CN103669645A - 一种光伏相变墙体系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种光伏相变墙体系统及其实现方法，通过将光伏板贴在相变墙体的外侧，将其吸收的太阳能转化成电能，储存在与其相连的蓄电池内，储存的电能可以用于夏热冬暖地区夜间强制通风促进相变墙体放热以实现相变循环，从而克服了现有技术中由于光伏板表面温度升高，光伏板将光能转换成电能的转换效率低，以及相变循环不充分导致相变墙体调温能力低的问题。本发明的系统及方法可以更高效率的利用太阳能，同时促进相变墙体的相变循环，实现一种可以高效节能调温的光伏相变墙体，在低能耗甚至零能耗的情况下，为建筑室内空间提供合适的热舒适环境。

Description

一种光伏相变墙体系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及太阳能发电应用领域，尤其涉及的是一种光伏相变墙体系统及其实现方法。 

背景技术

太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。使用太阳能光伏材料取代传统建筑材料，可使建筑物本身成为一个大的能量来源，达到节能环保的效果。目前，太阳能光伏发电受限制的主要因素是太阳能的光伏板发电效率低，太阳能发电成本高。标准条件下硅电池的转换效率约为12%-17%，而实际应用中，太阳能电池的发电效率要低很多，仅有10%-15%。然而实验室中的硅太阳能电池的最大效率可以高达31%左右，产生这种现象的原因是太阳能电池表面温度的温度升高会使其发电效率降低，表面温度每上升1℃，太阳能电池的最大输出功率降低0.4%-0.5%。在现有的光伏建筑一体化(BIPV)技术中，光伏板可镶嵌或设计进外墙，通过位置、朝向等合理布置来提高发电效率，但没有从提高光伏板自身光能转换效率方面入手来更高效地利用太阳能。

相变材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。在相变温度附近，相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变墙体为在建筑的墙体中加入相变材料而成，现有的相变墙体可提高建筑的调温能力，通过相变材料在白天时通过从固态变成液态的过程来吸收及储存热量来降低周围的温度，晚上周围的空气温度降低后，相变材料从液态又变回固态，再把白天储存的热量释放出来，从而实现建筑节能。但在夏热冬暖的中国南方地区，全年高温时间长且夏季的昼夜温差较小，相变材料实际使用中会遇到相变材料白天吸热从固态变为液态，但在夜间由于环境温度较高，相变材料不能完全从液态变为固态，从而使相变墙体丧失了后续的对建筑的调温能力，从而在一定程度上降低了相变材料的节能效果。如果在夜间采用强制通风的方式将房间内的热量带走，使相变材料重新凝固而实现完整的相变循环来维持相变材料对建筑的调温能力。

因此，现有技术有待于进一步的改进。 

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于针对现有光伏板因升温光电转化效率低及现有相变墙体技术的中相变材料不能很好进行调温控制的缺陷，为用户提供一种可高效节能调温的光伏相变墙体系统及其实现方法。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种光伏相变墙体系统，其中，所述系统包括光伏板、相变墙体、蓄电池和电器设备；

所述光伏板，用于将其接收到的太阳能转换成电能，并将转换的电能储存在与其相连的蓄电池内；

所述相变墙体的外侧面与所述光伏板相连接，相变墙体从所述光伏板吸收热量；所述相变墙体中含有相变材料，所述相变墙体通过其中含有的相变材料来维持与光伏板相连接的墙面温度及室内温度恒定；

所述电器设备设置在室内，从与其相连的蓄电池中获取电能，用于所述相变墙体的强制通风或者室内调温。

所述的光伏相变墙体系统，其中，在所述光伏板与所述相变墙体之间还设置有导热粘结层。

所述的光伏相变墙体系统，其中，所述电器设备为通风设备或者空调设备。

所述的光伏相变墙体系统，其中，所述相变墙体由其中含有均匀分布的相变材料的混凝土墙体组成。

所述的光伏相变墙体系统，其中，所述相变材料为内部含有相变石蜡、表面使用树脂封装的相变陶粒。

所述光伏相变墙体系统的实现方法，其中，所述方法包括以下步骤： 

A、将光伏板与相变墙体的外侧面以及蓄电池相连接；光伏板将其接收到的太阳能转化成电能存储在蓄电池中；所述相变墙体的外侧面从所述光伏板吸收热量，并将其吸收到的热量储存在相变材料中，从而维持相变墙体外表面及光伏板的温度恒定；

B、将蓄电池与设置在室内的电器设备相连接，电器设备使用蓄电池中的电能用于所述相变墙体的强制通风或者室内调温。

所述的光伏相变墙体系统的实现方法，其中，在步骤A中还包括：在光伏板与相变墙体之间设置一导热粘结层。

所述的光伏相变墙体系统的实现方法，其中，所述相变墙体的制作方法为：

采用真空吸附的方式将相变石蜡吸入到相变材料中，使用树脂对相变材料表面进行封装；

将封装完成的所述相变材料作为混凝土的骨料加入搅拌的混凝土中，搅拌均匀后，浇筑成型。

所述的光伏相变墙体系统的实现方法，其中，所述相变材料为相变陶粒。

本发明提供的一种光伏相变墙体系统及其实现方法，通过将光伏板贴在相变墙体的外侧，并将其吸收到的太阳能转化成电能，储存在与其相连的蓄电池内，储存的电能可以用于强制通风促进相变墙体放热，从而克服了现有技术中由于光伏板表面温度升高，光伏板将光能转换成电能的转换效率低，以及相变循环不充分导致相变墙体调温能力低的问题。可以更高效率的利用太阳能来促进相变墙体的相变循环，实现一种可以高效节能调温的光伏相变墙体，在低能耗甚至零能耗的情况下，为建筑室内空间提供合适的热舒适环境。 

附图说明

图1为本发明提供的一种光伏相变墙体系统第一实施例的结构原理图。

图2为本发明提供的一种光伏相变墙体系统第二实施例的结构原理图。

图3为本发明提供的一种光伏相变墙体系统实现方法的具体实施例的步骤流程图。 

具体实施方式

本发明提供了一种光伏相变墙体系统及其实现方法。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示为本发明提供的一种光伏相变墙体系统第一实施例的结构原理图，如图1所示，所述系统包括光伏板1、相变墙体2、蓄电池3和电器设备4；

所述光伏板1，用于将其接收到的太阳能转换成电能，并将转换的电能储存在与其相连的蓄电池3内；

所述相变墙体2的外侧面与所述光伏板1相连接，从所述光伏板1吸收能量；所述相变墙体2中含有相变材料，所述相变墙体2通过其中含有的相变材料来维持与光伏板1相连接的墙面温度及室内温度恒定；

所述电器设备4设置在室内，从与其相连的蓄电池3中获取电能，用于所述相变墙体2的强制通风或者室内调温。

在具体实施过程中，在夏天时，当所述光伏相变墙体系统处于太阳光照射下，所述光伏板1接收太阳光，将太阳能转化成电能，所转化的电能通过与所述光伏板1相连的蓄电池3进行存储，并且光伏板1因为接收到太阳光所产生的热量可以直接通过热传导的方式传递给相变墙体2的外侧面，在相变墙体2中相变转化过程中，保证光伏板1上的热量可以及时的传递出去，使光伏板1底面温度恒定不至于因为温度过高导致光电转换效率过低，所述相变墙体2上的热量可以通过储存在墙体相变材料中，从而保证室内温度维持在一定的范围。

当光伏相变墙体系统在夜间时，电器设备4可以使用存储在蓄电池3中的电能对相变墙体2进行强制通风，促使相变墙体1放出热量，保证其内部的相变材料接下来的调温功能。所述电器设备4可以为通风设备，或者空调设备。

如果是在冬天，所述光伏板1接收太阳光，将太阳能转化成电能，所转化的电能通过与所述光伏板1相连的蓄电池3进行存储，并且光伏板1因为接收到太阳光所产生的热量可以直接通过热传导的方式传递给相变墙体2的外侧面，相变墙体2吸收到的热量可以通过其内侧面发出，即散发到室内，使室内维持在适宜的温度下。在晚上时，因为冬天晚上温度一般比较低，则夜间相变墙体2的温度很轻易的发出，相变墙体2可以维持一个比较好的调温功能，另存储在蓄电池3中的电能可以用于电器设备4提高室内温度使用，比如可以由空调设备进行室内调温使用。

为了更好的达到热量传递的效果，在上述第一实施例的基础上，如图2所示，本发明还提供了所述系统的第二实施例，即在第一实施例还可以做出以下改进：

在所述光伏板1与所述相变墙体2之间还设置有高导热粘结层5。所述光伏板设置成无边框形式，更易于使导热粘结层与光伏板和相变墙体相连接，并且所述导热粘结层采用导热硅胶片导热系数1.5w/(m·k)以上，导热能力比混凝土墙体强，用于填补光伏板1与相变墙体2之间的空隙，使得光伏板1上的热量可以更有效地传递给相变墙体2。

所述相变墙体2中含有均匀分布的相变材料。所述相变材料为内部含有相变石蜡、表面使用树脂封装的相变陶粒6。

所述相变材料为陶粒吸附相变石蜡后经过改性树脂封装得到的，相变温度为25℃，可大幅提高相变墙体2的调温能力。

在上述本发明提供的一种光伏相变墙体系统的基础上，本发明还提供了所述光伏相变墙体系统的实现方法，如图3所示，所述方法包括以下步骤： 

S1、将光伏板与相变墙体的外侧面以及蓄电池相连接；光伏板将其接收到的太阳能转化成电能存储在蓄电池中；所述相变墙体的外侧面从所述光伏板吸收能量，通过墙体中相变材料来维持与光伏板相连接的墙面温度及室内温度恒定；所述光伏板可以紧贴在相变墙体的外侧面上，便于将其板上的热量传递给相变墙体。

S2、将蓄电池与设置在室内的电器设备相连接，电器设备使用蓄电池中的电能用于所述相变墙体的强制通风或者室内调温。

在步骤S1中还包括：在光伏板与相变墙体之间设置一导热粘结层。

所述相变墙体的制作方法为：采用真空吸入的方式将相变石蜡吸入相变材料中，使用树脂对陶粒表面进行封装；然后将所述相变材料作为混凝土骨料加入搅拌的混凝土中，搅拌均匀后，浇筑成型，具体的，为了达到更好的调温效果，优选的，所述相变材料为相变陶粒。

本发明提供的一种光伏相变墙体系统及其实现方法，通过将光伏板与相变墙体进行连接，将其板上的热量直接传递给相变墙体，并且光伏板转化的电能进存储在蓄电池内，供相变墙体通风或者供室内调温使用，从而可以保证光伏板维持在一个比较低的温度，相变墙体也可以通过在晚间顺利将其热量发出，保持比较好的调温功能。本发明所述系统设计简单易行，更高效率地利用太阳能并利用太阳能来促进相变墙体的相变循环达到高效节能调温的目的，对节能建筑的进一步发展具有较大意义。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (9)

1.一种光伏相变墙体系统，其特征在于，所述系统包括光伏板、相变墙体、蓄电池和电器设备；

所述光伏板，用于将其接收到的太阳能转换成电能，并将转换的电能储存在与其相连的蓄电池内；

所述相变墙体的外侧面与所述光伏板相连接，相变墙体从所述光伏板吸收热量；所述相变墙体中含有相变材料，所述相变墙体通过其中含有的相变材料来维持与光伏板相连接的墙面温度及室内温度恒定；

所述电器设备设置在室内，从与其相连的蓄电池中获取电能，用于所述相变墙体的强制通风或者室内调温。

2.根据权利要求1所述的光伏相变墙体系统，其特征在于，在所述光伏板与所述相变墙体之间还设置有导热粘结层。

3.根据权利要求1所述的光伏相变墙体系统，其特征在于，所述电器设备为通风设备或者空调设备。

4.根据权利要求1所述的光伏相变墙体系统，其特征在于，所述相变墙体由其中含有均匀分布的相变材料的混凝土墙体组成。

5.根据权利要求4所述的光伏相变墙体系统，其特征在于，所述相变材料为内部含有相变石蜡、表面使用树脂封装的相变陶粒。

6.一种如权利要求1所述光伏相变墙体系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 

A、将光伏板与相变墙体的外侧面以及蓄电池相连接；光伏板将其接收到的太阳能转化成电能存储在蓄电池中；所述相变墙体的外侧面从所述光伏板吸收热量，并将其吸收到的热量储存在相变材料中，从而维持相变墙体外表面及光伏板的温度恒定；

B、将蓄电池与设置在室内的电器设备相连接，电器设备使用蓄电池中的电能用于所述相变墙体的强制通风或者室内调温。

7.根据权利要求6所述的光伏相变墙体系统的实现方法，其特征在于，在步骤A中还包括：在光伏板与相变墙体之间设置一导热粘结层。

8.根据权利要求6所述的光伏相变墙体系统的实现方法，其特征在于，所述相变墙体的制作方法为：

采用真空吸附的方式将相变石蜡吸入到相变材料中，使用树脂对相变材料表面进行封装；

将封装完成的所述相变材料作为混凝土的骨料加入搅拌的混凝土中，搅拌均匀后，浇筑成型。

9.根据权利要求8所述的光伏相变墙体系统的实现方法，其特征在于，所述相变材料为相变陶粒。