CN101942892B - 与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用在建筑物中与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统。现有的光伏方阵与建筑屋面一体化后，势必造成光伏方阵的温度升高，从而直接影响了光伏发电系统的光电转化效率。本发明采用以下步骤形成：1)在建筑物的斜屋面保温层上铺设防水波形瓦，防水波形瓦的上方设有与屋面结构层连接的支架；2)在支架的顶面铺设光伏方阵，防水波形瓦与光伏方阵之间形成一空间，对该空间的前、后两侧面进行密封，使光伏方阵与防水波形瓦之间形成风道，风道的下方开有进风口，位于屋脊处的风道处设有拔风口。本发明提高了光伏发电效率，同时将光伏发电废热进行部分回收，达到了提高太阳能的综合利用效率、降低屋面温度及降低能耗的目的。

Description

与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统
技术领域
本发明涉及建筑节能、可再生能源利用领域，具体地说是一种应用在新建建筑或既有建筑中与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统。
背景技术
近年来，常规能源的日益短缺和环境污染的日益严重，全世界越来越关注清洁可再生能源的利用，随着光伏方阵(其为多个太阳能电池片组成的太阳能电池板，也称太阳能电池方阵或光伏组件)制造工艺的不断提高，光伏方阵的价格持续下降，且世界各国补贴力度仍在加强，在此背景下，提高光伏发电系统光电转化效率成为推进光伏发电系统应用的研究关键。光伏方阵在标准条件（AM1.5太阳光谱的辐照强度1000W/m2，电池温度25℃）下光电转化率为8%～17%，还有超过80%的太阳能未被利用，而且光伏方阵的温度对其发电效率有很大影响，理论研究表明单晶硅太阳能电池在0℃时的最大理论转化效率有30 %。在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时，其输出功率将下降，据相关文献研究表明，硅电池自身温度升高1℃，转化率下降约1%，而光伏方阵与建筑屋面一体化后，势必造成光伏方阵的温度升高，从而直接影响了光伏发电系统的光电转化效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统，其在位于建筑斜屋面上的光伏发电系统进行发电的同时，利用本发明的屋面风冷系统，以降低光伏方阵自身的温度，提高光电转化效率，同时达到夏季降低屋顶表面温度，减少空调能耗；冬季利用机械抽风回收的热空气，直接供建筑物作为提供采暖及新风使用。
为此，本发明采用的技术方案如下：与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统，其采用以下步骤形成。
1)在建筑物的斜屋面保温层上铺设防水波形瓦，解决屋面防水、渗漏雨水或光伏方阵下表面冷凝水等排放的问题，防水波形瓦的上方设有与屋面结构层连接的支架，所述的支架为金属支架或混凝土支架。
2)在支架的顶面铺设光伏方阵，防水波形瓦与光伏方阵之间形成一空间，对该空间的前、后两侧面进行密封，使光伏方阵与防水波形瓦之间形成风道，风道的下方开有进风口，位于屋脊处的风道处设有拔风口，在春、夏和秋季，进入风道内的空气与光伏方阵下表面进行对流换热，利用热压形成自然拔风，降低光伏方阵本身的温度；靠近屋脊处的支架上设有机械抽风管，在冬季利用机械设备抽取风道内的空气，降低光伏方阵本身的温度，同时将抽取的热空气为室内供暖。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：
上述的光伏方阵风冷系统，所述的光伏方阵通常布置在位于朝南的斜屋面上，充分利用太阳能；也可布置在位于朝北的斜屋面上，太阳能利用率相对低一些。
上述的光伏方阵风冷系统，屋脊处的支架高于两侧的支架，所述的拔风口开在高出部分的两侧，屋脊处的防水波形瓦上粘贴防水塑胶带，增加防水性能。拔风口开在侧面的拔风效果最好，因为风往往都是侧向吹的，对流换热速度快，能快速降低光伏方阵本身的温度。
上述的光伏方阵风冷系统，风道的进风口处和屋脊的拔风口处设置有防鸟格栅，防止鸟进入风道内。
上述的光伏方阵风冷系统，金属支架与多根固定锚栓的上端固接，固定锚栓的下端依次穿过防水波形瓦、屋面保温层和屋面找平层后固定在钢筋砼屋面上，通过固定锚栓将金属支架固定在屋面上；混凝土支架直接浇涛在屋面找平层上。
上述的光伏方阵风冷系统，光伏方阵的背面粘贴铝箔，利用铝箔传热效果较好的特点，可以加强通风空气与光伏方阵间的对流换热，达到快速降温的目的。
上述的光伏方阵风冷系统，机械抽风管的管壁上有多个小通孔或开口，风道内的空气通过小通孔或开口进入机械抽风管内，通过设置小通孔或开口的数量、间距来控制进风量及达到均匀通风的目的。
本发明具有以下有益效果：1)屋面建光伏发电系统较墙面可获得更丰富的太阳能资源，提高光伏发电量；2)防水波形瓦的使用，可保证屋面防水及排水，同时由于沿斜屋面敷设，波形瓦的波形空间可以利用热压达到加强自然通风的效果；3)铝箔的使用，可以加强通风空气与光伏方阵间的对流换热，达到进一步降温的目的；4)光伏方阵屋面风冷系统的工况分为自然拔风和机械抽风两种，在春、夏、秋季，由于外界太阳能辐射量较强，光伏电池板的发电量较大，同时电池板温度也较高，此时可利用热压进行自然通风，在冬季，利用风机进行机械抽风，降低光伏方阵温度的同时，获得的热空气直接供建筑物作为采暖及新风使用；5)本发明提高了光伏发电效率，同时将光伏发电废热进行部分回收，达到了提高太阳能的综合利用效率、降低屋面温度及降低能耗的目的。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的局部结构示意图。
图3为图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
如图所示的与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统，建筑物的斜屋面保温层1上铺设防水波形瓦2，防水波形瓦2的上方设金属支架3，金属支架3的顶面铺设光伏方阵4，其背面粘贴铝箔。光伏方阵4大部分设在位于朝南的斜屋面上，小部分设在位于朝北的斜屋面上；防水波形瓦与光伏方阵之间形成一空间，该空间的前、后两侧面进行密封，使光伏方阵4与防水波形瓦2之间形成风道5，风道的下方开有进风口51，屋脊处的金属支架高于两侧的金属支架，高出部分的两侧开有拔风口52，在春、夏和秋季，进入风道内的空气与光伏方阵下表面进行对流换热，利用热压形成自然拔风，降低光伏方阵本身的温度。靠近屋脊处的金属支架上设有机械抽风管6，机械抽风管的管壁上开有多个小通孔，在冬季利用机械设备抽取风道内的空气，降低光伏方阵本身的温度，同时将抽取的热空气为室内供暖。
屋脊处的防水波形瓦上粘贴防水塑胶带7，风道的进风口处和屋脊的拔风口处设置有防鸟格栅8。金属支架3与多根固定锚栓9的上端固接，固定锚栓9的下端依次穿过防水波形瓦2、屋面保温层1和屋面找平层10后固定在钢筋砼屋面11上，通过固定锚栓将金属支架固定在屋面上。
以上所述，仅是实现本发明的技术手段及本发明应用的实施方式，并非对本发明的技术方案及用途作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上技术手段及实施方式所做的简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统，其采用以下步骤形成：
1)在建筑物的斜屋面保温层(1)上铺设防水波形瓦(2)，所述防水波形瓦(2)的上方设有与屋面结构层连接的支架，所述的支架为金属支架(3)或混凝土支架；
2)在支架的顶面铺设光伏方阵(4)，防水波形瓦与光伏方阵之间形成一空间，对该空间的前、后两侧面进行密封，使光伏方阵与防水波形瓦之间形成风道(5)，风道的下方开有进风口(51)，位于屋脊处的风道处设有拔风口(52)，在春、夏和秋季，进入风道内的空气与光伏方阵下表面进行对流换热，利用热压形成自然拔风，降低光伏方阵本身的温度；靠近屋脊处的支架上设有机械抽风管(6)，所述机械抽风管的管壁上有多个小通孔或开口，在冬季利用机械设备抽取风道内的空气，降低光伏方阵本身的温度，同时将抽取的热空气为室内供暖；
屋脊处的支架高于两侧的支架，所述的拔风口(52)开在高出部分的两侧，屋脊处的防水波形瓦上粘贴防水塑胶带(7)。
2.根据权利要求1所述的光伏方阵风冷系统，其特征在于风道的进风口处和屋脊的拔风口处设置有防鸟格栅(8)。
3.根据权利要求2所述的光伏方阵风冷系统，其特征在于所述的金属支架(3)与多根固定锚栓(9)的上端固接，固定锚栓(9)的下端依次穿过防水波形瓦(2)、屋面保温层(1)和屋面找平层(10)后固定在钢筋砼屋面(11)上，通过固定锚栓将金属支架固定在屋面上。
4.根据权利要求2所述的光伏方阵风冷系统，其特征在于所述的混凝土支架直接浇涛在屋面找平层(10)上。
5.根据权利要求3或4所述的光伏方阵风冷系统，其特征在于所述光伏方阵的背面粘贴铝箔。
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