CN101892795A - 一种发汗传热式太阳能光伏光热联用窗 - Google Patents

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左然
刘强强
丁刚
苏文佳
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Abstract

本发明公开了一种兼具发电和供暖功能的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗。它将太阳能光伏电池、集热板和风机集成于同一窗户，实现建筑一体化，无需消耗任何常规能源，即可为建筑同时供电和采暖。该装置工作时，阳光照射到具有一定透光率的太阳能光伏电池表面(可以是以玻璃作为衬底的薄膜电池)，一部分太阳能被太阳能光伏电池转化成电能和热能，另一部分透过太阳能光伏电池，照射在集热板上，被集热板转化为热能。风机利用太阳能光伏电池产生的电能工作，将室内空气抽入气腔，太阳能光伏电池和集热板产生的热量共同加热气腔内的空气，最后热空气从发汗孔中流入室内，为室内采暖。在这一过程中，利用集热板上的密布发汗孔优化空气流道，通过发汗传热的方式提高了热效率，而且加快太阳能光伏电池的散热速度，提高了太阳能光伏电池的光电转换效率。

Description

一种发汗传热式太阳能光伏光热联用窗
一、技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术、太阳能空气集热技术和建筑一体化技术，特指一种将太阳能光伏电池和太阳能集热板结合，无需消耗任何常规能源，即可为建筑同时供电和采暖的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗。
二、背景技术
在太阳能应用领域，目前国内外市场化的产品主要是太阳能热水器和太阳能光伏电池，此外以空气作为介质的太阳能采暖产品也开始逐渐走进市场。其中太阳能采暖产品更多地用于冬季，具有一定的季节性，但热效率高；太阳能光伏电池可全年使用，但光电转换效率较低。另一方面，入射到太阳能光伏电池表面的太阳能辐射能只有一小部分转化为电能，其余大部分都转化为热能。
如果能够将这两种产品结合，并以窗户形式与建筑一体化，用太阳能光伏电池工作时产生的热量辅助加热空气，那么不但可以有效地利用该热量为建筑采暖，而且可以为太阳能光伏电池降温，提高光电转换效率。以此达到两种太阳能利用技术优势互补，全年高效利用太阳能的目的。
目前已有若干种太阳能热电联用的光伏窗或光伏幕墙，但未涉及用太阳能光伏电池和镀有光谱选择性吸收涂层的集热板联合加热空气介质，为建筑采暖，也未涉及如何优化设计空气流道，加强对流换热。以下为已有的相关专利：
专利“自然通风型太阳能光伏窗”(申请号：200820079074.9)提出在建筑南墙平行安装太阳能光伏电池板和Low-E玻璃，两者之间为空气流道，四个通风百叶分别装于它们的上下端，通过调整百叶的角度控制空气的流动。
专利“光电热一体化的双层光电幕墙”(申请号：200920014887.4)提出一种双层单元幕墙，该幕墙外层为光伏玻璃，内层为电热玻璃，夹层间装有起遮阳作用的电动遮阳百叶，电热玻璃可将电能转化成热能为室内供暖。
专利“一种具有隔热采暖功能的自然冷却光伏电池幕墙”(申请号：200720200369.2)提出通过隔离支撑平行安装光伏电池幕墙和幕墙，并形成风道，通过换向风口的切换实现换气和采暖功能。
三、发明内容
本发明提出一种兼具发电和供暖功能的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗。它将太阳能光伏电池、集热板和风机集成于同一窗户，实现建筑一体化，无需消耗任何常规能源，即可为建筑同时供电和采暖。发汗传热式太阳能光伏光热联用窗主要由太阳能光伏电池、集热板和风机三部分组成。其中太阳能光伏电池具有一定透光率(可以是以玻璃作为衬底的薄膜电池)，透光率根据采暖需求选定。集热板上布有发汗孔，表面镀有高吸收率、低发射率的光谱选择性吸收涂层。风机镶于集热板内，与集热板形成一个整体。太阳能光伏电池和集热板之间形成气腔。
本装置工作时，阳光照射到太阳能光伏电池表面，一部分太阳能被太阳能光伏电池转化成电能和热能，另一部分透过太阳能光伏电池，照射在集热板上，被集热板转化为热能。风机利用太阳能光伏电池产生的电能工作，将室内空气抽入气腔，太阳能光伏电池和集热板产生的热量共同加热气腔内的空气，最后热空气从发汗孔中流入室内，为室内采暖。在这过程中，利用集热板上的密布发汗孔优化空气流道，通过发汗传热的方式提高了热效率，而且加快太阳能光伏电池的散热速度，提高了太阳能光伏电池的光电转换效率。
四、附图说明
下面集合附图，对本发明作进一步说明。
图1是该窗户的结构示意图。
图2是集热板局部放大图。
图3是该窗户右视图。
图中所标部位分别为：1、太阳能光伏电池；2、集热板；3、气腔；4、发汗孔；5、风机；6、边框。
五、具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步说明。
阳光照射到具有一定透光率的太阳能光伏电池1的表面时，一部分太阳能被太阳能光伏电池1转化成电能和热能，另一部分透过太阳能光伏电池1，照射在集热板2上，被集热板2转化为热能。风机5工作时，将室内空气抽入气腔3，在气腔3中加热后，均匀地流经发汗孔4，最后进入室内，如此循环。在这一过程中，利用集热板2上的密布发汗孔4优化空气流道，通过发汗传热的方式提高了热效率，而且加快太阳能光伏电池1的散热速度，提高了太阳能光伏电池1的光电转换效率。

Claims (6)

1.一种发汗传热式太阳能光伏光热联用窗，该窗户由太阳能光伏电池(1)、集热板(2)、风机(5)等组成。其特征是：太阳能光伏电池(1)平行安装于集热板(2)前面，阳光先照射到太阳能光伏电池(1)，再透过太阳能光伏电池(1)照射到集热板(2)；太阳能光伏电池(1)和集热板(2)之间形成气腔(3)。
2.根据权利要求1所述的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗，其特征是：它将太阳能光伏电池(1)、集热板(2)集成于同一窗户，使窗户具备热电联供功能。
3.根据权利要求1所述的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗，其特征是：太阳能光伏电池(1)具有一定透光率，透光率根据用户的采暖需求选定。
4.根据权利要求1所述的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗，其特征是：集热板(2)上镀有高吸收率、低发射率的光谱选择性吸收涂层。
5.根据权利要求1所述的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗，其特征是：集热板(2)上布有用于优化空气流道、提高换热效率的发汗孔(4)。
6.根据权利要求1所述的发汗传热式太阳能光伏光热联用窗，其特征是：风机(5)镶于集热板(2)内，两者连为一体。
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