CN103015646A - 一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，包括光伏遮阳板、新风换气装置以及控制开关。光伏遮阳板包括光伏电池板和带保温的防水外壳；新风换气装置设有上、下侧风道，隔开上、下侧风道的隔板中间装有由热电芯片和上、下端面的热管散热器构成热电模块，上、下侧风道内装有风机；光伏电池通过导线与热电芯片和控制开关相连，通过对控制开关的切换实现冬、夏工况的转换。本发明在新风机和遮阳一体化的同时实现光伏原地发电原地用电，实现全年对余热、余冷的回收利用，具有光电光热综合利用、系统效率高和装置结构紧凑的优点，具有良好的推广利用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种遮阳技术，尤其涉及一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置。
背景技术
在全球日益变暖的今天，建筑能耗中夏季空调的能耗占着重要部分。炎热的夏季,太阳辐射透过窗户直接进入室内的热量是造成室内过热或严重增加空调制冷负荷的主要原因，因此合理的遮阳是夏季隔热最有效的节能措施，同时也是最为立竿见影的节能方法。建筑遮阳反射和吸收了大部分的太阳能,避免太阳辐射热直接进入室内空间,有利于防止室温的升高和波动,对提高室内热舒适性,减少空调能耗发挥着重要作用。然而在冬季，遮阳对太阳能有一定的阻挡，特别是北方地区，遮阳会减少建筑对太阳能的有效利用。
与此同时，人的一生中大多数时间在住宅内度过，住宅室内的空气品质对人体的健康和经济有着重要影响，长期以来，我国住宅建筑大多采用分体空调，需要通过开启窗户来满足对新风的需求，这种方式难以有效地进行通风换气，同时对室内人体热舒适性和空调能耗有较大影响。因此，将太阳能光伏遮阳和新风系统结合，设计出一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，在炎热的夏季利用光伏遮阳减少建筑能耗的同时，利用光伏电池驱动风机及热电芯片制冷，实现原地发电原地用电，提高室内环境舒适性的同时也提高太阳能发电利用效率，同时利用室内排风对光伏电池板降温，提高发电效率；而在冬季克服传统遮阳装置在冬季对太阳能阻挡的缺陷，实现对太阳能的光热、光电综合利用，对于建筑节能有着重要意义，与此同时，也达到了通风换气的目的，改善了室内空气品质。
中国专利公开号CN201507078U，实用新型名称为：智能型太阳能遮阳板，该技术提出公开了一种智能型太阳能遮阳板，在遮阳的同时利用太阳能发电，实现了遮阳和发电的双重功效。中国专利公开号CN201809912U，实用新型名称为：光伏遮阳机构，该技术提出公开了一种光伏遮阳机构，该装置可随太阳位置的变化而不断改变光伏遮阳板的倾斜角度，使发电效率提高，具有遮阳和太阳能发电的双重功效。然而，这两种遮阳板仅仅利用光伏发电，并没有和建筑新风系统结合。
可以看出，上述方案虽然在一定程度上利用光伏板实现了遮阳和发电的功能，但都没有将遮阳和室内通风换气有效结合，在冬季都难以实现对太阳能的光电光热综合利用，夏季没有利用室内空气冷却光伏电池板、降低光伏电池温度、提高发电效率。与现有技术相比，本发明在冬季对光伏电池板余热回收利用，夏季在遮阳的同时利用室内排风降低光伏电池板温度，提高发电效率，新风换气装置设置成上、下侧风道的形式，使送、排风始终经过热电芯片的两端，降低其冷热端温差，提高了热电芯片的工作效率，全年实现对室内排风余热、余冷的回收利用。同时，本发明可实现太阳能原地发电原地用电，不需要储存在蓄电池中或者上网，也提高了太阳能的利用效率。
本发明不仅解决了建筑遮阳问题，降低建筑空调负荷，而且利用太阳能光伏发电驱动新风换气装置的运行，克服传统遮阳装置在冬季不能有效实现对太阳能光热利用的缺点；同时实现对室内空气的余热和余冷回收利用，实现对新风温度的有效控制；此外，该遮阳装置还可与室内窗帘有效结合，一方面，可以更有效的降低夏季进入室内的太阳辐射热，另一方面，室外遮阳与室内窗帘相结合美观大方，结构紧凑，减少了对建筑空间的占用。一言蔽之，本发明具有光电光热综合利用、系统效率高的优点，具有良好的推广利用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、成本低、高效节能的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置。所述装置包括光伏遮阳板、新风换气装置以及控制开关。光伏遮阳板包括光伏电池板和带保温的防水外壳，光伏电池板和保温防水外壳共同构成保温聚热通道，保温聚热通道的一端与室外相连，另一端通过突缩风口与新风换气装置相连；新风换气装置设有上、下侧风道，中间设置隔板，热电芯片和上、下端面的热管散热器构成热电模块并设置在隔板中间，上侧风道一端与室内连通，另一侧与保温聚热通道连通，下侧风道一端与室内连通，另一端与室外连通；通风风机分别安装在上、下风道内；光伏电池通过导线与热电芯片和控制开关相连，通过切换控制开关实现冬、夏工况的转换。
上述技术方案是基于以下技术思路：
夏季工况时，利用光伏遮阳板遮阳，以减少透过窗户直接进入室内的太阳辐射量从而避免造成室内过热或严重增加空调制冷负荷的现象；同时光伏电池驱动风机和热电片制冷，实现原地发电原地用电，提高了太阳能发电利用效率。室外新风由送风机输送掠过新风换气装置中下侧风道的热电芯片的冷端，降温后送入室内，室内排风由排风机输送掠过新风换气装置中上侧风道的热电芯片的热端，再由保温聚热通道带走光伏板背面热量后排至室外，在热电模块作用下，实现了对室内排风的余冷回收利用，降低了热电芯片两端的温差，提高了它的工作效率，并利用排风带走光伏电池板的热量，有效降低光伏电池板的温度，提高光伏电池的发电效率。
冬季工况时，光伏电池驱动风机和热电芯片制热，实现原地发电原地用电，提高了太阳能发电利用效率。在利用光伏遮阳板发电驱动新风换气装置工作的同时利用保温聚热通道聚热来预热新风，室外温度较低的新风经室外新风口进入到保温聚热通道，先由光伏电池板背面的预热，温度升高后由风机输送掠过新风换气装置的上侧风道，与新风换气装置上侧风道中的热电芯片的热端相连的热管散热器加热后送入室内；室内排风在排风机的作用下经过新风换气装置的下侧风道内的与热电芯片的冷端相连的热管散热器，实现对排风的余热回收后排至室外。
上述的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置安装在外墙窗户上侧，遮阳板成一定角度安装;通风风机为双向运转风机，通过改变输入电流方向，实现气流的正向和反向运转。通过对光伏遮阳装置控制开关的切换，实现冬、夏工况的转换，即通过控制开关转变热电芯片的电流方向，以使其原来的冷、热端互换，同时切换双向风机的方向，使送、排风机互换，从而夏季工况下的送风通道、室内外送风口分别转换成冬季工况下的排风通道、室内外排风口，排风通道、室内外排风口分别转换成冬季工况下的送风通道、室内外送风口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
首先，与传统的遮阳装置相比，本发明是综合利用太阳能光伏发电、光热利用与室内排风余能回收技术，集遮阳、新风换气于一体的装置。在遮阳的同时，利用太阳能发电驱动热电芯片来处理新风，提高室内环境的舒适性，装置结构紧凑，占用建筑面积少，且能很好的与建筑物结合，可实现原地发电原地用电。
其次，本发明在夏季工况下运行时，利用光伏遮阳板减少建筑能耗的同时，利用室内排风带走光伏电池板的热量，降低光伏电池板的温度，有效提高发电效率；
再次，本发明在冬季工况下运行时，在发电的同时利用保温聚热通道聚集光伏电池板产生的热量并用来预热新风，克服了传统遮阳装置冬季对太阳光阻挡的缺点、同时实现对太阳能的光热、光电综合利用，对于建筑节能有着重要意义；
最后，本发明不论是夏季工况还是冬季工况，室内排风和室外新风始终经过热电芯片的两侧，在利用热电芯片制热制冷以提高室内热舒适性的同时，也实现了对室内排风余能的回收，有效降低了热电芯片的冷、热端温度，提高了系统的效率。
综上所述，本发明是综合利用太阳能光伏发电、光热利用与室内排风余能回收技术，集遮阳、新风换气于一体的装置，具有综合能源利用效率高、系统节能和装置结构紧凑的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明冬季工况下的整体示意图
图3是夏季工况下图2中A-A的剖视图
图4是冬季工况下图2中A-A的剖视图
图例说明
夏季工况
1、光伏电池板 2、室外新风口
3、室外排风口 4、防水外壳
5、排风机 6、热电芯片
7、7′、热管散热器 8、室内排风口
9、室内送风口 10、送风机
11、突缩风口 12、送风通道
13、排风通道 14、隔板
冬季工况
1、光伏电池板 2、室外排风口
3、室外新风口 4、防水外壳
5、送风机 6、热电芯片
7、7′、热管散热器 8、室内送风口
9、室内排风口 10、排风机
11、突缩风口 12、排风通道
13、送风通道 14、隔板
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步描述。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，包括光伏遮阳板、新风换气装置以及控制开关。光伏遮阳板包括光伏电池板1和带保温的防水外壳4，光伏电池板与带保温的防水外壳所包围而成的通道为保温聚热通道。保温聚热通道的一端设有室外风口3，另一端通过突缩风口11与新风换气装置相连通；新风换气装置设有上侧风道和下侧风道，中间设置隔板14，上侧风道的一端设有室内风口8，另一端与通过突缩风口11与保温聚热通道相连通。下侧风道的一端设有室内风口9，另一端设有室外风口2。在上、下侧风道中分别装有通风风机5、10。热电芯片6和上、下端面的热管散热器7、7′构成热电模块并设置在隔板14中间，所述的热管散热器是金属肋片热管散热器。
本发明旨在提供一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，该装置核心特点为：光伏遮阳装置与建筑完美结合，结构紧凑，外表美观，具有传统遮阳装置的功能，且能与室内遮阳一体化；该装置不仅解决了建筑遮阳问题，降低建筑空调负荷，而且利用太阳能光伏发电驱动新风换气装置的运行，来提高室内热舒适性；该装置可实现原地发电原地用电，具有光电光热综合利用、系统效率高的优点。其工作原理如下：
1、夏季工况时
如图3所示，室外温度较高的新风在送风机10的作用下，从室外新风口2进入送风通道12，室外新风掠过热电芯片的冷端，与被热电芯片6冷端冷却了的热管散热器7′金属肋片进行对流换热，新风温度降低，然后经室内送风口9送入室内；室内温度较低的空气从室内排风口8进入到排风通道13，与排风通道内的热管散热器金属肋片进行对流换热，带走热电芯片热端的热量，降低了热电芯片两端的温差，提高了它的工作效率，然后经排风机5进入到保温聚热通道，室内排风在流经保温聚热通道时带走光伏电池板产生的热量，有效降低光伏电池板的表面温度，提高了光电转换效率，最后经室外排风口3排至室外。
2、冬季工况时
通过对控制开关的切换，转变热电芯片的电流方向，以使其原来的冷、热端互换，同时切换双向风机的方向，使送、排风机互换，从而夏季工况下的送风通道、室内外送风口分别转换成冬季工况下的排风通道、室内外排风口，排风通道、室内外排风口分别转换成冬季工况下的送风通道、室内外送风口。如图1和图4所示，室外温度较低的新风从室外新风口3进入到保温聚热通道，先由光伏电池板1的背面预热，温度升高，然后经送风机5进入送风通道13，室外新风掠过热电芯片6的热端，与被热电芯片热端传热了的热管散热器7对流换热，温度进一步升高，最终经室内送风口8送入室内；室内温度较高的排风经室内排风口9进入排风通道12，与排风通道内的热管散热器金属肋片进行对流换热，带走热电芯片冷端的冷量，降低热电芯片两端的温差，提高了它的工作效率，然后经排风机10从室外排风口2排至室外。
Claims (6)
1.一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，其特征在于，所述装置包括光伏遮阳板、新风换气装置以及控制开关。所述光伏遮阳板包含由光伏电池板（1）和带保温的防水外壳（4）共同构成的保温聚热通道；所述新风换气装置的上风侧道连通保温聚热通道及室内；所述新风换气装置的下风侧道（12）连通室内与室外；所述新风换气装置的上、下侧风道中均设有通风风机（5）、（10）；光伏电池通过导线与热电芯片（6）和控制开关相连，通过切换控制开关实现冬、夏工况的转换。
2.根据权利要求1所述的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，其特征在于，所述的光伏遮阳板包括光伏电池板（1）和带保温的防水外壳（4），光伏电池板和保温防水外壳共同构成保温聚热通道，保温聚热通道通过室外风口（3）和突缩风口（11）分别连通室外及新风换气装置。
3.根据权利要求1所述的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，其特征在于，所述的新风换气装置设有上、下侧风道，上、下侧风道中间设置隔板；热电芯片和上、下端面的热管散热器（7）、（7′）通过塑料螺钉固定夹紧后构成热电模块并镶嵌在隔板（14）中间；上侧风道一端与室内连通，另一侧与保温聚热通道连通，下侧风道一端与室内连通，另一端与室外连通。
4.根据权利要求1所述的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，其特征在于，所述的通风风机（5）、（10）为双向运转风机，通过改变输入电流的方向，实现送、排风机的切换；所述的控制开关与光伏电池（1）和热电芯片（6）相连接，通过切换控制开关实现冬、夏工况的转换。
5. 根据权利要求1所述的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，其特征在于，遮阳板以一定角度安装在外墙窗户上侧。实现原地发电原地用电、新风机和遮阳一体化的同时，夏季室内排风带走热电芯片热端的热量，降低热电芯片两端的温差，提高其工作效率；同时室内排风在通过保温聚热通道时带走了光伏电池板（1）所产生的热量，使光伏电池板温度降低，提高了光电转换效率。
6.根据权利要求1所述的一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，其特征在于，在冬季工况时通过回收光伏电池板（1）的余热来预热温度较低的室外空气；在遮阳和无动力换气的同时，利用了太阳能制热，以达到满足室内负荷的要求。
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