只有18％，光伏組件安裝為垂直幕墻時日照入射錯偏又再導致嚴重損失單位面積光伏組件的發電效率，低效采集太陽能未對抵消建筑高能耗產生關鍵影響；(3)缺乏由建筑室內設計考慮建筑一體化光伏窗體結構。

關于克服光伏組件的單調深沉色彩限制，2016年瑞士Ballif等發明在光伏組件表面貼半透光的光散射膜調校日照下光伏組件的色彩感觀，成功展示包括白色和任何色調的光伏組件[國際專利申請號PCT/EP2014/057615和美國際專利申請號US2016/0064577A1]。但這方案無可避免地降低太陽光轉化為電的效率和增加生產成本。

關于克服光伏組件安裝為垂直幕墻時的低太陽能使用效率，可參考其他在建筑物上采集太陽能的有效案例。目前日照強的地區廣泛使用屋頂太陽能熱水爐降減建筑能耗，太陽能熱水爐簡單利用金屬氧化物涂層吸光燒水，太陽能轉化率可達或超過60％，市場額量與目前光伏組件市場也相約。由于光伏電池生產成本與售價急劇下降，采用光伏電池吸收日照將18％轉為電能并結合太陽能熱水爐原理把剩余82％太陽能部份用于供熱，構成總太陽能利用率約75％的光伏光熱聯供組件確更適合高效采集太陽能來抵消建筑高能耗的綠色發展，但至今仍未有技術方案可克服建筑一體化的光伏光熱聯供組件幕墻的色彩感觀限制和日照入射錯偏的弊端。例如閆芳等于2018年獲授權題為“光伏光熱系統與建筑一體化安裝構件及安裝方法”的發明專利[CN 105674590B]只涉及光伏或光熱組件在建筑表殼的安裝而并非光伏光熱聯供組件融入包括外觀配色的建筑設計方法。此外，王璋元等題為“一種光伏光熱建筑一體化系統”[CN 103986414 B]的授權發明專利亦只涉及平板式熱交換器通過熱水管道及冷水管道與光伏光熱模塊連接，光伏光熱模塊通過蓄電池及逆變控制器與直流循環水泵連接等供電供熱的連接方法而并無討論建筑外觀色彩及優化光伏光熱模塊收集日照的效率優化。

關于缺乏由建筑室內設計考慮建筑一體化光伏窗體結構,例如彭晉卿等于2017年12月獲授權題為“一種新型可開閉半透明晶體硅太陽能雙層窗”[發明專利CN 206801373U；相同發明專利申請在審]只涉及采用被切割成條狀的“可見光透過率高”晶體硅電池片按間距串聯或并聯形成光伏串夾封于雙層玻璃的光伏窗體組件，這結構和其他采用“可見光透過率高”光伏電池片制備光伏窗體的要害缺點是實際組件太陽能光伏發電效率低于10％而難于普及為太陽能光建筑一體化發展低或負能耗建筑之應用。