CN105545188B - 自动追光百叶帘式光伏窗 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动追光百叶帘式光伏窗，包括窗体组件、玻璃组件和光伏百叶组件，窗体组件包括窗体框架、百叶升降装置、百叶倾角调节装置、空冷开关，玻璃组件包括两块玻璃板，玻璃板内侧面涂有节能涂层，两块玻璃板之间形成空冷调节流道，光伏百叶组件包括采用串联阵列模式的若干光伏百叶片，最中间一叶光伏百叶片的表面安装有光敏元件，光敏元件线路连接有智能处理器。本发明的有益效果是：利用光敏元件实时跟踪太阳，光伏表面获得最大化的太阳直射辐射，大大提高光伏光电转换效率；通过空冷开关的控制，可以改变夏季和冬季空气的内外循环模式，有助调节室内的冷暖负荷，大大降低了建筑室内能耗。
Description
技术领域
本发明属于环保节能型太阳能利用领域，涉及一种自动追光百叶帘式光伏窗。
背景技术
近年来光伏系统凭借其日益成熟的技术扩大了它在建筑领域的发展，形成了很多太阳能建筑一体化技术，同时节能涂层与光敏元件，也已经投入市场应用于建筑节能领域。
窗户作为建筑物重要的组成部分，则被赋予了更多的功能，人们考虑将光伏与窗户结合，即光伏窗，然而已有的光伏窗在夏季因表面温度过高，致使光电转换效率较低，从而影响发电效率。其次，光伏百叶组件固定在框架上，一天中不能时刻保持阳光直射到光伏百叶组件上，光伏百叶组件接收阳光直射辐射低，无跟踪精度，且不能很好地解决光线不足时的采光问题，也存在着造价较高、不易安装等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种自动追光百叶帘式光伏窗，通过采用双层半密封窗体结构并自动跟踪太阳光，在光伏发电的同时加以扰流散热，解决因温度过高光伏光电转换效率较低，太阳直射辐射弱导致的光电转换效率低，光线不足时采光受限以及光线过强导致的建筑能耗等问题。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种自动追光百叶帘式光伏窗，包括窗体组件、玻璃组件和光伏百叶组件，窗体组件包括窗体框架、安装于窗体框架腔内的百叶升降装置和百叶倾角调节装置、固定于窗体框架上的空冷开关，玻璃组件包括相对设置的将窗体框架密封的两块玻璃板，玻璃板朝向窗体框架内腔的内侧面涂有油节能涂层，两块玻璃板之间形成空冷调节流道，光伏百叶组件包括采用串联阵列模式的若干光伏百叶片，若干光伏百叶片并排安装于窗体框架内腔并与百叶倾角调节装置连接，若干光伏百叶片的最中间一叶光伏百叶片的表面安装有光敏元件，光敏元件线路连接有智能处理器。
进一步地，百叶升降装置包括第一驱动电机、升降传动轴、提拉线和金属薄板，提拉线的两端分别连接升降传动轴和金属薄板，第一驱动电机驱动升降传动轴的转动，金属薄板比光伏百叶片略长，水平置于若干光伏百叶片的最下面一叶光伏百叶片的下方，第一驱动电机线路连接有控制其运行的百叶升降按钮。
进一步地，百叶倾角调节装置包括第二驱动电机、倾角调节传动轴和调节线，调节线的一端连接倾角调节传动轴，另一端依次穿过并固定连接每叶光伏百叶片，第二驱动电机驱动倾角调节传动轴的转动，第二驱动电机线路连接有控制其运行的百叶倾角调节按钮。
进一步地，空冷开关包括安装于窗体框架上下表面的上空冷开关和下空冷开关，上空冷开关和下空冷开关的内外移动控制窗体框架内腔与外界的空气流通。
进一步地，节能涂层的材质为二氧化钒。节能涂层利用其温控相变节能的同时在夏季可以将光反射到光伏组件上形成二次发电。
进一步地，光伏百叶片连接有集电器或逆变器，光伏百叶组件产生的电能由集电器通过输电导线收集进入蓄电池供给建筑室内用电，或者通过逆变器并网进入公用电网。
进一步地，光伏百叶片上安装有若干采用串联模式连接的电池片，每片电池片上并联一个二极管以保护电路，当单个或局部电池片出现故障时，整个光伏百叶组件仍然可以正常工作。
本发明的有益效果是：(1)利用光敏元件通过一维跟踪方式，使光伏百叶组件能够实时跟踪太阳，光伏表面获得最大化的太阳直射辐射，大大提高光伏光电转换效率，此外在光伏百叶跟踪的同时将会在中空流道内产生扰流，加速了光伏电池片的散热，使得光电转换效率得到进一步提升，从而大大提高了整体发电效率，解决了传统光伏窗发电效率过低的问题；(2)采用光伏百叶片串联阵列的模式，结构紧凑，可以进行升降及倾角调节，从而控制采光程度，满足室内用户的各项生活需求；(3)通过四个空冷开关的控制，可以改变夏季和冬季空气的内外循环模式，有助调节室内的冷暖负荷，大大降低了建筑室内能耗；(4)节能涂层通过温控相变感应，在冬季增加透射，在夏季能将光反射到光伏百叶组件上形成二次发电。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的剖面图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为含光敏元件的光伏百叶片的结构示意图；
图5为百叶升降装置的结构示意图，a为上升过程，b为下降过程；
图6为百叶倾角调节装置的结构示意图，a、b为两种相反的倾角偏转方式；
图7为冬季内循环采暖模式示意图和夏季外循环散热模式示意图，a为冬季内循环采暖模式，b为夏季外循环散热模式；
图8为全采光模式示意图和全封闭模式示意图，a为全采光模式，b为全封闭模式。
其中：1-1.上空冷开关，1-2.下空冷开关，2.百叶升降按钮，3.百叶倾角调节按钮，4.光伏百叶片，5.光敏元件，6.金属薄板，7.节能涂层，8-1.第一驱动电机，8-2.第二驱动电机，9.玻璃板，10.空冷调节流道，11.调节线，12.提拉线，13.升降传动轴，14.倾角调节传动轴，15.窗体框架，16.智能处理器，17.集电器，18.输电导线，19.电池片，20.二极管。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
如图1～4所示的一种自动追光百叶帘式光伏窗，包括窗体组件、玻璃组件和光伏百叶组件，窗体组件包括窗体框架15、安装于窗体框架15腔内的百叶升降装置和百叶倾角调节装置、固定于窗体框架15上的空冷开关，玻璃组件包括相对设置的将窗体框架15密封的两块玻璃板9，玻璃板9朝向窗体框架15内腔的内侧面涂有节能涂层7，两块玻璃板9之间形成空冷调节流道10，光伏百叶组件包括采用串联阵列模式的若干光伏百叶片4，若干光伏百叶片4并排安装于窗体框架15内腔并与百叶倾角调节装置连接，若干光伏百叶片4的最中间一叶光伏百叶片4的表面安装有光敏元件5，光敏元件5线路连接有智能处理器16。
百叶升降装置包括第一驱动电机8-1、升降传动轴13、提拉线12和金属薄板6，提拉线12的两端分别连接升降传动轴13和金属薄板6，第一驱动电机8-1驱动升降传动轴13的转动，金属薄板6比光伏百叶片4略长，水平置于若干光伏百叶片4的最下面一叶光伏百叶片4的下方，第一驱动电机8-1线路连接有控制其运行的百叶升降按钮2。
百叶倾角调节装置包括第二驱动电机8-2、倾角调节传动轴14和调节线11，调节线11的一端连接倾角调节传动轴14，另一端依次穿过并固定连接每叶光伏百叶片4，第二驱动电机8-2驱动倾角调节传动轴14的转动，第二驱动电机8-2线路连接有控制其运行的百叶倾角调节按钮3。
空冷开关包括安装于窗体框架15上下表面的上空冷开关1-1和下空冷开关1-2，上空冷开关1-1和下空冷开关1-2的内外移动控制窗体框架15内腔与外界的空气流通。
节能涂层7的材质为二氧化钒类涂层。
光伏百叶片4连接有集电器17或逆变器，光伏百叶组件产生的电能由集电器17通过输电导线18收集进入蓄电池供给建筑室内用电，或者通过逆变器并网进入公用电网。
光伏百叶片4上安装有若干采用串联模式连接的电池片19，每片电池片19上并联一个二极管20。
如图5所示，启动百叶升降按钮2，由第一驱动电机8-1运动带动升降传动轴13的传动，提拉线12带动金属薄板6向上提升，金属薄板6从下而上不断收紧光伏百叶组件，实现光伏百叶组件的整体抬升，关闭百叶升降按钮2。下降时再次启动百叶升降按钮2，下降过程与上升过程相反。
如图6所示，启动百叶倾角调节按钮3，由第二驱动电机8-2运动带动倾角调节传动轴14的传动，调节线11带动与其固定连接的光伏百叶片4转动，从而实现光伏百叶片4倾角的改变，当转动到合适角度时，关闭百叶倾角调节按钮3。再次启动百叶倾角调节按钮3，光伏百叶片4倾角的再次偏转。
当光敏元件5工作时，智能处理器16将根据光敏元件5传来的信号，实时控制第二驱动电机8-2，实现光伏百叶片4倾角的自动改变，从而使得光伏百叶组件获得最大化的太阳直射辐射。
如图7和图8所示，下面将结合本发明的工作模式示意图做进一步说明，
(1)冬季内循环采暖模式
空冷开关的开关如图7中a图所示，使得窗体框架15内腔与室内环境连通，空气通过在空冷调节流道10流动与室内构成内循环，空气的循环流动降低了光伏百叶组件表面的温度，使得光电转化效率提高，从而提高发电效率，并将热量带入室内以供采暖，降低了室内建筑热负荷。由光敏元件5自动跟踪阳光从而控制光伏百叶片4的倾斜角度，充分接收太阳直射辐射以提高发电效率，此外，光伏百叶片4倾角的改变将在空冷调节流道10内形成扰流，加速了空冷调节，进一步降低光伏百叶片4表面的温度的同时加快与建筑室内的换热，热量能够更快得被带入室内进行采暖。
(2)夏季外循环散热模式
空冷开关1的开关如图7中b图所示，使得窗体框架15内腔与室外环境连通，空气通过在空冷调节流道流动10与室外构成外循环，空气的循环流动将热量带到室外以进行散热，从而降低了光伏百叶组件表面的温度，使得光电转化效率得以提高。同样由光敏元件5自动跟踪阳光，充分接收太阳直射辐射以提高发电效率，在空冷调节流道10内形成扰流，进一步降低了光伏百叶片4表面的温度的同时加快了与室外的换热，热量能够更快得被带出室外。另外由于节能涂层7的温控相变感应，将有效地减少通过窗户形成的热传导，同时将光反射到光伏百叶组件上形成二次发电。
(3)全采光模式
空冷开关1的开关如图8中a图所示，使得窗体框架15内腔密封。当室内光线较弱时，室内采光不足，如阴天或多云天气，太阳直射辐射非常少，以散射太阳光为主，按下百叶升降按钮2，启动升降转动轴13，金属薄板6向上移动的同时收起光伏百叶组件，让散射光线直接进入室内，以满足用户采光需求。
(4)全封闭模式
空冷开关1的开关如图8中b图所示，使得窗体框架15内腔密封。当出现特殊天气或者保护家居的私密性时，按下百叶倾角调节按钮3，启动倾角调节转动轴14，光伏百叶片4不断改变倾角，当光伏百叶片4倾斜至最大程度，再次按下百叶倾角调节按钮3，关闭倾角调节转动轴14，光伏百叶组件呈竖直封闭状态，以满足用户的特别需求。
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 (5)
1.一种自动追光百叶帘式光伏窗，其特征是：包括窗体组件、玻璃组件和光伏百叶组件，窗体组件包括窗体框架、安装于窗体框架腔内的百叶升降装置和百叶倾角调节装置、固定于窗体框架上的空冷开关，玻璃组件包括相对设置的将窗体框架密封的两块玻璃板，玻璃板朝向窗体框架内腔的内侧面涂有节能涂层，两块玻璃板之间形成空冷调节流道，光伏百叶组件包括采用串联阵列模式的若干光伏百叶片，若干光伏百叶片并排安装于窗体框架内腔并与百叶倾角调节装置连接，若干光伏百叶片的最中间一叶光伏百叶片的表面安装有光敏元件，光敏元件线路连接有智能处理器，
所述的空冷开关包括安装于窗体框架上、下侧的上空冷开关和下空冷开关，上空冷开关和下空冷开关的内外移动控制窗体框架内腔与外界的空气流通，
所述的节能涂层的材质为二氧化钒。
2.根据权利要求1所述的自动追光百叶帘式光伏窗，其特征是：所述的百叶升降装置包括第一驱动电机、升降传动轴、提拉线和金属薄板，提拉线的两端分别连接升降传动轴和金属薄板，第一驱动电机驱动升降传动轴的转动，金属薄板比光伏百叶片略长，水平置于若干光伏百叶片的最下面一叶光伏百叶片的下方，第一驱动电机线路连接有控制其运行的百叶升降按钮。
3.根据权利要求1所述的自动追光百叶帘式光伏窗，其特征是：所述的百叶倾角调节装置包括第二驱动电机、倾角调节传动轴和调节线，调节线的一端连接倾角调节传动轴，另一端依次穿过并固定连接每叶光伏百叶片，第二驱动电机驱动倾角调节传动轴的转动，第二驱动电机线路连接有控制其运行的百叶倾角调节按钮。
4.根据权利要求1所述的自动追光百叶帘式光伏窗，其特征是：所述的光伏百叶片连接有集电器或逆变器，光伏百叶组件产生的电能由集电器通过输电导线收集进入蓄电池供给建筑室内用电，或者通过逆变器并网进入公用电网。
5.根据权利要求1所述的自动追光百叶帘式光伏窗，其特征是：所述的光伏百叶片上安装有若干采用串联模式连接的电池片，每片电池片上并联一个二极管。
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