CN105155739A - 太阳能墙体 - Google Patents

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CN105155739A CN201510351081.4A CN201510351081A CN105155739A CN 105155739 A CN105155739 A CN 105155739A CN 201510351081 A CN201510351081 A CN 201510351081A CN 105155739 A CN105155739 A CN 105155739A
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本发明涉及一种太阳能墙体,包括外墙主体和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙,窗槛墙包括嵌入连接于外墙主体的第一部分和突出于外墙主体的第二部分,第二部分包括倾斜部和用于将倾斜部固定连接到第一部分的连接部,倾斜部相对于外墙主体向外且向下倾斜,倾斜部的外表面由透光材料制成,第二部分的内部形成有由第二部分的外表面、内表面、以及两个侧面围成的空腔,第一部分开设有与室内空气和空腔均连通的通气口。这种太阳能墙体,在夏季可以有效地遮挡阳光进入室内从而避免造成室内温度升高,还能将太阳能转化为电能,在冬季又能使得更多的太阳光照入室内和窗槛墙内的吸热材料上,从而有利于室内温度的升高,可有效地降低建筑能耗。

Description

太阳能墙体
技术领域
本发明涉及建筑领域,具体涉及一种太阳能墙体。
背景技术
玻璃幕墙作为建筑外围护结构的重要组成部分,其不仅实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一,还把建筑围护结构的使用功能与装饰功能巧妙地融为一体,使建筑更具现代感和装饰艺术性。但大面积的玻璃幕墙在提供良好采光的同时,却带来了采暖与制冷能耗高的问题,成为建筑能耗的关键环节。
对于建筑幕墙能耗较大的问题,目前采用的解决方案有:
1)设置双层幕墙或墙体,以实现墙体更好的隔热效果。其缺点是双层幕墙或墙体之间的空间占用了建筑面积,还增加了建筑成本。
2)将幕墙与光伏构件简单拼合,例如太阳能百叶窗,以期利用太阳能对建筑的能耗进行缓解。其缺点是光伏构件由于其透光性差,会影响幕墙的采光性能;若设置的光伏构件的面积小,还会造成光伏系统的光电转换效率低下。
以上现有技术中存在如下问题:
1)上述解决方案对于夏季遮阳、冬季采暖的需求缺乏统筹考虑和技术整合;
2)现有的建筑节能方案的改进对象集中在窗体部分,并未涉及窗槛墙(下层窗顶到上层窗台之间的墙体),而窗槛墙作为建筑外墙的重要组成部分(其面积约占外墙总面积的1/3),其对建筑能耗可以起到关键作用;
3)墙体或幕墙的节能技术与建筑内的室温调节系统之间缺乏关联和整合。
发明内容
为此,本发明提供了一种太阳能墙体,其包括外墙主体和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙,所述窗槛墙包括嵌入连接于所述外墙主体的第一部分和突出于所述外墙主体的第二部分,所述第二部分包括倾斜部和用于将所述倾斜部固定连接到所述第一部分的连接部,所述倾斜部相对于所述外墙主体向外且向下倾斜,所述倾斜部的外表面由透光材料制成,所述第二部分的内部形成有由所述第二部分的外表面、内表面、以及两个侧面围成的空腔,所述第一部分开设有与室内空气连通的通气口,所述通气口还与所述空腔连通。
优选地,所述连接部包括分别将所述倾斜部的上端和下端固定连接到所述第一部分的上连接部和下连接部,依次连接的所述上连接部、倾斜部和下连接部的外表面,和依次连接的所述上连接部、倾斜部和下连接部的内表面,以及两个侧面围成所述空腔,所述通气口包括进气口和出气口,所述进气口和出气口分别位于所述第一部分的与所述下连接部和上连接部对应的位置。
进一步地,所述窗槛墙还包括设置于所述倾斜部内部的用于吸收从所述倾斜部的外表面射入的太阳光的辐射能量并将其转化为热能的吸热层。
进一步地,所述窗槛墙还包括设置于所述倾斜部内部的用于吸收从所述倾斜部的外表面射入的太阳光的辐射能量并将其转化为电能的光电层。
可选地,所述窗槛墙还包括设置于所述倾斜部内部且位于所述吸热层外侧的用于吸收从所述倾斜部的外表面射入的太阳光的辐射能量并将其转化为电能的光电层,其由多个可旋转的太阳能电池板组成,当所述太阳能电池板旋转时,能够允许或阻挡从所述倾斜部的外表面射入的太阳光照射到所述吸热层。
进一步地,所述通气口设置有用于打开和关闭所述通气口的第一盖体。
进一步地,所述第二部分的两个侧面上分别开设有连通所述空腔与室外空气的进气孔和出气孔,其中,所述进气孔位于一个侧面的下部,所述出气孔位于另一个侧面的上部。所述进气孔和出气孔均设置有第二盖体,其用于打开和关闭所述进气孔和出气孔,所述第一盖体和所述第二盖体之间设置有联动机构,当所述第一盖体打开所述通气口时所述第二盖体关闭所述进气孔和出气孔,当所述第一盖体关闭所述通气口时所述第二盖体打开所述进气孔和出气孔。
进一步地,所述第一和第二部分还通过设置于所述第二部分下方的结构支撑件固定连接,所述结构支撑件具有向内且向下倾斜的倾斜面。
优选地,所述窗槛墙的出挑距离a通过如下公式确定:a=h·cotv,其中,h为所述第二部分突出于所述外墙主体的最远面的下缘到下层窗台之间的垂直距离,v为所述墙体所在地区的夏季的太阳高度角的平均值;所述倾斜部的倾斜角度α≥90°-ω,其中,ω为所述墙体所在地区的冬季的太阳高度角的平均值;所述结构支撑件的倾斜面的倾斜角度β≥ω。
本发明还提供了一种太阳能墙体,其包括外墙主体和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙,所述窗槛墙包括嵌入连接于所述外墙主体的第一部分和突出于所述外墙主体的第二部分,所述第二部分包括倾斜部和用于将所述倾斜部固定连接到所述第一部分的连接部,所述倾斜部相对于所述外墙主体向外且向下倾斜,所述倾斜部的外表面为用于吸收太阳光的辐射能量并将其转化为电能的光电层。
本发明的太阳能墙体,避免了在窗户部位实施光热和/或光电节能技术而影响采光和视线通透,而是将窗槛墙作为改进对象,其有益效果包括:
1)利用突出于外墙主体的窗槛墙,达到了夏季遮挡阳光从窗户进入室内从而避免室内温度升高、冬季接收更多的阳光辐射从而提升室内温度的目的。
2)利用窗槛墙内部的空腔及设置于空腔内的光电材料和/或吸热材料,在夏季形成光电转换,有效利用太阳能获取电能;在冬季形成光热转换,提高室内温度,从而降低了制冷和采暖能耗。
附图说明
图1为本发明的太阳能墙体的第一实施方式的立体结构示意图,其同时示出了墙体的剖面;
图2为本发明的太阳能墙体的第一实施方式的另一个角度的立体结构示意图;
图3为图1中窗槛墙部位的放大图;
图4为图3的右视图;
图5为图1中窗槛墙部位的立体结构示意图,其同时示出了窗槛墙的内部结构;
图6为图5中示出了冬季和夏季的空气流通方向的示意图;
图7为图4中仅示出了窗槛墙的示意图;
图8为图4中未设置吸热层和光电层时的结构示意图;
图9为本发明的太阳能墙体的第二实施方式的剖视图;
图10为本发明的太阳能墙体的第三实施方式的剖视图;
图11为本发明的太阳能墙体的第四实施方式的剖视图;
图12为出挑距离和倾斜角度的示意图;
图13为本发明的太阳能墙体的第五实施方式的立体结构示意图,其同时示出了墙体的剖面;
图14为本发明的太阳能墙体的第六实施方式的立体结构示意图;
图15为图14中的窗槛墙部位的剖视图;
图16为图15中未设置吸热层时的结构示意图;
图17为本发明的太阳能墙体的实施效果的示意图。
附图标记说明:
1-外墙主体,2-窗槛墙,
10-第一部分,20-第二部分,30-结构支撑件,
11-通气口,21-倾斜部,22-连接部,23-空腔,24-吸热层,25-光电层,26-侧面,27-导流部,
221-上连接部,222-下连接部,111-进气口,112-出气口,251-太阳能电池板,261-进气孔,262-出气孔,
SO21-倾斜部的外表面,SI21,SI21’-倾斜部的内表面,SE21-倾斜部的下端面,
SO22-连接部的外表面,SI22-连接部的内表面,
SO221-上连接部的外表面,SI221-上连接部的内表面,
SO222-下连接部的外表面,SI222-下连接部的内表面。
具体实施方式
本发明的太阳能墙体,在窗槛墙的部分作出改进,根据建筑所在的地区的夏冬两季的太阳高度角,设计窗槛墙适当地向外突出,在夏季可以有效地遮挡阳光进入室内从而避免造成室内温度升高,在冬季又能使得更多的太阳光照入室内,从而有利于室内温度的提升。
优选地,在窗槛墙内形成空气流通通道,并在通道内设置吸热材料和/或光电材料。在冬季,通道内的吸热材料被太阳光加热继而加热空气,通道内的空气因温差形成热压而流动,形成室内-通道-室内的空气流通回路,有效提升室内温度。在夏季,通道内的太阳能光电材料将太阳能转换为电能,通道内的热空气从与室外空气连通的孔隙排出,并通过关闭窗槛墙与室内的通气口来防止热空气进入室内。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的太阳能墙体作进一步的详细描述,但不作为对本发明的限定。
为方便描述,本申请文件中使用了“上”、“下”、“左”、“右”等方位词,其均指本发明的太阳能墙体在正常使用状态下的实际方向。
本申请文件中还使用了“外表面”和“内表面”来描述窗槛墙的结构。其中,在第一至五实施方式中,“外”和“内”分别指远离和靠近窗槛墙的第二部分的中心的方向。参照图8,上连接部的外表面SO221、倾斜部的外表面SO21、下连接部的外表面SO222均分别指上连接部、倾斜部、下连接部的远离第二部分的中心的表面;上连接部的内表面SI221、倾斜部的内表面SI21、下连接部的内表面SI222均分别指上连接部、倾斜部、下连接部的靠近第二部分的中心的表面。
在第六实施方式中,“外”和“内”分别指远离和靠近窗槛墙的第一部分的方向。参照图16,连接部的外表面SO22和倾斜部的外表面SO21分别指连接部和倾斜部远离第一部分的表面;连接部的内表面SI22和倾斜部的内表面SI21’分别指连接部和倾斜部靠近第一部分的表面。
图中,线A示意性地表示冬季的空气流通方向,线B示意性地表示夏季的空气流通方向,线W示意性地表示冬季的太阳光照射方向,线S示意性地表示夏季的太阳光照射方向,线E示意性地表示光电层产生的电能的输出方向。
第一实施方式
下面参照图1-8和12描述本发明的太阳能墙体的第一实施方式。
参照图1,本发明的太阳能墙体包括外墙主体1和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙2。如图7所示,窗槛墙2包括嵌入连接于外墙主体1的第一部分10和突出于外墙主体1的第二部分20,第一部分10和第二部分20之间还通过设置于第二部分20下方的结构支撑件30固定连接。该第一部分10、第二部分20以及结构支撑件30可以通过工厂进行单元化生产、现场安装,有利于推广普及。
通常,结构支撑件30具有向内且向下倾斜的倾斜面。优选地,该结构支撑件30附有围护面板。在该实施方式中,结构支撑件30为附有围护面板的加强肋。
第二部分20包括倾斜部21和用于将倾斜部21固定连接到第一部分10的连接部22。连接部22包括分别将倾斜部21的上端和下端固定连接到第一部分10的上连接部221和下连接部222。
倾斜部21相对于外墙主体1向外且向下倾斜,并且倾斜部21的外表面SO21由透光材料(例如玻璃等)制成,以允许太阳光从倾斜部21的外表面SO21穿过从而照射到倾斜部21的内部。
第二部分20的内部形成有空腔23,其由第二部分20的外表面、内表面、以及两个侧面26围成。第二部分20的外表面由依次连接的上连接部的外表面SO221、倾斜部的外表面SO21、下连接部的外表面SO222构成,第二部分20的内表面由依次连接的上连接部的内表面SI221、倾斜部的内表面SI21、下连接部的内表面SI222构成。太阳光能够穿过倾斜部21的外表面SO21照射到空腔23,从而对空腔内的空气进行加热。
第二部分20的内表面优选地由保温材料制成,能够更好地保证对空腔23内的空气加热的有效性,避免不必要的散热导致的能源利用率低。
为了使得空腔内的被阳光加热的空气与室内的空气形成循环,第一部分10开设有与室内空气和空腔23均连通的通气口11。通气口11包括进气口111和出气口112,其分别位于第一部分10的与下连接部222和上连接部221对应的位置。
本发明的太阳能墙体,其窗槛墙部分突出于外墙主体部分,能够起到夏季遮阳冬季取暖的作用。参照图1,虚线S表示夏季时的太阳光的照射方向,即夏季的太阳高度角较大,窗槛墙在夏季能够遮挡部分阳光照射到下层的窗户,从而起到了夏季遮阳的作用。虚线W表示冬季时的太阳光照射的方向,即冬季的太阳高度角较小,窗槛墙在冬季能够允许更多的阳光照射到本层的墙体,即照射到窗槛墙的倾斜部并穿过倾斜部对其内部的空气进行加热,从而起到了冬季取暖的作用。
为了使得窗槛墙能够恰当地实现上述目的,即在具备上述效果的同时又不影响室内采光和视线通透,参照图12,应根据建筑所在的地区的太阳高度角来设计窗槛墙的出挑距离a、倾斜部21的倾斜角度α、以及附有围护面板的结构支撑件30的倾斜面的倾斜角度β。
优选地,窗槛墙的出挑距离a通过如下公式确定:
a=h·cotv,其中,h为窗槛墙的第二部分20突出于外墙主体1的最远面的下缘到下层窗台之间的垂直距离,v为建筑所在地区的夏季的太阳高度角的平均值。
倾斜部21的倾斜角度α是指倾斜部的整体的倾斜方向与水平面的夹角(锐角)。附有围护面板的结构支撑件30的倾斜面相对于外墙主体1向下且向内倾斜,其倾斜角度β是指倾斜面与水平面的夹角(锐角)。
优选地,倾斜部21的倾斜角度α≥90°-ω,α优选等于或略大于90°-ω,结构支撑件30的倾斜角度β≥ω,β优选等于或略大于ω,其中,ω为建筑所在地区的冬季的太阳高度角的平均值。
在冬季,为了更好地利用太阳光对空腔23内的空气进行加热,窗槛墙2还包括设置于倾斜部21内部的吸热层24,其用于吸收从倾斜部的外表面SO21射入的太阳光的辐射能量并将其转化为热能。吸热层24在吸收了阳光的能量之后其温度升高导致其周围的空腔23内空气的温度也升高,由于空腔23与室内空气连通,因此空腔23内的空气和室内空气在热压差的作用下,形成了如图1和6中的曲线A所示的空气循环,从而达到了使室内空气升温的目的。
在夏季,为了缓解室内的用电压力,可以在窗槛墙2的倾斜部21内部设置光电层25,其用于吸收从倾斜部的外表面SO21射入的太阳光的辐射能量并将其转化为电能,并如图1中的虚线E所示,供给室内的用电系统(例如空调系统等),以缓解夏季的用电压力。
为了使得光电层25和吸热层24互不影响其功能,将光电层25设置于吸热层24的外侧,并且由多个可旋转的太阳能电池板251组成(类似于现有的叶片角度可调整的太阳能百叶窗)。当太阳能电池板251旋转时,能够允许或阻挡从倾斜部的外表面SO21射入的太阳光照射到吸热层24。例如,在夏季,不需要吸热层24吸收热量,则调整太阳能电池板251的角度至其大致平行于吸热层24,以使得尽量多的阳光能够照射到光电层25上;在冬季,需要吸热层24发挥作用,则调整太阳能电池板251的角度至其大致平行于太阳光的入射方向,以使得尽量多的阳光能够照射到吸热层24上。
另外,在夏季不需要吸热层24吸收热量并传热给室内空气时,可以在通气口11(即进气口111和出气口112)处设置第一盖体(图中未示出),其用于打开和关闭通气口11。该第一盖体,可以为滑动、转动、可拆装或其他任何形式的能使得通气口11打开和关闭的部件。该第一盖体的打开和关闭,可以为手动控制也可以为电动控制,还可以为根据温度感应的自动控制。当设置有多个通气口11时,即如图2所示,多个通气口11分别设置有多个第一盖体,这些第一盖体可以联动控制,即一个打开/关闭其他都打开/关闭,也可以是分别单独控制,以更有利于室内不同区域的温度单独调节。
为了防止空腔23内的温度在夏季过高,还在第二部分20的两个侧面26上分别开设有将空腔23和室外空气连通的进气孔261和出气孔262,进气孔261和出气孔262可以通过墙体的缝隙与室外空气相连通。其中,进气孔261位于一个侧面26的下部,出气孔262位于另一个侧面(图中未标注)的上部,从而使得夏季时,空腔23内的空气与室外的空气形成如图6中的曲线B所示方向的空气流通。即当空腔23内的空气温度升高时,热的空气从出气孔262中流出空腔23,室外的较凉的空气从进气孔261中流入空腔23,从而避免了空腔23内的温度过高。
进气孔261和出气孔262均设置有第二盖体(图中未示出),其用于打开和关闭进气孔261和出气孔262,在夏季需要空腔23与室外空气进行循环时打开,在冬季需要空腔23与室内空气进行循环时关闭。
优选地,第一盖体和第二盖体之间联动控制,例如通过联动机构进行联动控制,使得当第一盖体打开通气口11时第二盖体关闭进气孔261和出气孔262,当第一盖体关闭通气口11时第二盖体打开进气孔261和出气孔262。这样使得位于室外的第二盖体可以由位于室内的控制机构来控制,也使得用户便于操作,即只用控制第一盖体的打开和关闭即可。
本实施方式中的太阳能墙体,特别适合用于处于温带地区的建筑,即夏季需要开空调纳凉而导致用电负荷增大,冬季需要对室内温度进行加热来取暖的地区。
第二实施方式
下面参照图9描述本发明的太阳能墙体的第二实施方式。在该实施方式的描述中,与之前的实施方式中相同的内容将进行简要的描述,重点描述不同的内容。
在该实施方式中,第二部分20的倾斜部21内部,只设置有吸热层24,而没有设置光电层25。该吸热层24的功能和效果与第一实施方式中描述的一致。其余的结构和功能也与第一实施方式相同。
本实施方式中的太阳能墙体,特别适合用于处于寒带地区的建筑,即夏季不太热不需要开空调、但冬季寒冷需要对室内温度进行加热的地区。
第三实施方式
下面参照图10描述本发明的太阳能墙体的第三实施方式。在该实施方式的描述中,与之前的实施方式中相同的内容将进行简要的描述,重点描述不同的内容。
在该实施方式中,第二部分20的倾斜部21内部,只设置有光电层25,而不设置吸热层24。该光电层25的功能和效果与第一实施方式中描述的一致。其余的结构和功能也与第一实施方式相同。
由于只有光电层25没有吸热层24,因此,在该实施方式中,光电层25可以为太阳能光电材料制成的板状结构,即不需要设计成如第一实施方式中的由多个可旋转的太阳能电池板251组成。
本实施方式中的太阳能墙体,特别适合用于处于热带地区的建筑,即夏季很热需要开空调导致用电压力大、但冬季不冷不需要加温的地区。
第四实施方式
下面参照图11描述本发明的太阳能墙体的第四实施方式。在该实施方式的描述中,与之前的实施方式中相同的内容将进行简要的描述,重点描述不同的内容。
该实施方式可看作是上述第三实施方式的简化形式。即在窗槛墙只包括光电层25而不包括吸热层24的情况下,一些部件,例如由透光材料制成的倾斜部的外表面SO21、窗槛墙内部的空腔23、通气口11等,均可以适当地简化。
具体地,在该实施方式中,太阳能墙体包括外墙主体1和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙2。该窗槛墙2包括嵌入连接于外墙主体1的第一部分10和突出于外墙主体1的第二部分20。第二部分20包括相对于外墙主体1向外且向下倾斜的倾斜部21和用于将倾斜部21固定连接到第一部分10的连接部22。
特别地,倾斜部的外表面SO21为用光电材料制成的光电层25,用于吸收太阳光的辐射能量并将其转化为电能。在该实施方式中,光电层25可以为太阳能光电材料制成的板状结构,即不需要设计成如第一实施方式中的由多个可旋转的太阳能电池板251组成。
由于该实施方式中的墙体不包括吸热层24,即不需要墙体具有对室内空气进行加热的作用,因此,前述实施方式中的便于形成室内空气流通和换热的空腔23以及通气口11均可以省去,而且可以把倾斜部的外表面直接做成光电层25,以节省材料。
本实施方式中的太阳能墙体,特别适合用于处于热带地区的建筑,即夏季很热需要开空调导致用电压力大、但冬季不冷不需要加温的地区。
第五实施方式
下面参照图13描述本发明的太阳能墙体的第五实施方式。在该实施方式的描述中,与之前的实施方式中相同的内容将进行简要的描述,重点描述不同的内容。
在该实施方式中,第二部分20仅依靠其连接部22连接到第一部分10,而并不存在固定连接第一部分10和第二部分20的结构支撑件30。其余的结构和功能与第一实施方式相同。
本实施方式中的太阳能墙体,能够缩短窗槛墙的尺寸,使得外墙主体的尺寸可以尽量的大。当墙体为玻璃幕墙时,可以增加室内的采光度并获得更好的视线通透性。
第六实施方式
下面参照图14-16描述本发明的太阳能墙体的第六实施方式。在该实施方式的描述中,与之前的实施方式中相同的内容将进行简要的描述,重点描述不同的内容。
上述第一至五实施方式,均适用于新建的建筑物的外墙。对于既有的建筑物的外墙,可以使用本实施方式中的墙体中的窗槛墙对现有的墙体进行改造。
同样地,本实施方式中的太阳能墙体包括外墙主体1和窗槛墙2。窗槛墙2包括嵌入连接于外墙主体1的第一部分10和突出于外墙主体1的第二部分20,第一部分10和第二部分20还通过设置于第二部分20下方的结构支撑件30固定连接。在该实施方式中,结构支撑件30为支撑杆。
第二部分20包括相对于外墙主体1向外且向下倾斜的倾斜部21,和用于将倾斜部21的上端固定连接到第一部分10的连接部22。倾斜部21的下端通过结构支撑件30固定连接到第一部分10。
同样的,倾斜部21的外表面SO21由透光材料(例如玻璃等)制成,以允许太阳光从倾斜部21的外表面SO21穿过从而照射到倾斜部21的内部。
第二部分20的内部形成有空腔23,其由第二部分20的外表面、内表面、倾斜部的下端面SE21、以及两个侧面26围成。第二部分20的外表面由依次连接的连接部的外表面SO22和倾斜部的外表面SO21构成,第二部分20的内表面由依次连接的连接部的内表面SI22和倾斜部的内表面SI21’构成。太阳光能够穿过倾斜部的外表面SO21照射到空腔23,从而对空腔23内的空气进行加热。
为了使得空腔内的被阳光加热的空气与室内的空气形成循环,第一部分10开设有与室内空气和空腔23均连通的通气口11。为了使得空腔23和室内空气之间的流动更加顺畅,第二部分还设置有导流部27,其将空腔23分成了上下两个部分,下部的空腔23用作进气通道,上部的空腔23用作出气通道。导流部27还可以向着第一部分10延伸,直到通气口11,使得通气口11被分为上下两个部分,下部的为进气口111,上部的为出气口112。室内的较冷的空气经进气口111进入空腔23的进气通道,经过倾斜部21的下端部分之后,经过出气通道和出气口112进入室内,如此形成了室内和空腔23之间的空气流通。
为了更好地利用太阳光对空腔23内的空气进行加热,空腔23内还设置有吸热层24,其可以位于导流部27的上方。其用于吸收从倾斜部的外表面SO21射入的太阳光的辐射能量并将其转化为热能。如此,该实施方式中的墙体对室内空气的加热效果与第一实施方式相同。
另外,虽然图中未示出,但该实施方式中的墙体,也可以设置光电层25、进气孔261和出气孔262等结构,以实现功能的优化和改进。
为了说明本发明的太阳能墙体在包含吸热层时,在冬季对室内温度的提升效果,图17示意性地示出了CFD软件模拟结果的等温线图。模拟条件为房间的长、宽、高的净尺寸为4000*3600*2800,取上海地区的经纬度输入,日照条件取12月21日(冬至日)的情况,太阳光照射强度为412W/m2,模拟时间为13:30~16:30共计3个小时,温度初始设置为室内室外温度皆为10℃。参照图17,模拟结果为室内最高气温为22.5℃,最低气温为18.0℃。由CFD软件的模拟结果可见,本发明的太阳能墙体可以将常规大小的房间的室温提高至少8℃。
本发明的太阳能墙体,其有益效果总结如下:
1)这种墙体不设置双层墙,从而避免占用建筑面积(两层幕墙之间的空间算在建筑面积中,但是不能够使用)而造成空间的浪费;
2)本发明对建筑能耗的改进,是利用窗槛墙部位而非窗户部位来实施太阳能技术,不遮挡窗户部位的采光和视线,并且不影响在建筑平面上开窗的灵活性,可采用常规开窗技术;
3)本发明的墙体,将窗槛墙外墙墙体围护构件与功能构件整合为一体,即维护构件本身就具备一定的功能,避免了在维护构件外另加功能构件,节约了成本;
4)本发明的墙体,统筹了夏冬两季不同的需求,即夏季遮挡阳光从窗户进入室内,避免光照提升室温;冬季使得太阳光可以从窗户进入室内,并且还能够照射到窗槛墙内的吸热材料,从而改善室内的热环境;
5)本发明的墙体,还能兼顾热带、温带、寒带不同地区对室内温度的需求,兼容性好;
6)本发明的墙体,利用窗槛墙内的空腔及其内置的光电材料和吸热材料,在夏季形成光电转换、在冬季形成光热转换,有效利用太阳能获取电能和热能,改善室内温度环境,降低制冷和采暖的能耗;
7)本发明的墙体中的窗槛墙,由于其突出于外墙主体,因此可兼做楼层防火分区间的防火挑檐使用。
以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式,不能用于限定本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能墙体,其特征在于,包括外墙主体和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙,所述窗槛墙包括嵌入连接于所述外墙主体的第一部分和突出于所述外墙主体的第二部分,所述第二部分包括倾斜部和用于将所述倾斜部固定连接到所述第一部分的连接部,
所述倾斜部相对于所述外墙主体向外且向下倾斜,所述倾斜部的外表面由透光材料制成,
所述第二部分的内部形成有由所述第二部分的外表面、内表面、以及两个侧面围成的空腔,
所述第一部分开设有与室内空气连通的通气口,所述通气口还与所述空腔连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能墙体,其特征在于,
所述连接部包括分别将所述倾斜部的上端和下端固定连接到所述第一部分的上连接部和下连接部,依次连接的所述上连接部、倾斜部和下连接部的外表面,和依次连接的所述上连接部、倾斜部和下连接部的内表面,以及两个侧面围成所述空腔,
所述通气口包括进气口和出气口,所述进气口和出气口分别位于所述第一部分的与所述下连接部和上连接部对应的位置。
3.根据权利要求2所述的太阳能墙体,其特征在于,所述窗槛墙还包括设置于所述倾斜部内部的用于吸收从所述倾斜部的外表面射入的太阳光的辐射能量并将其转化为热能的吸热层。
4.根据权利要求2所述的太阳能墙体,其特征在于,所述窗槛墙还包括设置于所述倾斜部内部的用于吸收从所述倾斜部的外表面射入的太阳光的辐射能量并将其转化为电能的光电层。
5.根据权利要求3所述的太阳能墙体,其特征在于,所述窗槛墙还包括设置于所述倾斜部内部且位于所述吸热层外侧的用于吸收从所述倾斜部的外表面射入的太阳光的辐射能量并将其转化为电能的光电层,其由多个可旋转的太阳能电池板组成,当所述太阳能电池板旋转时,能够允许或阻挡从所述倾斜部的外表面射入的太阳光照射到所述吸热层。
6.根据权利要求1所述的太阳能墙体,其特征在于,所述通气口设置有用于打开和关闭所述通气口的第一盖体。
7.根据权利要求6所述的太阳能墙体,其特征在于,所述第二部分的两个侧面上分别开设有连通所述空腔与室外空气的进气孔和出气孔,其中,所述进气孔位于一个侧面的下部,所述出气孔位于另一个侧面的上部。
8.根据权利要求7所述的太阳能墙体,其特征在于,所述进气孔和出气孔均设置有第二盖体,其用于打开和关闭所述进气孔和出气孔,所述第一盖体和所述第二盖体之间设置有联动机构,当所述第一盖体打开所述通气口时所述第二盖体关闭所述进气孔和出气孔,当所述第一盖体关闭所述通气口时所述第二盖体打开所述进气孔和出气孔。
9.根据权利要求1所述的太阳能墙体,其特征在于,所述第一和第二部分还通过设置于所述第二部分下方的结构支撑件固定连接,所述结构支撑件具有向内且向下倾斜的倾斜面,
所述窗槛墙的出挑距离a通过如下公式确定:
a=h·cotv,
其中,h为所述第二部分突出于所述外墙主体的最远面的下缘到下层窗台之间的垂直距离,v为所述墙体所在地区的夏季的太阳高度角的平均值;
所述倾斜部的倾斜角度为α≥90°-ω,其中,ω为所述墙体所在地区的冬季的太阳高度角的平均值;
所述结构支撑件的倾斜面的倾斜角度为β≥ω。
10.一种太阳能墙体,其特征在于,包括外墙主体和位于下层窗顶到上层窗台之间的窗槛墙,所述窗槛墙包括嵌入连接于所述外墙主体的第一部分和突出于所述外墙主体的第二部分,所述第二部分包括倾斜部和用于将所述倾斜部固定连接到所述第一部分的连接部,
所述倾斜部相对于所述外墙主体向外且向下倾斜,所述倾斜部的外表面为用于吸收太阳光的辐射能量并将其转化为电能的光电层。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105485755A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 倪爱环 一种太阳能供热系统及其控制方法
CN106440007A (zh) * 2016-06-30 2017-02-22 陆庆云 太阳能取暖装置
CN108756608A (zh) * 2018-05-08 2018-11-06 齐齐哈尔大学 一种相变储能玉米秸秆混凝土组合窗台板及施工工艺
CN109322431A (zh) * 2018-10-23 2019-02-12 扬州大学 一种利用日照角度控热节能的固定式墙面百叶结构
CN112189074A (zh) * 2018-05-09 2021-01-05 矢崎能源系统公司 外壁材料及其制造方法
CN113006323A (zh) * 2021-03-15 2021-06-22 深圳市恒和装饰设计工程有限公司 一种新型建筑防水保温外墙结构
CN113175294A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 华南理工大学 一种可实现遮阳、空气交换及降噪的建筑立面组件

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2033484U (zh) * 1988-03-04 1989-03-01 北京农业工程大学 太阳能墙式热管集热蓄热装置
JP2000241031A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Tadashi Murai 太陽熱利用空調ユニット
CN2744756Y (zh) * 2004-07-16 2005-12-07 方大集团股份有限公司 双层幕墙的机械通风系统
CN101413699A (zh) * 2008-12-12 2009-04-22 刘延兵 智能太阳能集热器与建筑节能一体化的采暖制冷系统
CN101676504A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 杨建良 一种太阳能集热器与建筑一体化结构
CN101676501A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 杨建良 一种建筑猫耳洞
CN202485085U (zh) * 2011-12-16 2012-10-10 天津天资光电科技发展有限公司 民用太阳能取暖装置
CN203215993U (zh) * 2013-03-18 2013-09-25 于小平 太阳能光热建筑一体化结构
CN203856104U (zh) * 2014-01-06 2014-10-01 珠海兴业节能科技有限公司 一种采用背后通风形式的光伏建筑一体化系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2033484U (zh) * 1988-03-04 1989-03-01 北京农业工程大学 太阳能墙式热管集热蓄热装置
JP2000241031A (ja) * 1999-02-18 2000-09-08 Tadashi Murai 太陽熱利用空調ユニット
CN2744756Y (zh) * 2004-07-16 2005-12-07 方大集团股份有限公司 双层幕墙的机械通风系统
CN101676504A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 杨建良 一种太阳能集热器与建筑一体化结构
CN101676501A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 杨建良 一种建筑猫耳洞
CN101413699A (zh) * 2008-12-12 2009-04-22 刘延兵 智能太阳能集热器与建筑节能一体化的采暖制冷系统
CN202485085U (zh) * 2011-12-16 2012-10-10 天津天资光电科技发展有限公司 民用太阳能取暖装置
CN203215993U (zh) * 2013-03-18 2013-09-25 于小平 太阳能光热建筑一体化结构
CN203856104U (zh) * 2014-01-06 2014-10-01 珠海兴业节能科技有限公司 一种采用背后通风形式的光伏建筑一体化系统

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105485755A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 倪爱环 一种太阳能供热系统及其控制方法
CN105485755B (zh) * 2016-01-21 2018-06-29 倪爱环 一种太阳能供热系统及其控制方法
CN106440007A (zh) * 2016-06-30 2017-02-22 陆庆云 太阳能取暖装置
CN108756608A (zh) * 2018-05-08 2018-11-06 齐齐哈尔大学 一种相变储能玉米秸秆混凝土组合窗台板及施工工艺
CN112189074A (zh) * 2018-05-09 2021-01-05 矢崎能源系统公司 外壁材料及其制造方法
CN112189074B (zh) * 2018-05-09 2022-02-25 矢崎能源系统公司 外壁材料及其制造方法
US11608676B2 (en) 2018-05-09 2023-03-21 Yazaki Energy System Corporation Outer wall material and method for manufacturing same
CN109322431A (zh) * 2018-10-23 2019-02-12 扬州大学 一种利用日照角度控热节能的固定式墙面百叶结构
CN113006323A (zh) * 2021-03-15 2021-06-22 深圳市恒和装饰设计工程有限公司 一种新型建筑防水保温外墙结构
CN113175294A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 华南理工大学 一种可实现遮阳、空气交换及降噪的建筑立面组件

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