CN103226174A

CN103226174A - 太阳能遮阳窗实验装置

Info

Publication number: CN103226174A
Application number: CN2013101682978A
Authority: CN
Inventors: 许淑惠; 杨国强; 孙东元; 倪武生; 吴梦阳; 席海明
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: CN103226174B

Abstract

本申请提供了一种太阳能遮阳窗实验装置，所述装置包括：底部安装万向轮的矩形构成底架，在底架的上部居中安装两根立柱，在两根立柱之间连接三道横梁，构成模拟的窗口和墙体，在两根立柱上安装滑轨，在每一根滑轨上，装有滑块，在两侧的滑块上装有滑动横梁，使滑动横梁可以沿滑轨上下移动；滑动横梁的平面上，设置两个铰链，铰链的另一端和太阳能电池板的边框连接，太阳能电池板通过销钉与支撑杆的一端铰接，支撑杆的另一端和下滑块铰接，这样，太阳能电池板可以实现角度调节，并能提到窗口的上方。本申请能实现采用太阳能电池板进行遮阳和强制通风以及采暖的各种工况实验。

Description

太阳能遮阳窗实验装置

技术领域

本发明属于太阳能应用技术领域，尤其涉及一种太阳能遮阳窗实验装置。

背景技术

采用太阳能对建筑物的夏季通风以及冬季采暖是节能减排的重要手段，专利200610140285.4公开了一种太阳能集热供暖的系统装置，它采用太阳能集热器、系统补水器、水道转换器、强制水循环器、辅助加热器、热媒集配器、散热器连接系统，实现太阳能热量收集提供室内采暖的目的。专利200720011624.9公开了一种利用太阳能辐射热供暖的房屋，在向阳房间的窗口外设有窗体支架，固定于墙体外侧、窗口的外围；玻璃幕墙，主体由中空玻璃制成，安装于窗体支架上，其与墙体的保温层形成的封闭空间作为热量采集区；温度传感器，设于热量采集区内，与一温度控制器的信号输入端相连；通风扇，其进风口设于热量采集区内，出风口通过一风管设于需要热风的房间，控制端与温度控制器的输出端相连。专利200420032091.9公开了一种太阳能集热供暖装置，包括太阳能集热器、采暖器，其特点是设有一个储液箱，用管路将太阳能集热器、贮液箱和采暖器连接起来，管路中设有止回阀、循环泵、截止阀、感温元件、热量计、温控阀、贮液箱内设有电加热器、浮动管换热器、泄液阀、膨胀管。所形成的闭路循环装置中充满传热介质。有生活用水管路和换热器相连接。专利01212837.6公开了一种利用太阳能作为主要能源的供暖装置，它包括加热器、与加热器依次相连的散热器、太阳能集热器，与加热器并联一储热器，储热器上的分流阀分别与散热器、加热器连接，太阳能集热器出口的三向分流阀分别与储热器、加热器、散热器连接，散热器出口的分流阀分别与三向分流阀、太阳能集热器连接。提高太阳能的应用水平需要经过各种实验研究以期不断改进并在建筑物上实现应用。现在城市高楼很多，要实现太阳能的实验受很多限制。

因而本领域技术人员急需解决的技术问题是：提供一种太阳能遮阳窗实验装置，可以移动到方便实验的场所，实现对太阳能装置的测试与实验。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种太阳能遮阳窗实验装置，可以移动到方便实验的场所，实现对太阳能装置的测试与实验。

为了实现上述发明目的，本申请提供了如下技术方案：

一种太阳能遮阳窗实验装置，包括：用四根方形钢管焊接而成的矩形构成底架，在底架的四角底部安装万向轮，在底架的上部居中安装两根立柱，在两根立柱之间连接上横梁，中横梁，下横梁构成框架。中横梁和下横梁之间安装双层玻璃，成为模拟的窗口，在玻璃上开多个孔并安装窗口风扇，中横梁和上横梁之间的空间以及下横梁与底架之间的空间用板封闭；在两根立柱上段，分别安装两根滑轨，并在窗口中间高度上设置挡块；在每一根滑轨上，分别装有下滑块和上滑块，在两侧的上滑块上装有滑动横梁，使滑动横梁可以沿滑轨上下移动；滑动横梁的平面上，设置两个铰链，铰链的另一端和太阳能电池板的边框连接；在太阳能电池板中部设置两个销轴座，并通过销钉连接两个支撑杆，两个支撑杆的另一端通过销钉和固定在下滑块的销轴座连接。

在滑动横梁的上侧面两侧，安装了两个动滑轮，在上横梁的上面一侧安装了定滑轮，钢丝绳的一端固定在上横梁的一边，绕过两个动滑轮，再向上穿过定滑轮，钢丝绳的另一端固定在手摇绞轮的卷筒上。

所述窗口的玻璃为单层或多层。

所述窗口风扇通过导线和太阳能电池板的电极连接。

有益效果

本申请提供的一种太阳能遮阳窗实验装置，可以移动到方便实验的场所，能够对太阳能遮阳效果以及强化通风、建筑采暖等工况参数方便地调节，实现对太阳能装置的测试与实验。

附图说明

图1是太阳能遮阳窗实验装置夏季工况正视图；

图2是太阳能遮阳窗实验装置夏季工况侧视图；

图3是太阳能遮阳窗实验装置冬季工况正视图；

图4是太阳能遮阳窗实验装置冬季工况侧视图。

其中，1是太阳能电池板，2是铰链，3是钢丝绳，4是动滑轮，5是定滑轮，6是窗口风扇，7是手摇绞轮，8是滑轨，9是万向轮，10是支撑杆，11是销钉，12是挡块，13是下滑块，14是上滑块，15是立柱，16是底架，17是上横梁，18是中横梁，下横梁19是，20是滑动横梁，21是销轴座，22是导线，23是玻璃。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请实施例的核心构思之一在于，在一个窗口模型的上方，安装一个太阳能电池板，通过机械装置能调节太阳能电池板的姿态，起到夏季遮阳并发电，冬季发电但不影响室内采光的目的。太阳能电池板的发电可以用于驱动玻璃上的窗口风扇转动，对室内进行机械通风或供暖。

参照图1所示的本申请的太阳能遮阳窗实验装置夏季工况正视图、图2所示的太阳能遮阳窗实验装置夏季工况侧视图，在本申请实施例中，所述太阳能遮阳窗实验装置，具体可以包括：

用四根方形钢管焊接而成的矩形构成底架16，在底架16的四角底部安装万向轮9，在底架16的上部居中安装两根立柱15，在两根立柱15之间连接上横梁17，中横梁18，下横梁19构成框架。中横梁18和下横梁19之间安装玻璃23，成为模拟的窗口，在玻璃23上开多个孔并安装窗口风扇6，中横梁18和上横梁17之间的空间以及下横梁19与底架16之间的空间用板封闭，并贴墙纸，设置为模拟的墙。

在两根立柱15上段，分别安装两根滑轨8，并在窗口中间高度上设置挡块12；在每一根滑轨8上，分别装有下滑块13和上滑块14，在两侧的上滑块14上装有滑动横梁20，使滑动横梁20可以沿滑轨8上下移动；滑动横梁20的平面上，设置两个铰链2，铰链2的另一端和太阳能电池板1的边框连接；在太阳能电池板1中部设置两个销轴座21，并通过销钉11连接两个支撑杆10，两个支撑杆10的另一端通过销钉11和固定在下滑块13的销轴座21连接，这样，当滑动横梁20向下移动时，下滑块13靠在挡块12上而固定，太阳能电池板1的自重使太阳能电池板1绕铰链2转动，从而实现角度变化。

在滑动横梁20的上侧面两侧，安装了两个动滑轮4，在上横梁17的上面一侧安装了定滑轮5，在窗户下面的模拟墙面上安装一个市售的手摇绞轮7，钢丝绳3的一端固定在上横梁17的一边，绕过两个动滑轮4，再向上穿过定滑轮5，钢丝绳3的另一端固定在手摇绞轮7的卷筒上。

所述窗口风扇6通过导线22和太阳能电池板1的电极连接。

当正向手工摇动手摇绞轮7，钢丝绳3被拉紧，通过定滑轮5和动滑轮4拉动滑动横梁20向上移动，使太阳能电池板1趋于竖直，从而调整太阳能电池板1的倾角，便于最好地接受阳光照射发电。

参照图3所示的本申请的太阳能遮阳窗实验装置冬季工况正视图、图2所示的太阳能遮阳窗实验装置冬季工况侧视图，当进一步正向手工摇动手摇绞轮7，钢丝绳3被拉紧，通过定滑轮5和动滑轮4拉动滑动横梁20向上移动，使太阳能电池板1直立于窗口的上方，这样在冬季遮阳窗不影响窗口的采光，太阳能电池板1仍能发电，可以用于室内通风或采暖。

本申请所提供的太阳能遮阳窗实验装置可以通过万向轮9任意移动，所以可以推到任意阳光照射良好的地方完成实验测试，并且可以改变窗口的玻璃结构以及风扇的连接方式，用于实验太阳能电池板用作遮阳以及太阳能电池板发电驱动风扇转动用于室内通风与供暖实验的不同实验项目。

本发明所述的一种太阳能遮阳窗实验装置的节能分析：

现以一建筑中的南向外墙的1.5m×1.2m（宽×高）双层中空玻璃窗为例，其中用于此外窗夏季遮阳及四季发电的太阳能电池板尺寸为1.7m×1m。

1．计算外窗的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷

以北京地区为列，根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中7.2.7中的式（7.2.7-4）和（7.2.7-5）计算得到表1的计算结果。

表1无外窗太阳辐射得热形成的逐时冷负荷

由表1中数据可算出有外遮阳比没有外遮阳空调冷负荷平均减少164.63W，每日遮阳按12小时计算，夏季年空调季取120天，共节省237.1kW·h的制冷量。空调的制冷系数取2.8，，共节约电能为84.8kW·h的电。发电煤耗取0.38kg标准煤/1kW·h，折合节省标准煤约为32.2kg/年。

2.太阳能电池板产生电能

北京地区水平面太阳总辐射年总辐射照量为5178.7MJ/(m²·年)，太阳能电池板的发电效率取15%，太阳能电池板发电量为366.8kW·h/年，将这部分能量用于供给太阳能集热墙排风扇进行通风换气。发电煤耗取0.38kg标准煤/1kW·h，折合节省标准煤为139.4kg/年。

采用本发明的实施例每年共计节约能源折合标准煤171.6kg。

以上对本申请所提供的一种太阳能遮阳窗实验装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种太阳能遮阳窗装置，其特征在于：包括用四根方形钢管焊接而成的矩形构成底架（16），在底架（16）的四角底部安装万向轮（9），在底架（16）的上部居中安装两根立柱（15），在两根立柱（15）之间连接上横梁（17），中横梁（18），下横梁（19）构成框架，中横梁（18）和下横梁（19）之间安装玻璃（23），成为模拟的窗口，在玻璃（23）上开多个孔并安装窗口风扇（6），中横梁（18）和上横梁（17）之间的空间以及下横梁（19）与底架（16）之间的空间用板封闭；在两根立柱（15）上段，分别安装两根滑轨（8），并在窗口中间高度上设置挡块（12）；在每一根滑轨（8）上，分别装有下滑块（13）和上滑块（14），在两侧的上滑块（14）上装有滑动横梁（20），使滑动横梁（20）可以沿滑轨（8）上下移动；滑动横梁（20）的平面上，设置两个铰链（2），铰链（2）的另一端和太阳能电池板（1）的边框连接；在太阳能电池板（1）中部设置两个销轴座（21），并通过销钉（11）连接两个支撑杆（10），两个支撑杆（10）的另一端通过销钉（11）和固定在下滑块（13）的销轴座（21）连接;在滑动横梁（20）的上侧面两侧，安装了两个动滑轮（4），在上横梁（17）的上面一侧安装了定滑轮（5），钢丝绳（3）的一端固定在上横梁（17）的一边，绕过两个动滑轮（4），再向上穿过定滑轮（5），钢丝绳（3）的另一端固定在手摇绞轮（7）的卷筒上。

2.如权利要求1所述的太阳能遮阳窗实验装置，其特征在于：所述窗口的玻璃（23）为单层或多层。

3.如权利要求1所述的太阳能遮阳窗实验装置，其特征在于：所述窗口风扇（6）通过导线（22）和太阳能电池板（1）的电极连接。