CN105352004B - 光伏窗发电供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏窗发电供热系统，所述系统包括光伏双层窗、供热系统和发电系统。其中光伏双层窗是由光伏板和Low‑E玻璃通过窗体框架形成的一个密闭中空结构。循环工质通过密闭中空结构将光伏板发电剩余的热能带入水箱。在冬季通过地热管道对室内供暖，夏季可用于建筑物供热需求。本发明既能满足传统窗户的采光要求，同时能解决房屋室内隔热问题；光伏发电的同时供应热量，可以大大降低建筑的室内能耗。

Description

光伏窗发电供热系统
技术领域
本发明涉及环保节能型太阳能建筑一体化领域，尤其是一种光伏窗发电供热系统。
背景技术
传统的建筑窗户隔热效果很差，夏热冬冷；近年来光伏系统凭借其日益成熟的技术正逐步扩大它在建筑领域的发展，形成了很多太阳能建筑一体化技术。
目前国内的光伏窗(如专利CN 302056150)，虽然可以起到发电作用，但由于其表面温度过高，导致其光电转换效率低，从而影响其发电效率，发电总体成本过高。其次，光伏板发电后会有很大的一部分热能损失，从而降低了光电光热综合效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有光伏窗存在的不足，本发明提供一种光伏窗发电供热系统，采用双层密封窗体结构，在光伏发电的同时通以冷却介质，解决光伏板温度过高发电效率差，热量损失等问题，减少建筑能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光伏窗发电供热系统，包括光伏双层窗、供热系统和发电系统，所述的光伏双层窗包括光伏板，所述供热系统和发电系统均由所述光伏板提供能量。
所述的光伏双层窗还包括窗体框架和玻璃板，所述的光伏板和玻璃板相对设置且通过窗体框架形成密闭中空结构；所述的窗体框架上设有管路，所述管路具有进口和出口，所述进口和出口均与所述密闭中空结构连通。所述进口和出口分别经过多个均匀分布的接口与所述密闭中空结构连通；所述的光伏板和玻璃板嵌入在窗体框架内，所述密闭中空结构通过窗体框架的上下侧均匀设置的多个所述的接口与窗体框架相连。
还包括水箱，所述密闭中空结构和水箱之间通过管路连通，所述水箱通过泵向所述供热系统供热。管路内的循环工质进入密闭中空结构，吸收光伏板的热量后从出口回到水箱完成一个循环；所述的供热系统可以通过地热系统对室内供暖，水箱里的水温达到温控系统的要求，则将热水送入房间的循环管道，通过辐射采暖的方式，对建筑室内进行制热；实现太阳能建筑一体化应用，可大大减少建筑室内负荷。
所述进口位于室内，所述出口位于室外。管路内的循环工质可以是空气，将出口连接到室外，冷空气从进口进入光伏双层窗对光伏板进行冷却，温度升高后从出口直接排到室外，防止热量进入室内，因此夏季能起到很好地隔热效率。而在冬季，从出口出来的热空气可以直接用于建筑供热，改善室内热环境。
所述发电系统包括电路和汇流箱，所述电路设置在窗体框架上，所述光伏板通过电路连接汇流箱，所述汇流箱连接蓄电池或逆变器。
所述玻璃板为Low-E玻璃板，所述的光伏板是透视型薄膜光伏板，光伏板背面覆盖有绝缘层。
所述的光伏双层窗是由多个光伏板形成的阵列，且相邻的两光伏板之间电路串联。
所述的管路为同程管路，保证循环工质能够均匀流过密闭中空结构，从而保证整个光伏板温度的均匀性。所述管路内的循环工质为水或者空气，若为水，则冬季可以通过地热系统等进行室内供暖；若为空气，则夏季需将热空气排出室外。
所述的供热系统包括地热系统，所述地热系统为在建筑地板夹层铺设的回折型地埋管。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下所示：
1.本发明将供热和发电相结合，供热系统能够降低光伏板的表面温度，提高光伏板的光电转换效率，从而提高发电效率，解决了传统光伏窗发电效率低的问题；
2.本发明在光伏板与玻璃板之间通以冷却工质，能有效降低光伏电池的表面温度，提高其光电转化效率，此外还能获得相应的热能，大大提高了系统的综合效率；
3.本发明采用光伏窗串联阵列的模式，结构紧凑，安装方便；
4.本发明将太阳能与建筑窗户及地暖等相结合，无需额外占用建筑面积，同时能够大大降低建筑能耗，改善室内热环境。
5.本发明可以用于住宅建筑墙体南向窗户，还可以应用于大型商业建筑的采光屋顶等。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的光伏窗发电供热系统最优实施例的结构示意图。
图2是图1所示的光伏窗发电供热系统的主视图。
图3是图1所示的光伏窗发电供热系统的侧视图。
图4是本发明的光伏窗发电供热系统中循环工质为水的工作示意图。
图中100、光伏双层窗，200、供热系统，300、发电系统，1、光伏板，2、窗体框架，3、电路，4、进口，5、出口，6、接口，7、玻璃板，8、密闭中空结构，9、地热系统。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-3所示，本发明的一种光伏窗发电供热系统，包括光伏双层窗100、供热系统200和发电系统300，所述的光伏双层窗100包括光伏板1、窗体框架2和玻璃板7，所述供热系统200和发电系统300均由所述光伏板1提供能量。所述的窗体框架2要满足建筑窗体的强度及密封要求，所述的光伏双层窗100是由多个光伏板1形成的阵列，且相邻的两光伏板1之间电路串联。所述玻璃板7为Low-E玻璃板，所述的光伏板1是透视型薄膜光伏板，光伏板1背面覆盖有绝缘层。所述的光伏板1和玻璃板7相对设置且通过窗体框架2形成密闭中空结构8；所述的窗体框架2上设有管路，所述管路具有进口4和出口5，所述进口4和出口5均与所述密闭中空结构8连通。所述的管路为同程管路，所述管路内的循环工质为水或者空气。
所述进口4和出口5分别经过多个均匀分布的接口6与所述密闭中空结构8连通；所述的光伏板1和玻璃板7嵌入在窗体框架2内，所述密闭中空结构8通过窗体框架2的上下侧均匀设置的多个所述的接口6与窗体框架2相连。
循环工质如水从进口4进入光伏双层窗100，通过多个接口6流经光伏板1，对光伏板1进行冷却散热，循环工质最终从出口5流出。循环工质经过多次循环吸收光伏窗的热量升温后进入供热系统200，为建筑室内提供热源。
所述发电系统300包括电路3和汇流箱，电路3为多个光伏板1相互串联的电路，光伏板1嵌套在窗体框架2内，并保证其绝缘性能。所述电路3设置在窗体框架2上，所述光伏板1通过电路3连接汇流箱，所述汇流箱连接蓄电池或逆变器。太阳光照射在光伏板1上发电通过电路3进入发电系统300，既可以进入蓄电池供给建筑室内用电，也可以通过逆变器并网进入公用电网。
还包括水箱，所述密闭中空结构8和水箱之间通过管路连通，所述水箱通过泵向所述供热系统200供热。如图4所示，所述的供热系统200包括地热系统9，所述地热系统9为在建筑地板夹层铺设的回折型地埋管。通过光伏双层窗100所收集的热水送入水箱后，水箱里的水温达到温控系统的要求，则将热水送入房间的循环管道，通过辐射采暖的方式，对建筑室内进行制热；实现太阳能建筑一体化应用，可大大减少建筑室内负荷。
所述进口4位于室内，所述出口5位于室外。即也可将循环冷却工质改为空气，直接将出口5连接到室外，冷空气从进口4进入光伏双层窗100对光伏板1进行冷却，温度升高后从出口5直接排到室外，防止热量进入室内，因此夏季能起到很好地隔热效率。而在冬季运行模式中从出口5出来的热空气可以直接用于建筑供热，改善室内热环境。
本发明的光伏窗发电供热系统并不仅限于住宅建筑墙体南向窗户，还可以应用于大型商业建筑的采光屋顶等。管路内的循环工质通过密闭中空结构将光伏板发电剩余的热能带入保温水箱。在冬季通过地热管道对室内供暖，夏季可用于建筑物供热需求。本发明既能满足传统窗户的采光要求，同时能解决房屋室内隔热问题；光伏发电的同时供应热量，可以大大降低建筑的室内能耗。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种光伏窗发电供热系统，其特征在于：包括光伏双层窗(100)、供热系统(200)和发电系统(300)，所述的光伏双层窗(100)包括光伏板(1)，所述供热系统(200)和发电系统(300)均由所述光伏板(1)提供能量；
所述的光伏双层窗(100)还包括窗体框架(2)和玻璃板(7)，所述的光伏板(1)和玻璃板(7)相对设置且通过窗体框架(2)形成密闭中空结构(8)；所述的窗体框架(2)上设有管路，所述管路具有进口(4)和出口(5)，所述进口(4)和出口(5)均与所述密闭中空结构(8)连通。
2.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述进口(4) 和出口(5)分别经过多个均匀分布的接口(6)与所述密闭中空结构(8)连通； 所述的光伏板(1)和玻璃板(7)嵌入在窗体框架(2)内，所述密闭中空结构 (8)通过窗体框架(2)的上下侧均匀设置的多个所述的接口(6)与窗体框架 (2)相连。
3.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：还包括水箱，所述密闭中空结构(8)和水箱之间通过管路连通，所述水箱通过泵向所述供热系统(200)供热。
4.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述进口(4)位于室内，所述出口(5)位于室外。
5.如权利要求1-4中任一项所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述发电系统(300)包括电路(3)和汇流箱，所述电路(3)设置在窗体框架(2)上，所述光伏板(1)通过电路(3)连接汇流箱，所述汇流箱连接蓄电池或逆变器。
6.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述玻璃板(7)为Low-E玻璃板，所述的光伏板(1)是透视型薄膜光伏板，光伏板(1)背面覆盖有绝缘层。
7.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述的光伏双层窗(100)是由多个光伏板(1)形成的阵列，且相邻的两光伏板(1)之间电路串联。
8.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述的管路为同程管路，所述管路内的循环工质为水或者空气。
9.如权利要求1所述的光伏窗发电供热系统，其特征在于：所述的供热系统(200)包括地热系统(9)，所述地热系统(9)为在建筑地板夹层铺设的回折型地埋管。
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