CN101169283A - 具有透过体界面的太阳能建筑 - Google Patents

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Abstract

具有透过体界面包括坡屋面和外立面的太阳能建筑；透过体包括玻璃和聚光透镜；在透过体内侧配置有太阳能利用器件包括集热、光电转换、光传导和反射聚光器件。透过体及太阳能利用器件通常安装在专门设计的框架上。本发明将太阳能利用可与建筑相结合，事半功倍。实施平改坡时，在获得坡屋面效果和造价少量增加前提下，可长期免费获得巨量的太阳热能。与用瓦的坡屋面相比：其重量大幅减轻，其热损也可大幅降低。透过体、集热器和光电池的安装维修可不要去建筑物外部进行，方便又安全。还以附图形式给出两个实施例包括一座具有平板玻璃透过体1界面和透过体1内侧配置平板吸收体3的太阳能平改坡建筑。

Description

具有透过体界面的太阳能建筑
技术领域
本发明涉及具有透过体界面的太阳能建筑。
背景技术
现有的太阳能利用装置包括太阳能集热、光电转换和光传导装置多是在建筑物完成后再另行安装，这种做法效率较低。也有一些关于将太阳能产品设计成一个建筑物构件的尝试，譬如一种称作太阳能瓦的光电转换装置，但这只是光电产品的瓦片化，其目的性不明确。将太阳能利用与建筑物相结合可起到事半功倍的效果，但这方面的工作还刚开始。
发明内容
本发明的目的是要提供具有透过体界面的太阳能建筑。
本发明的目的这样实现：在建筑物上设置固定的透过体界面建成具有透过体界面的太阳能建筑，这些界面包括坡屋面和外立面。透过体包括玻璃和聚光透镜。相邻的透过体具有至少一维平滑的表面，在透过体内侧配置太阳能利用器件包括自带盖玻璃和透镜聚光器件的太阳能利用器件譬如集热器件、光电转换器件、热电转换器件、光传导器件、反射聚光器件及隔热防尘部件并可从建筑物内部对太阳能利用器件进行拆解和安装。透过体及太阳能利用器件通常安装在专门设计的框架上譬如将透过体粘接于框架上并胶粘密封。这些框架可由混凝土预制件、金属型材、塑料型材及其它材料构成。太阳能利用器件可以自带盖玻璃，其所连接各种管道、电缆和光缆可与框架一体设计制作。一维平滑的透过体包括百合窗帘状的透过体或锯齿状透过体，它们适用于南立面配套反射聚光板的设计。
本发明的有益效果包括：太阳能利用与建筑相结合，事半功倍。特别是实施平改坡时，利用本发明建造带透过体的坡屋面并在透过体内侧安装太阳集热器，在获得坡屋面效果和造价少量增加前提下，可长期免费获得巨量的太阳热能。与用瓦的坡屋面相比：其重量大幅减轻，可小于23kg/m2；其热损也可大幅降低，特别是透过体采用真空玻璃时，其热损可减小到大约4w/(m2Δ℃)。透过体、集热器和光电池的安装维修可不要去建筑物外部进行，方便又安全。平滑的透过体外表面方便机器清洗。采用聚光透镜透过体和聚光太阳能利用器件时可在集热发电的同时提供室内采光。
以下结合附图和实施例进一步进行说明。
附图说明
图1是一座具有平板玻璃透过体界面和透过体内侧配置平板吸收体的太阳能平改坡建筑结构示意图。
图2是一座具有平板玻璃和一维菲涅尔透镜透过体外立面并在透镜内侧配置聚光光电池的太阳能建筑的立面部分结构示意图。
具体实施方式
图1给出本发明的一个实施例，一座具有平板玻璃透过体界面和透过体内侧配置平板吸收体的太阳能平改坡建筑。图中，平板玻璃透过体1粘接于框架2上。在平板玻璃透过体1的内侧，配置有太阳能集热器的管板吸收体3和底板4。在吸收体3和底板4之间填充有绝热材料。框架2与钢结构网架5连接以获得支撑，结构网架5安装在后立面6及原建筑物的天面上。这个太阳能平改坡建筑的工作原理为：阳光穿过平板玻璃透过体1，在管板吸收体3上变为热能并通过介质和管道传送到蓄热水箱8。在坡屋面下的新增空间则具有良好的保温性。
图1实施例采用整体向阳坡面设计，其集热面积比对称的坡屋面的大一倍。有时也可以采用向阳坡屋面较大背阴坡屋面较小的不对称设计。图1实施例的网架5、框架2及平板玻璃透过体1还可以设计成向外凸起的形状或多面体形状，以获得更好的结构性能和更大的内部空间。对于有冰雹地区，天面透过体可以采用钢化玻璃；对于严寒地区，透过体可以采用真空玻璃或真空钢化玻璃。另外，还可以在集热器件的平板吸收体上设置向前凸出并嵌有弹性管道的槽道。这样对弹性管道进行检修时，只要取下集热器的底板和保温层就行。这种可拆卸的集热器底板找平方便，能使内墙面达到较高的平整度和外观质量。
图2给出本发明的另一个实施例，一座具有平板玻璃和一维菲涅尔透镜透过体外立面并在透镜内侧配置聚光光电池的太阳能建筑的立面部分。图中，框架2具有位于同一平面或曲面上的横向连接条杆11和内凹的竖向条杆12。平板玻璃9和菲涅尔透镜透过体10粘接于框架2的横向连接条杆11上并具有平滑的表面。在菲涅尔透镜透过体10的内侧配置有聚光光电池13。聚光光电池13与换热器件14低热阻连接并通过换热器件14与跟踪驱动机构相连接。这个具有平板玻璃和一维菲涅尔透镜透过体外立面并在透镜内侧配置聚光光电池的太阳能建筑的工作原理为：直射阳光穿过菲涅尔透镜透过体10汇聚于聚光光电池13上，使聚光光电池13产生电流并且温度迅速升高。电流通过电缆输出；热能通过换热器件14换热后带走。随着太阳高度角和照射角的变动，聚光光电池13也在跟踪驱动机构的驱动下移动跟踪太阳光包括调整光电池的倾角。在这过程中，漫射光则会穿过透明防尘板15进入室内使室内保持一定亮度。框架2上竖向条杆12采用内凹的设计，可减少框架2对透镜10折射光的庶挡获得更多的电能。框架2上的平板玻璃9如用于居室的窗户配置则内侧不配置太阳能利用器件。
从图2实施例的房间内向外看，具有相当于使用百合窗帘的效果。需要时可在图2实施例外立面的内侧使用隔热部件或墙体材料，这时漫射光将被庶挡，同时室内的热损也将大大减少并可形成典型的居室内墙。
图2实施例中的聚光光电池10与非聚光光电池比，产的电能更多。又因为相对于平面光电池的两维分布参数性质，一维聚光光电池属于一维集中参数器件，其所需要的换热器件制造更方便、热能的品位更高。所以，聚光电池不仅可获得大约15％以上比平面光电池更高的光电转换效率，还容易获得60％以上高品位的热能提供给建筑物，而其造价却比平面光电池低得多。
图2实施例中的聚光光电池13也可以换成吸收体。这时，就构成一个聚光太阳集热器系统，这种集热器的集热温度和效率都比较高，造价却较低。

Claims (7)

1.具有透过体界面的太阳能建筑，这些界面包括坡屋面和外立面；透过体包括玻璃和聚光透镜；相邻的透过体具有平滑的表面，在透过体内侧配置有太阳能利用器件包括集热器件、光电转换器件、热电转换器件、光传导器件、反射聚光器件及隔热防尘部件并可从建筑物内部对太阳能利用器件进行拆解和安装；透过体及太阳能利用器件通常安装在专门设计的框架上，这些太阳能利用器件还连接各种管道、电缆和光缆并可以自带盖玻璃和透镜聚光器件，其特征在于：含有透过体界面，在透过体内侧配置有太阳能利用器件包括自带盖玻璃和透镜聚光器件的太阳能利用器件譬如集热器件、光电转换器件、热电转换器件、光传导器件、反射聚光器件及隔热防尘部件。
2.根据权利要求1所述的太阳能建筑，其特征在于含有固定的、至少一维平滑的透过体界面。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能建筑，其特征在于安装透过体的框架含有位于同一平面或曲面上的横向连接条杆和内凹的竖向条杆。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能建筑，其特征在于含有与管道、电缆和光缆一体设计或制作的框架，框架上安装有透过体或太阳能利用器件。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能建筑，其特征在于含有多面体状的框架或透过体。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能建筑，其特征在于集热器件的平板吸收体含有向前凸出并嵌有弹性管道的槽道。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能建筑，其特征在于含有与聚光式光热或光电转换器件相连接的换热器件及跟踪驱动机构。
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PB01 Publication
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