CN104060733A - 一种光伏幕墙 - Google Patents

Abstract

一种光伏幕墙，包括光伏幕墙本体，光伏幕墙本体由多个光伏幕墙构件单元组装拼合而成，光伏幕墙构件呈行列排布，每组光伏幕墙构件均包括位于里层的内层玻璃、分别位于外层的光伏玻璃、幕墙外层玻璃以及位于里层和外层之间的空腔，光伏玻璃位于幕墙外层玻璃上方，光伏玻璃与幕墙外层玻璃位于外侧一端分别设有进风口或出风口，每组光伏幕墙构件的空腔之间连通设置，空腔与外部空气之间经由进风口和出风口连通，且整个光伏幕墙中，进风口与出风口数量等同设置。本发明所示的光伏幕墙，通过空腔、进风口和出风口组成热通道，并利用烟囱效应和温室效应可有效降低建筑能耗，而不需要其它辅助机械设备，减少运行费用。

Description

一种光伏幕墙

技术领域

本发明属于建筑设计领域，涉及幕墙结构，尤其是一种光伏幕墙结构。

背景技术

光伏幕墙系统是光伏建筑一体化研究的重点和难点。该系统是一种应变气候的建筑的围护结构，同时又可利用建筑立面提供的空间安装太阳能光伏板，将太阳能转化为电能，以缓解电网压力，可谓一举两得。

在夏热冬冷地区，幕墙和节能是一对天然的矛盾，通常幕墙建筑也是高耗能建筑。对于光伏幕墙而言，其在运行发电的过程中本身也会散发热量，不仅加剧了建筑在夏季的热负荷，而且运行环境温度的升高会导致光伏构件发电效率的降低、使用寿命缩短。因此，需要一种光伏幕墙构件，即可以维持光伏幕墙的发电效率，又不额外增加能耗的前提下保证建筑内部人员使用的热舒适性。

目前业内尚无适用于夏热冬冷地区动态型光伏幕墙的构造方式。现有光伏幕墙图集是简单将幕墙中的玻璃换为光伏组件，而没有针对气候和光伏组件的运行特征进行更有针对性的设计。这种传统光伏幕墙建筑在运行过程中，为达到建筑的热舒适性要消耗大量能量用于机械采暖、制冷和通风，反而增加了建筑的能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏幕墙，其利用光伏幕墙构件单元本身的构造以及排列设置，可同时满足光伏幕墙运行环境温度和建筑热舒适度的要求，而不增加建筑能耗。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种光伏幕墙，包括光伏幕墙本体，所述光伏幕墙本体包括多组拼接连通的光伏幕墙构件单元，所述光伏幕墙构件单元呈行列排布，每组光伏幕墙构件单元均包括位于里层的内层玻璃、分别位于外层的光伏玻璃、幕墙外层玻璃以及位于里层和外层之间的空腔，所述光伏玻璃位于所述幕墙外层玻璃上方，所述光伏玻璃与所述幕墙外层玻璃位于外侧一端分别设有进风口或出风口，空腔与外部空气之间经由所述进风口和出风口连通，且整个光伏幕墙中，所述进风口与所述出风口数量等同设置。

优选的，所述每组光伏幕墙构件单元的空腔之间连通设置，

进一步的，每组光伏幕墙构件单元中，所述光伏玻璃与所述幕墙外层玻璃的位于外侧一端同为进风口或同为出风口，且同一行光伏幕墙构件单元中，所述进风口与所述出风口交替设置。

所述进风口和出风口均为百叶结构以调节进出风的角度。

所述进风口处设有弧形气流导板；

优选的，所述弧形气流导板后侧设有填充材料以固定所述弧形气流导板。

所述空腔内部设有可调节角度的电动遮阳百叶。

所述空腔的上、下端部均设有滤网和防虫网。

所述空腔宽度为400-600mm。

所述内层幕墙上设有开启窗。

所述内层幕墙为钢化玻璃。

所述光伏幕墙构件单元中，所述光伏玻璃高于所述光伏幕墙构件单元下底面至少2200mm设置，所述幕墙外层玻璃为双层中空玻璃。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

(1)动态型双层光伏幕墙通过烟囱效应和温室效应降低建筑能耗，而不需要其它辅助机械设备，减少运行费用。夏季通过烟囱效应，带走空腔中光伏组件散热产生的热量，相比单层幕墙，可有效降低内侧幕墙的内表面温度，减少室内空调的制冷负荷和运行费用，且由于进风口和出风口分布在不同的行列中，故可从位于底层光伏幕墙构件单元的进风口进风，从位于顶层光伏幕墙构件单元的出风口出风，使风道(即风流经路径)加长。风道越长，夏季“烟囱效应”越强烈，空腔内拔风效果更好。冬季关闭进出风口，通过温室效应，形成一道“保温屏障”，减少室内热量的损失，从而有效的降低采暖能耗。

(2)通过调整进风口和出风口的开启角度，开启内层幕墙上的开启扇，引入新鲜空气，改善空气质量而不受环境因素的影响。

(3)通过在进、出风口设置防虫网和空气过滤网，可以保持空腔内空气的清洁，使室内空气不受室外大气污染的影响。

(4)由于双层表皮，可有效的阻隔室外噪音进入室内。

(5)腔体内靠近外层幕墙设电动遮阳百叶，既可起到良好的遮阳效果，又不影响幕墙整体的平整。

附图说明

图1为本发明实施例中动态型双层光伏幕墙构件单元立面间隔进、出风口示意图；

图2为图1所示实施例中动态型双层光伏幕墙构件在进风口处1-1剖面示意图；

图3为图2所示实施例中动态型双层光伏幕墙构件单元进风口处轴侧示意图；

图4为图1所示实施例中动态型双层光伏幕墙构件单元出风口处2-2剖面示意图；

图5为图4所示实施例中动态型双层光伏幕墙构件单元出风口处轴侧示意图；

附图中：

1光伏玻璃， 2幕墙外层玻璃

3幕墙内层玻璃， 4空腔，

5电动遮阳百叶， 6进风口，

7出风口， 9滤网，

10气流导板， 11开启窗，

12填充材料。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供了一种光伏幕墙，包括光伏幕墙本体，其中光伏幕墙本体由多个光伏幕墙构件单元组装拼合而成，多组光伏幕墙构件单元呈行列排布，每组光伏幕墙构件单元均包括位于里层的内层玻璃3、分别位于外层的光伏玻璃1、幕墙外层玻璃2以及位于里层和外层之间的空腔4，光伏玻璃1位于幕墙外层玻璃2上方，光伏玻璃1与幕墙外层玻璃2位于外侧一端分别设有进风口6或出风口7。各空腔4经由进风口6和出风口7与外部空气连通，从而光伏幕墙结构中，进风口6、空腔4以及出风口7三者之间形成类似烟囱的热通道，本实施例中，各组光伏幕墙构件单元中的空腔4也连通设置，以尽量延长热通道长度，且整个光伏幕墙中，进风口6与出风口7数量等同设置。

本发明所示的光伏幕墙通过烟囱效应和温室效应降低建筑能耗，而不需要其它辅助机械设备，减少运行费用。夏季利用烟囱效应，通过热通道带走空腔4中光伏组件散热产生的热量，相比单层幕墙，可有效降低内侧幕墙的内表面温度，减少室内空调的制冷负荷和运行费用。且由于进风口6和出风口7分布在不同的行列中，故可从位于底层光伏幕墙构件单元的进风口6进风，从位于顶层光伏幕墙构件单元的出风口7出风，使热通道(即风流经路径)加长。热通道越长，夏季“烟囱效应”越强烈，空腔4内拔风效果更好，也就意味着可以带走更多墙体内的热空气。冬季关闭进出风口，利用温室效应，通过热通道形成一道“保温屏障”，减少室内热量的损失，从而有效的降低采暖能耗。

同时，考虑到如进风口面积大于出风口面积，则可能造成出风口风速过大或空腔内气流不能及时排出，如进风口面积小于出风口面积，则会造成浪费，故本发明所示的光伏幕墙的进风口6、出风口7数量等同设置，保证进、出风口面积相同，以实现气流正常有效的流通。

外层幕墙的上部为光伏玻璃1，其安装在离该光伏幕墙构件单元下底面至少2200mm以上的高度，以避免对室内使用者视线的遮挡，本实施例中，光伏玻璃1距离该光伏幕墙构件单元下底面2500mm的高度设置；外层幕墙下部的幕墙外层玻璃2为双层中空玻璃，可使自然光透过，满足室内自然采光需求。

由于玻璃幕墙中玻璃面积大，为保证安全，内层玻璃3为钢化玻璃，本实施例中，内层玻璃3为单层钢化玻璃或钢化夹胶玻璃，且内层幕墙3上设有开启窗11，当开启窗11开启时，可使外界空气通过空腔4与室内进行空气交换，有利于建筑室内的通风、换气。

此外，由于光伏幕墙构件单元设有双层表皮，即包括位于里层的内层玻璃3、分别位于外层的光伏玻璃1、幕墙外层玻璃2，可有效的阻隔室外噪音进入室内。

空腔4的宽度为400mm-600mm，空腔4上部设有遮阳百叶盒，以安装电动遮阳百叶5，电动遮阳百叶5通过遮阳百叶盒连接外部，可根据使用需要收起或打开。在室外太阳辐射强烈的时候遮阳百叶5打开以遮挡阳光，避免室内过热，降低空调能耗，也可避免近幕墙处工作面过亮，造成炫光，造成不适，且不影响幕墙整体的平整。同时，空腔4的上、下端部均设有防虫网和空气过滤网9以过滤室外空气，从而保持空腔内空气的清洁，使室内空气不受室外大气污染的影响。

如图2至图5所示，本实施例中，光伏玻璃1与幕墙外层玻璃2的外侧一端同为进风口6或同为出风口7，且同一行光伏幕墙构件单元中，进风口6与出风口7交替设置，可使同一竖向分格功能统一(即同一竖向分格均为进风口或均为出风口)，从而使得进风口6、空腔4以及出风口7组成的垂直向热通道，这样设置，能尽量的加长该光伏幕墙的热通道长度，提高空腔内通风效果。

进风口6和出风口7均为百叶结构以调节进出风的角度，如图2和图3所示，每个进风口6处还设有气流导板10以调整进风角度，气流导板10为弧形结构，其位于进风口6所在矩形框架的对角线上，气流导板10的后部设有填充材料12，气流导板10固定于填充材料12上以实现气流导板10自身的固定，同时使得从进风口6处的进入的外部空气能够有效的进入空腔4中。

本发明所示的一种光伏幕墙工作原理分夏季、冬季两种工况，以下结合图1至5中所示实施例对其工作原理进行说明。

如图2至图5所示，在夏季，调整进风口6、出风口7的调节百叶，使得进风口6、空腔4以及出风口7所组成的垂直向热通道贯通。外界相对冷的空气经每层进风口6，并经过气流导板10的引导进入空腔4，由于各组光伏幕墙构件单元的空腔4连通，位于空腔4中的空气吸收太阳的幅射热后，由于烟囱效应，热通道内热的空气上升并经相对位于顶部出风口7排出。如此循环，夏季光伏电池在工作过程中产生的热量，外表面热量直接散到空气中，内表面热量进入空腔中，被空腔4内由内向上的气流带走，最终排出室外，故本发明所示的光伏幕墙可带走热通道内太阳辐射和光伏板背面散发的热量，降低内侧幕墙表面温度。

由于进风口6和出风口7分布在不同的行列中，故可从位于底层光伏幕墙构件单元的进风口6进风，从位于顶层光伏幕墙构件单元的出风口7出风，使风道(即风流经路径)加长。风道越长，夏季“烟囱效应”越强烈，空腔4内拔风效果更好，也就意味着可以带走更多墙体内的热空气。

此外，由于空腔4内靠近外层幕墙设电动遮阳百叶5，夏季时，可打开电动遮阳百叶5，既可起到良好的遮阳效果，又不影响幕墙整体的平整。

在冬季，关闭热通道的进风口6、排风口7的调节百叶，使得进风口6、空腔4以及出风口7所组成的垂直向热通道闭合。由于没有空气流动，空腔4内空气吸收太阳幅射热后，热空气聚积在空腔4内，温室效应起作用，双层幕墙内侧表面温度得以提高，因而达到保温节能的效果。

此外，由于内层幕墙3上设有开启窗11，无论夏季亦或冬季，当开启窗11开启时，通过调整进风口6和出风口7的开启角度可使外界空气通过空腔与室内进行空气交换，引入新鲜空气，改善空气质量而不受环境因素的影响，有利于建筑室内的通风、换气。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏幕墙，包括光伏幕墙本体，所述光伏幕墙本体包括多组拼接相连光伏幕墙构件单元，所述光伏幕墙构件单元呈行列排布，其特征在于：每组光伏幕墙构件单元均包括位于里层的内层玻璃(3)、分别位于外层的光伏玻璃(1)、幕墙外层玻璃(2)以及位于里层和外层之间的空腔(4)，所述光伏玻璃(1)位于所述幕墙外层玻璃(2)上方，所述光伏玻璃(1)与所述幕墙外层玻璃(2)位于外侧一端分别设有进风口(6)或出风口(7)，所述空腔(4)与外部空气之间经由所述进风口(6)和出风口(7)连通，且整个光伏幕墙中，所述进风口(6)与所述出风口(7)数量等同设置。

2.根据权利要求1所述的光伏幕墙，其特征在于：所述每组光伏幕墙构件单元的空腔(4)之间连通设置。

3.根据权利要求1或2所述的光伏幕墙，其特征在于：每组光伏幕墙构件单元中，所述光伏玻璃(1)与所述幕墙外层玻璃(2)的位于外侧一端同为进风口(6)或同为出风口(7)，且同一行光伏幕墙构件单元中，所述进风口(6)与所述出风口(7)交替设置。

4.根据权利要求1所述的光伏幕墙，其特征在于：所述进风口(6)和出风口(7)均为百叶结构以调节进出风的角度。

5.根据权利要求3所述的光伏幕墙，其特征在于：所述进风口(6)处设有弧形气流导板(10)；

优选的，所述弧形气流导板(10)后侧设有填充材料(12)以固定所述弧形气流导板(10)。

6.根据权利要求1所述的光伏幕墙，其特征在于：所述空腔(4)内部设有可调节角度的电动遮阳百叶(5)；

优选的，所述空腔(4)宽度为400-600mm。

7.根据权利要求1或6所述的光伏幕墙，其特征在于：所述空腔(4)的上、下端部均设有滤网(9)和防虫网。

8.根据权利要求1所述的光伏幕墙，其特征在于：所述内层幕墙(3)上设有开启窗(11)。

9.根据权利要求1或8所述的光伏幕墙，其特征在于：所述内层幕墙(3)为钢化玻璃。

10.根据权利要求1所述的光伏幕墙，其特征在于：所述光伏幕墙构件单元中，所述光伏玻璃(1)高于所述光伏幕墙构件单元下底面至少2200mm设置，所述幕墙外层玻璃(2)为双层中空玻璃。