[發明專利]一種使用相變材料的多功能太陽能墻體系統

在審

• 申請號: 202110362388.X
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113062494A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 季杰;柯偉;徐禮頡
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: E04B2/00
• 分類號: E04B2/00;H02J7/35;E04B1/70;E04B1/76;F24D3/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

1.一種使用相變材料的多功能太陽能墻體系統，其特征在于：包括由外向內依次設置的玻璃蓋板(1)、封閉空氣層(2)、光伏模塊(3)、吸熱板(4)、水管(9)、外空氣流道(5)、隔熱層(6)、內空氣流道(7)、相變材料(8)和墻體(10)，所述玻璃蓋板(1)位于墻體的最外側，材質為白玻璃，其在太陽光波段透過率為90％以上，用于讓更多的太陽輻照透過玻璃蓋板進入系統內部，同時起到保護內部組件的作用；所述封閉空氣層(2)位于玻璃蓋板(1)和光伏模塊(3)的中間，用于減少室外環境對光伏模塊(3)和吸熱板(4)溫度的影響；所述光伏模塊(3)使用的為單晶硅光伏電池，光伏電池的內外兩側都使用透明的聚氟乙烯復合膜，聚氟乙烯復合膜和光伏電池與聚氟乙烯復合膜和吸熱板之間都是通過乙烯-醋酸乙烯酯共聚物粘合，再將整體置于真空層壓機之間層壓成型，光伏電池在吸熱板上的覆蓋率為60％～80％，用于將部分太陽能轉化為電能，其標準發電效率達20％-30％；所述吸熱板(4)為涂有選擇性吸收涂層的鋁板，其吸收率高于0.9，發射率低于0.25，用以吸收太陽輻照，以使得系統在冬季具有集熱性能；所述外空氣流道(5)具有外流道上通風口(V1)、外流道下通風口(V2)、外流道通風上擋板(D1)和外流道通風下擋板(D2)；所述內空氣流道(7)具有內流道上通風口(V3)、內流道下通風口(V4)、內流道通風上擋板(D3)和內流道通風下擋板(D4)；空氣通過與吸熱板的對流換熱被加熱，在熱虹吸效應的作用下建立起了流道空氣與室內空氣的循環，從而保證了采暖季日間室內的被動采暖效果，在其余季節時，通過關閉流道通風擋板，流道內部的空氣層起到保溫與隔熱的作用；所述隔熱層(6)位于吸熱板與相變材料之間，厚度不低于5cm，添加隔熱層的作用在于引入了雙流道和多種運行模式，從而配合相變材料在采暖季發揮夜間持續采暖作用以及在夏季達到隔熱效果；所述相變材料(8)覆蓋在建筑南墻外墻的表面，在采暖季的日間以潛熱的形式儲存部分熱量并在夜間釋放，起到夜間持續室內供暖的效果；所述水管(9)為八根支路水管以及上下兩根集管組成，焊接在吸熱板背板，用于在非采暖季的日間制取熱水供日常生活使用，同時帶走光伏模塊(3)的部分熱量，降低其溫度從而達到提高光電效率的目的；所述墻體(10)的使用的材料為隔熱材料，其內部開有內流道上通風口(V3)和內流道下通風口(V4)，墻體起到的主要作用為隔熱；所述系統的上方設有室外上通風口(V5)、室外下通風口(V6)以及室外上通風擋板(D5)、室外下通風擋板(D6)，用以在夏季夜間打開，讓室外空氣流入內流道，以帶走相變材料的熱量。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述外空氣流道(5)和內空氣流道(7)的流道高度應為1.8m～2m，厚度為8cm～10cm，以保證熱虹吸力，所述外空氣流道(5)和內空氣流道(7)的上下通風口、通風上擋板和通風下擋板的尺寸均為30cm×15cm。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述相變材料(8)尺寸為4.5cm×3.0cm×1.5cm，在采暖季的白天相變材料將流道氣流的部分熱量以潛熱的形式儲藏起來，在夜間釋放以提供室內夜間持續采暖；在非采暖季吸收內流道空氣中的一部分熱量以達到隔熱的作用，降低建筑冷負荷。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：在冬季的日間模式時，外流道的外流道通風上擋板(D1)和外流道通風下擋板(D2)以及內流道的內流道通風上擋板(D3)和內流道通風下擋板(D4)全部打開，室外通風上擋板(D5)和室外通風下擋板(D6)保持關閉，此種模式下系統能夠實現的功能有發電和室內采暖。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：在冬季和過渡季的夜間模式時，內流道的內流道通風上擋板(D3)和內流道通風下擋板(D4)保持打開，外流道的外流道通風上擋板(D1)和外流道通風下擋板(D2)以及室外通風上擋板(D5)和室外通風下擋板(D6)保持關閉，此種模式下系統可實現的功能有保溫和室內夜間持續采暖。