CN106546008A - 一种坡屋面光伏增效及新风预热系统 - Google Patents
一种坡屋面光伏增效及新风预热系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106546008A CN106546008A CN201610871993.9A CN201610871993A CN106546008A CN 106546008 A CN106546008 A CN 106546008A CN 201610871993 A CN201610871993 A CN 201610871993A CN 106546008 A CN106546008 A CN 106546008A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fresh air
- pitched roof
- air
- heat
- butterfly valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000003584 silencer Effects 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 description 166
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 9
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
- F24F2005/0064—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground using solar energy
- F24F2005/0067—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground using solar energy with photovoltaic panels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
Abstract
本发明公开了一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件，在光伏组件与坡屋面之间留有空气间层；所述的坡屋面上安装有空气集热器，空气集热器与所述的空气间层连通；空气集热器顶部设置有无动力风帽，无动力风帽通过连接管与空气集热器内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道，新风管道的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道上设置有与房间内部连通的新风送风管；所述的空气集热器通过导流风管连接在新风管道上，在所述的连接管、导流风管上分别安装有第一蝶阀和第二蝶阀。本发明可降低光伏组件表面工作温度，提高光伏发电效率；同时本发明有效利用废热预热新风，降低了冬季采暖负荷。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光热利用技术领域，具体是一种对太阳能光伏组件进行冷却降温并利用废热，以提高光伏发电效率、降低冬季空调系统新风负荷的坡屋面光伏增效及新风预热系统。
背景技术
建筑能耗是社会能耗的一大分支，占有很大比重，故建筑节能已成为我国实现低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要手段。同时，太阳能作为一种可再生的清洁能源是取之不尽，用之不竭的，因此利用太阳能发电满足建筑功能需求就成为我国鼓励发展的一项建筑节能措施。现如今利用太阳能发电主要有两大类型，一类是太阳光发电，另一类是太阳热发电。其中太阳能光电利用主要以光伏发电最为常见。光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池、逆变器、充放电控制器、交流配电柜等设备组成，其中太阳能电池方阵是光电转换的核心部件。但在光电转换的过程中，太阳能光伏组件也会吸收太阳能量使其表面工作温度过高；因光伏组件温度与其发电效率成反比，故而光电转换效率有所降低。同时，在冬季，保温材料的存在使建筑保持高气密性，尤其是室外空气温度偏低、太阳辐射强度高的西北地区，为满足建筑室内的空气品质要求，常需要新风系统给室内提供新风，这部分新风由于温度远低于室内空气温度，需要大量的耗热量去承担这部分新风负荷，使建筑能耗急剧升高，由此可见，新风预热可以在一定程度上实现建筑节能。
综上所述，如何在降低光伏板表面工作温度，提高其光伏转换效率的同时，将这部分废热收集并加以利用，给建筑提供低品位热能，是本领域研究人员所共同关注的热点之一。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，以提高光伏面板的转换效率，同时将光伏面板上产生的热量进行有效利用。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件，所述的光伏组件与坡屋面之间平行安装，在光伏组件与坡屋面之间留有空气间层；所述的坡屋面上安装有空气集热器，空气集热器与所述的空气间层连通；所述的空气集热器顶部设置有无动力风帽，无动力风帽通过连接管与空气集热器内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道，新风管道的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道上设置有与房间内部连通的新风送风管；所述的空气集热器通过导流风管与新风管道连接，在所述的连接管、导流风管上分别安装有第一蝶阀和第二蝶阀。
进一步地，所述的新风管道位于坡屋面下方的吊顶内，新风管道平行于水平面设置。
进一步地，所述的新风管道穿出房间墙壁的一端中安装有滤网，新风管道上安装有新风机组，新风机组的两端分别通过软接头与新风管道连接；自新风机组靠近新风送风管方向的新风管道上依次安装有消声器和防火阀。
进一步地，所述的空气集热器设置在坡屋面较高的一端，所述的光伏组件与坡屋面边沿之间不连接，外界空气可通坡屋面边沿与光伏组件之间的间隙进入到空气间层中。
进一步地，所述的空气集热器包括箱体，箱体由顶面、底面以及设置在顶面、底面之间的左侧面、右侧面、前侧面和后侧面围成；所述的箱体的纵向截面为倒等腰梯形结构，箱体的顶面为中空的透明盖板，箱体内部间隔设置有吸热板芯以及分流板，其中吸热板芯与左侧面、前侧面和后侧面连接，分流板与右侧面、前侧面和后侧面连接，且吸热板芯位于分流板的上方；所述的顶面与吸热板芯之间的左侧面上设置有与所述的导流风管连接的出气口，在底面与分流板之间的右侧面上开设有条形的进气口。
进一步地，所述的吸热板芯的纵向截面为V形波纹结构，波纹角为90°；所述的吸热板芯采用镀有选择性吸收涂层的金属板，选择性吸收涂层的吸收率＞0.92，法向发射率＜0.1；所述的箱体内部除了顶面之外，其余的部分均内衬有保温层。
进一步地，所述的箱体顶面上设置有排气口，所述的连接管连接在排气口上。
进一步地，所述的新风管道以及导流风管上均安装有电动调节阀。
进一步地，所述的第一蝶阀和第二蝶阀采用交流接触器互锁连接，第一蝶阀开启时第二蝶阀关闭，而第二蝶阀开启时第一蝶阀关闭；所述的第一蝶阀、第二蝶阀的开启与关闭受到温度传感器的调控。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
1.本发明可降低光伏组件表面工作温度，提高光伏发电效率；
在太阳辐射的作用下，光伏组件温度最高可高出环境温度15-20℃，其空气间层中的空气在热压、风压和风帽的作用下，产生沿坡屋顶向上的速度梯度，由于空气间层内的空气温度远低于光伏组件的工作温度，在气流流动过程中，空气与光伏背板之间的对流换热增强，带走光伏组件表面废热，使其组件温度降低。又因光电转换效率与温度成反比，故而提高了光伏发电效率。与此同时气流流动还增强了屋顶外表面的对流换热，降低了屋顶外表面温度，进而降低了通过屋顶的得热量，减少了空调能耗。
2.本发明有效利用废热预热新风，降低冬季采暖负荷；
在冬季工况下，吸收了光伏组件废热升温后的空气经空气集热器进一步升温，从导流风管以诱导送风的方式汇入新风系统，与未预热的新风混合后，送至室内，提高了新风机组的入口温度，减少了冬季新风负荷，节约了采暖能耗。
3.本发明的系统分工况自动控制，便于操作；
根据不同的季节工况，控制系统会依据室外温度做出相应调整，开闭相应的工作部件，实现分工况自控。在春夏秋季，系统主要以排出废热降温为主，控制系统控制排气系统蝶阀开启，诱导送风系统蝶阀关闭；而当室外温度低至控制系统设定值以下时，冬季工况开启，系统主要以利用废热预热新风为主，排气系统蝶阀关闭，诱导送风系统蝶阀开启。在整个过程中，两个蝶阀联锁控制，不会发生两个系统同时工作的情况，且工况切换均为自动，无需手动操作。
4.本发明系统不需要附加动力装置，不增加额外能耗。
系统空气循环动力为热压、风压、无动力风帽及新风系统本身风机，无附加动力装置，均不产生附加能耗。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明在春夏秋季工况下工作状态示意图；
图3为本发明在冬季工况下工作状态示意图；
图4为本发明的空气集热器的结构示意图；
图5为本发明系统的自控系统示意图；
图6为本发明冬季工况下空气集热器的出口温度与室外环境温度对比图。
图中标号代表：1—光伏组件，2—空气集热器，3—无动力风帽，4—第一蝶阀，5—第二蝶阀，6—导流风管，7—电动调节阀，8—滤网，9—软接头，10—新风机组，11—消声器，12—防火阀，13—新风送风管，14—进气口，15—分流板，16—保温层，17—吸热板芯，18—透明盖板，19—空气通道，20—出气口，21—空气间层，22—排气口，23—间隙，24—新风管道。
具体实施方式
申请人根据现有的坡屋面光伏系统和新风输送系统在使用过程中存在的问题，设计了一种能同时提高光伏转换效率以及对废热进行利用的综合系统，其基本设计思想是，在坡屋顶上敷设光伏组件时留有一定的空气间层，并且在坡屋顶顶端设置特定结构的空气集热器与光伏组件相接，使空气间层中的空气在吸收了光伏组件表面废热之后可以进入空气集热器中进一步吸热升温，产生较大的热压作用，并在空气集热器上增设无动力风帽来加强空气流动的动力。除此之外，吸收了废热的空气还可以通过诱导风管以诱导送风的方式进入建筑的新风系统，用来预热新风，减少能耗。
如图1所示，本发明的结构介绍如下：
一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件1，所述的光伏组件1与坡屋面之间平行安装，在光伏组件1与坡屋面之间留有空气间层21；所述的坡屋面上安装有空气集热器2，空气集热器2与所述的空气间层21连通；所述的空气集热器2顶部设置有无动力风帽3，无动力风帽3通过连接管与空气集热器2内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道24，新风管道24的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道24上设置有与房间内部连通的新风送风管13；所述的空气集热器2通过导流风管6连接在新风管道24上，在所述的连接管、导流风管6上分别安装有第一蝶阀4和第二蝶阀5。新风管道24以及导流风管6上均安装有电动调节阀7，可对风量进行调节。
从图中可以看到，本发明用以进行光电转换的光伏组件1铺设在坡屋面上，并且平行于坡屋面的表面，这是为了在坡屋面与光伏组件1之间留下空气间层21，使得外界空气可以通过空气间层21进入到光伏组件1下方，并在一定速度梯度下上升，起到对光伏组件1降温的作用。外界空气在流经光伏组件1下方后，带走光伏组件1产生的废热，提升了光伏组件1的光电转换效率，此时这部分空气已经得到了一定程度的升温。为了进一步地对这部分空气进行温度的提升，以满足新风预热以及增大热压提高浮力的需求，本发明中引入了空气集热器2与光伏组件1进行组合，上述对光伏组件1进行冷却的空气，在空气间层21中流动并最终经过空气集热器2内部，这时候将有两种选择：
第一种，在春夏秋季，房间内部不需要增温时，第一蝶阀4开启，第二蝶阀5关闭，将空气自空气集热器2上方通过无动力风帽3最终排放到外界，而不进入房间中，由此这部分空气只起到对光伏组件1的降温作用；
第二种，在冬季时，可将上述带有光伏组件1废热的空气利用起来，此时第一蝶阀4关闭，第二蝶阀5开启，在这部分空气进入到空气集热器2中时，利用空气集热器2对流经空气进行二次升温，这样升温后的空气通过导流风管6进入到位于房间上方的新风预热系统中，并自新风管道24中和外界空气进行混合，最终通过新风送风管13到达房间内部，同时起到对房间内部换气、升温的作用。
在图1所给出的这个示例中，空气集热器2设置在坡屋面较高的一端，所述的光伏组件1与坡屋面边沿之间不连接，那么外界空气可自坡屋面边沿与光伏组件1之间的间隙23进入到空气间层21中。这里的边沿是指坡屋面的四周边沿，这样外界空气从四周都可以进入到空气间层21，能达到更好的降温效果。
更具体地，新风管道24穿出房间墙壁的一端中安装有滤网8，以防止外界杂物进入到新风管道24中。为了满足室内空气的高质量要求，可在新风管道24上安装新风机组10，以对混合后的空气进行除湿、滤杂等处理。新风机组10的能源可由上述的光伏组件1供给，不用额外接入能源。新风机组10的两端分别通过软接头9与新风管道24连接，并通过固定架将新风机组10稳妥固定，防止受到新风管道24位置变动的影响。自新风机组10靠近新风送风管13方向上的新风管道24上依次安装有消声器11和防火阀12。
如图4所示，本发明根据实际情况设计了一种适用于本发明方案的空气集热器2：空气集热器2包括箱体，箱体由顶面、底面以及设置在顶面、底面之间的左侧面、右侧面、前侧面和后侧面围成；所述的箱体的纵向截面为倒等腰梯形结构，箱体的顶面为中空的透明盖板18，箱体内部间隔设置有吸热板芯17以及分流板15，其中吸热板芯17与左侧面、前侧面和后侧面连接，分流板15与右侧面、前侧面和后侧面连接，使箱体内部形成一个弯折的空气通道19，且吸热板芯17位于分流板15的上方；所述的顶面与吸热板芯17之间的左侧面上设置有与所述的导流风管6连接的出气口20，在底面与分流板15之间的右侧面上开设有条形的进气口14。带有光伏组件1废热的空气，自进气口14进入到箱体内部，并在其内部的S形空气通道19中行进，最终由下部到达箱体内上部，在这个过程中，空气被进一步增温，最终通过出气口20经导流风管6导入到新风预热系统中或通过无动力风帽3排出到外界空气中。
具体地，本发明中箱体采用倒S形结构，其中吸热板芯17的纵向截面为V形波纹结构，波纹角为90°，即吸热板芯17的纵向截面可看作是由多个V形结构相邻构成；吸热板采用镀有选择性吸收涂层的金属板，选择性吸收涂层的吸收率＞0.92，法向发射率＜0.1，例如选择性吸收涂层可采用氧化铜涂层；该结构可以对太阳辐射进行二次吸收，并有效地增加空气流的换热面积；分流板15采用透明玻璃板，可增加空气流通的距离，以更好地吸收热量；透明盖板18采用聚碳酸脂制成的中空板(PC)，既有较好的隔热保温性能也保证了足够的透光性；箱体内部除了顶面之外，其余的部分均内衬有保温层16。保温层16采用聚氨酯发泡设置在集热器的底部和四周，减少向环境散热的热损失；箱体采用不锈钢框架，耐候性好，易于加工可有效提高集热器气密性。
本发明中，第一蝶阀4和第二蝶阀5采用交流接触器互锁连接，第一蝶阀4开启时第二蝶阀5关闭，而第二蝶阀5开启时第一蝶阀4关闭，这是为了切换整个系统的工作模式；而所述的第一蝶阀4、第二蝶阀5的开启与关闭受到温度传感器的调控，这样可以对系统的运行实现自动调控。具体地，第一蝶阀4的启动按钮SBF与辅助触点KMR串联(动断)，第二蝶阀5的启动按钮SBR与辅助触点KMF串联(动断)，实现线圈KMF通电时，支路2断开，支路1闭合，线圈KMR通电时，支路1断开，支路2闭合，且因开关机械连锁，切换无需手动。当室外日平均温度低于5℃时，温度传感器将信号传递到控制系统，第二蝶阀5的启动开关SBR闭合，且其串联在SBF电路中的联动开关断开，线圈KMF断电，线圈KMR通电工作，辅助触点开闭状态反向，实现两个蝶阀开启状态倒置。
如图2所示，为本发明在春夏秋季工况下的工作状态示意图，以夏季工况为例进行说明。参见图5的控制系统，SBF为第一蝶阀4的启动开关，SBR为第二蝶阀5的启动开关，整套系统启动时，按下SBF开关使其闭合且其串联在SBR电路中的联动开关断开，线圈KMF通电工作，图中串联在SBR电路中的辅助触点KMF断开，串联在SBF电路中的辅助触点KMF闭合，实现第一蝶阀4开启而第二蝶阀5关闭的工作状态，此时废热通过排气系统排至大气，新风预热部分不工作。
在空气集热器2内，吸热板芯17吸收太阳辐射升温加热周围空气，使得集热器中空气温度较高，与空气间层21中气体产生较明显的热压差，并且无动力风帽3在自然风或热压差的作用下转动，产生离心负压加速空气热对流，因此，空气间层21中空气在热压、风压和风帽动力的作用下上升，到达空气集热器2后升温，再通过透明盖板18上的上排气口22经过第一蝶阀4，从无动力风帽3排至空气中，形成一个对流循环。在此过程中吸收光伏组件1表面废热使其降温，增强光电转换效率，同时还增强了屋顶外表面对流换热，降低了屋顶外表面温度，进而降低了通过屋顶的得热量，减少了空调能耗。春秋季工作状态与夏季相同。
参见图3，为坡屋面光伏增效及新风预热系统处于冬季工况下的示意图。参见图5控制系统，当室外日平均温度低于5℃时，温度传感器将信号传至控制系统，第二蝶阀5的启动开关SBR闭合，且其串联在SBF电路中的联动开关断开，线圈KMF断电，继而线圈KMR通电工作，图中串联在SBR电路中的辅助触点KMF断开，辅助触点KMR闭合，串联在SBF电路中的辅助触点KMR闭合，辅助触点KMR断开，实现第二蝶阀5开启而第一蝶阀4关闭的工作状态，此时废热不排至大气而是通过导流风管6进入到新风预热系统中。
同样地，在空气集热器2内，吸热板芯17吸收太阳辐射升温加热周围空气，使得集热器中空气温度较高，与空气间层21中气体产生较明显的热压差，空气间层21中空气在热压、风压的作用下上升，到达空气集热器2后再进一步升温，此时由于采用诱导送风的方式，导流风管6中压力较高，被加热后的空气通过第二蝶阀5、导流风管6通入新风预热系统中，与未预热的新风混合，再通过新风机组10、消声器11、防火阀12、新风送风管13通入室内。在此过程中新风带走光伏组件1表面废热使其降温，增强光电转换效率，同时提高了新风送风温度，增加了进入室内的热量，减少了冬季新风负荷，节约了采暖能耗。
参见图5控制系统，当温度回升，室外日平均温度高于5℃时(根据《民用建筑热工设计规范》GB50176‐93规定，室外日平均温度大于5℃停止采暖)，温度传感器将信号传至控制系统，开关SBR断开SBF闭合，且其串联在SBR电路中的联动开关断开，线圈KMF通电工作，图中串联在SBF电路中的辅助触点KMF闭合，串联在SBR电路中的辅助触点KMF断开，实现第一蝶阀4开启而第二蝶阀5关闭的工作状态，此时新风预热系统关闭，排气系统启动，进入春季工作模式。
实施例：
以西安地区气候条件为例，如图6所示，用Trnsys模拟12月份在坡屋面光伏增效及新风预热系统条件下空气集热器2出口温度，并与室外环境温度对比，可以看到预热空气出口温度可以达到50℃，有较好的新风预热效果，可以达到降低新风负荷的目的。
Claims (9)
1.一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件(1)，其特征在于，所述的光伏组件(1)与坡屋面之间平行安装，在光伏组件(1)与坡屋面之间留有空气间层(21)；所述的坡屋面上安装有空气集热器(2)，空气集热器(2)与所述的空气间层(21)连通；所述的空气集热器(2)顶部设置有无动力风帽(3)，无动力风帽(3)通过连接管与空气集热器(2)内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道(24)，新风管道(24)的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道(24)上设置有与房间内部连通的新风送风管(13)；所述的空气集热器(2)通过导流风管(6)与新风管道(24)连接，在所述的连接管、导流风管(6)上分别安装有第一蝶阀(4)和第二蝶阀(5)。
2.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的新风管道(24)位于坡屋面下方的吊顶内，新风管道(24)平行于水平面设置。
3.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统系统，其特征在于，所述的新风管道(24)穿出房间墙壁的一端中安装有滤网(8)，新风管道(24)上安装有新风机组(10)，新风机组(10)的两端分别通过软接头(9)与新风管道(24)连接；自新风机组(10)靠近新风送风管(13)方向上的新风管道(24)上依次安装有消声器(11)和防火阀(12)。
4.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的空气集热器(2)设置在坡屋面较高的一端，所述的光伏组件(1)与坡屋面边沿之间不连接，外界空气可通过坡屋面边沿与光伏组件之间的间隙(23)进入到空气间层(21)中。
5.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统系统，其特征在于，所述的空气集热器(2)包括箱体，箱体由顶面、底面以及设置在顶面、底面之间的左侧面、右侧面、前侧面和后侧面围成；所述的箱体的纵向截面为倒等腰梯形结构，箱体的顶面为中空的透明盖板(18)，箱体内部间隔设置有吸热板芯(17)以及分流板(15)，其中吸热板芯(17)与左侧面、前侧面和后侧面连接，分流板(15)与右侧面、前侧面和后侧面连接，且吸热板芯(17)位于分流板(15)的上方；所述的顶面与吸热板芯(17)之间的左侧面上设置有与所述的导流风管(6)连接的出气口(20)，在底面与分流板(15)之间的右侧面上开设有条形的进气口(14)。
6.如权利要求5所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的吸热板芯(17)的纵向截面为V形波纹结构，波纹角为90°；所述的吸热板芯(17)采用镀有选择性吸收涂层的金属板，选择性吸收涂层的吸收率＞0.92，法向发射率＜0.1；所述的箱体内部除了顶面之外，其余的部分均内衬有保温层16。
7.如权利要求5所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的箱体顶面上设置有排气口(22)，所述的连接管连接在排气口(22)上。
8.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的新风管道(24)以及导流风管(6)上均安装有电动调节阀(7)。
9.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的第一蝶阀(4)和第二蝶阀(5)采用交流接触器互锁连接，第一蝶阀(4)开启时第二蝶阀(5)关闭，而第二蝶阀(5)开启时第一蝶阀(4)关闭；所述的第一蝶阀(4)、第二蝶阀(5)的开启与关闭受到温度传感器的调控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610871993.9A CN106546008B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种坡屋面光伏增效及新风预热系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610871993.9A CN106546008B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种坡屋面光伏增效及新风预热系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106546008A true CN106546008A (zh) | 2017-03-29 |
| CN106546008B CN106546008B (zh) | 2018-09-21 |
Family
ID=58368495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610871993.9A Active CN106546008B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种坡屋面光伏增效及新风预热系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106546008B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108548332A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 燕山大学 | 一种太阳能光伏环路热管热水系统 |
| CN115306089A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-08 | 江苏科技大学 | 一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29711263U1 (de) * | 1997-02-27 | 1997-08-28 | Hinrichs Karl Heinz | Vorrichtung zur Gewinnung solarer Energie |
| DE19914079A1 (de) * | 1999-03-27 | 2000-09-28 | Abac Elektronische Kommunikati | Photovoltaik-Modul |
| CN1654758A (zh) * | 2004-02-13 | 2005-08-17 | 株式会社Om太阳能协会 | 太阳能系统房屋 |
| CN101942892A (zh) * | 2010-09-15 | 2011-01-12 | 浙江省建筑科学设计研究院有限公司 | 与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统 |
| CN102419012A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-04-18 | 北京大学 | 一种平板型太阳能空气集热器 |
| CN203443005U (zh) * | 2013-09-05 | 2014-02-19 | 住房和城乡建设部科技发展促进中心 | 结合空调排风和新风的光伏组件背板余热处理和利用装置 |
| CN104019507A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-03 | 西安工程大学 | 管式间接与蒸发式冷气机结合的多风机蒸发冷却空调系统 |
| CN105952039A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-21 | 冯刚克 | 平板光伏电池板保温集热幕墙与屋面及通风空调系统 |
-
2016
- 2016-09-30 CN CN201610871993.9A patent/CN106546008B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29711263U1 (de) * | 1997-02-27 | 1997-08-28 | Hinrichs Karl Heinz | Vorrichtung zur Gewinnung solarer Energie |
| DE19914079A1 (de) * | 1999-03-27 | 2000-09-28 | Abac Elektronische Kommunikati | Photovoltaik-Modul |
| CN1654758A (zh) * | 2004-02-13 | 2005-08-17 | 株式会社Om太阳能协会 | 太阳能系统房屋 |
| CN101942892A (zh) * | 2010-09-15 | 2011-01-12 | 浙江省建筑科学设计研究院有限公司 | 与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统 |
| CN102419012A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-04-18 | 北京大学 | 一种平板型太阳能空气集热器 |
| CN203443005U (zh) * | 2013-09-05 | 2014-02-19 | 住房和城乡建设部科技发展促进中心 | 结合空调排风和新风的光伏组件背板余热处理和利用装置 |
| CN104019507A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-03 | 西安工程大学 | 管式间接与蒸发式冷气机结合的多风机蒸发冷却空调系统 |
| CN105952039A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-21 | 冯刚克 | 平板光伏电池板保温集热幕墙与屋面及通风空调系统 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108548332A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 燕山大学 | 一种太阳能光伏环路热管热水系统 |
| CN108548332B (zh) * | 2018-04-20 | 2019-08-09 | 燕山大学 | 一种太阳能光伏环路热管热水系统 |
| CN115306089A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-08 | 江苏科技大学 | 一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面 |
| CN115306089B (zh) * | 2022-08-18 | 2023-07-21 | 江苏科技大学 | 一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106546008B (zh) | 2018-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102589078B (zh) | 通风系统及其操作方法 | |
| CN104746647A (zh) | 主动式与被动式相结合的全年性利用相变储能房 | |
| CN110224672B (zh) | 太阳能光伏光热综合利用装置及该装置的通风采暖系统 | |
| CN101705751B (zh) | 太阳能集成房屋 | |
| CN108425427A (zh) | 一种高节能型储能建筑 | |
| CN111609501B (zh) | 一种利用太阳能和地热能的被动式通风系统 | |
| CN103015646A (zh) | 一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置 | |
| CN106759972A (zh) | 一种蓄热通风复合式太阳能结构 | |
| CN203443005U (zh) | 结合空调排风和新风的光伏组件背板余热处理和利用装置 | |
| CN105649198A (zh) | 一种建筑节能光伏系统 | |
| CN203640382U (zh) | 太阳能烟囱电站温室建筑 | |
| CN205557817U (zh) | 一种建筑节能光伏系统 | |
| CN106546008B (zh) | 一种坡屋面光伏增效及新风预热系统 | |
| CN204084695U (zh) | 一种能量梯度利用的空调装置 | |
| CN201074903Y (zh) | 带暖气的太阳能热水器装置 | |
| CN201794319U (zh) | 双重太阳能空气集热器采暖干燥房 | |
| CN102102458A (zh) | 一种多孔集热墙式太阳房 | |
| CN205448122U (zh) | 联合空调系统的通风光伏窗 | |
| CN212227204U (zh) | 智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统 | |
| CN112050282A (zh) | 智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统 | |
| CN211447915U (zh) | 一种太阳能制冷制热空调房 | |
| CN203298412U (zh) | 一种太阳能节能空调系统 | |
| CN203771777U (zh) | 一种太阳能集热和辐射制冷综合应用装置 | |
| CN205663115U (zh) | 一种用于风雨操场建筑的屋面结构 | |
| CN208983649U (zh) | 导流式太阳能空气集热系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |