CN106642472A - 一种屋顶光伏/半导体温度调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，包括设置在屋顶的支架、架设在支架上方与屋顶平行布置的光伏板单元和半导体组件以及用于充放电的蓄电池，所述半导体组件下方的屋顶上开设进风口，进风口处设置进风风机，所述蓄电池通过光伏控制逆变器与光伏板单元连接，且蓄电池与半导体组件及进风风机连接。与现有技术相比，本发明利用半导体片的制冷/制热效果，配合风机及控制器，可稳定室内温度在16‑28℃之间；光伏板单元能够吸收太阳辐射降低夏季制冷负荷，进一步降温；且本系统可以实现清洁无污染地工作，所有设备的工作不会对环境产生不利影响，系统工作无需消耗外界能量。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用领域，具体涉及一种屋顶光伏/半导体温度调节系统。
背景技术
目前，我国建筑面积已达到约500亿m2，每年以20亿m2的速度增加。从数量上讲，建筑能耗已接近全社会总能耗的1/3并且随着我国城市化进程的加快，建筑能耗将继续保持增长趋势，加快可再生能源在建筑领域中的规模化应用，是降低建筑能耗、调整建筑用能结构的主要措施之一。
太阳能光伏发电系统作为建筑电源系统或多能互补的建筑能源系统，如何与建筑有机结合，是光伏技术工程化应用必须解决的问题。随着太阳能光伏发电系统在建筑中的大量应用，光伏系统及组件也随着一体化水平的提高，不断进行技术改进和创新，如低倍聚焦光伏技术、光伏薄膜夹胶玻璃、光伏百叶窗等都为建筑光伏发展提供了有效的技术创新支持。如何将光伏发电技术与降低建筑能耗有效结合是最近几年的研究热点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节能、能有效调节室内温度的屋顶光伏/半导体温度调节系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，该系统包括设置在屋顶的支架、架设在支架上方与屋顶平行布置的光伏板单元和半导体组件以及用于充放电的蓄电池，所述半导体组件下方的屋顶上开设进风口，进风口处设置进风风机，所述蓄电池通过光伏控制逆变器与光伏板单元连接，且蓄电池与半导体组件及进风风机连接。
半导体是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。
制热半导体和制冷半导体一般采用直流电作为能源，这与光伏发电具有很好的结合性。同时半导体片可同时制冷、制热，可满足不同季节建筑的需求并且半导体制冷/制热片的工作温度与人类居住所需的环境温度具有一定的一致性。另外，光伏板单元的发电量一部分用于提供半导体组件、风机及功率控制器所需的电能，剩余的部分储存在蓄电池中供无辐照或家庭使用。
所述的半导体组件包括在支架上并列布置的半导体片，所述半导体片包括中心的半导体、设置在半导体片外侧的翅片以及涂覆在半导体片和翅片之间的导热层，所述翅片与屋顶平行布置，其中，半导体的一侧可以制冷，一侧可以制热。
所述的导热层通过固定卡箍固定在半导体片和翅片之间。安装翅片，可以强化对流换热。
所述的导热层为导热硅脂。导热硅脂的热阻低，可加强对流换热。
所述的半导体组件底部通过转轴与光伏板单元的顶端连接，因此半导体组件可以翻转，使得半导体组件可以选择制冷面朝下或制热面朝下，这是通过功率控制器来实现的。
所述的光伏板单元包括多块呈串并联布置的光伏板。
所述的蓄电池的充电电极通过光伏控制逆变器与所述光伏板单元连接。光伏控制逆变器具有最大功率点跟踪功能，可保证光伏板单元始终以最大功率点工作；同时控制逆变器可将直流电转为交流电，供用户家庭使用。
所述蓄电池的放电电极通过功率控制器与半导体组件及进风风机连接。功率控制器可独立、同时控制半导体片的翻转功能及输出功率，还能调节风机的输出功率。此外，室内还可以设有温度计与该功率控制器连接，温度计将室内温度的信号传递给功率控制器，功率控制器与设定的温度进行比对，然后控制半导体组件的模式及功率。
所述光伏板单元下方的屋顶开设出风口，出风口处设有排风风机。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：
(1)通过光伏板单元和半导体组件，能有效调节室内的温度，且通过功率控制器和温度计的共同作用，可以自动切换模式，使得夏天吹冷风，冬天吹热风，自动化程度高；
(2)本系统可以实现清洁无污染地工作，所有设备的工作不会对环境产生不利影响，系统工作无需消耗外界能量。
附图说明
图1为本发明的连接示意图；
图2为本发明半导体片的结构示意图；
图3为夏季制冷时室内外空气流动的示意图；
图4为冬季制冷时室内外空气流动的示意图。
其中，1为半导体组件，2为光伏板单元，3为进风风机，4为进风口，5为出风口，6为出风风机，7为光伏控制逆变器，8为蓄电池，9为功率控制器，10为温度计，11为空气流道，12为支架，13为半导体片，14为导热硅脂，15为固定卡箍，16为翅片，17为冷气流，18为热气流。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其结构如图1所示，系统由半导体组件1、光伏板单元2、进风风机3、进风口4、出风口5、出风风机6、光伏控制逆变器7、蓄电池8、功率控制模块9、温度计10、空气流道11、支架12等组成。
半导体组件1和光伏板单元2平行安装于屋顶，与屋顶之间预留一定高度，形成空气流道11；组件1位于组件2的下方；其中半导体组件的制冷、制热可根据需要进行转换，以满足不同的建筑负荷要求。
在屋顶上开进风口4、出风口5，并在相应的气体口安装进风风机3和出风风机6；
光伏板单元2通过光伏控制逆变器6与蓄电池7连接；半导体组件1、进风风机3和出风风机6与蓄电池7连接，由蓄电池7提供所需电能；
温度计9与功率控制模块8连接；
功率控制模块8与半导体组件1、进风风机3和出风风机6连接，通过比较与设定值之间的偏差来调节半导体组件1、进风风机3和出风风机6的功率大小；
其中，半导体组件1的结构如图2所示，半导体组件1由半导体片13、翅片16、导热硅脂14、固定卡箍15等组成。导热硅脂14具有高的导热率，具有较小的导热热阻；翅片16可增强空气的对流换热面积，提高对流换热系统；由于导热硅脂14为液态粘性物质，因此模块化时需要在外面增加固定卡箍15。此结构的半导体组件1具有较小的热阻，同时结构比较简单、可靠。半导体组件1的构成可根据蓄电池的电压、用户制冷/制热负荷通过合适的串并联构成。
系统基本工作流程如下：光伏板单元2吸收太阳辐照，经光伏控制逆变器6给蓄电池7充电；功率控制模块8通过比较温度计9的值与设定值的大小，调节半导体组件1、进风风机3和出风风机6的功率，直至温度达到设定要求。
春秋季节无制冷及供暖需求时，只需将风进出口4、出风口5关闭即可，同时关闭半导体组件1的供电。系统此时只具备光伏发电功能。蓄电池7中的电能可通过光伏控制逆变器6转变成交流电供家庭使用。
图3、图4分别是夏季制冷及冬季采暖时室内外空气的流动示意图，决定着半导体组件1和光伏板单元2的相对位置关系。无论是夏季还是冬季室内的空气流动形式基本一致，都是下进上出。因此，主要是考虑室外空气的流动形式。
夏季工作模式时，此时半导体组件1的制冷面朝向室内，制热面朝外；冷气流17通过进风风机、进风口4进入室内给房间制冷，室内空气从出风口5排出进入空气流道11；室外侧，热气流18由于温度高于环境温度，空气密度变小，周围的环境冷空气在重力的重力下会迫使热气流18向上流动。因此，夏季模式时，半导体组件1应位于光伏板单元2的上方；若相反的话，则热气流18会流行光伏板单元2的表面，使得光伏电池温度升高，光电效率下降。
冬季工作模式时，此时半导体组件1的制冷面朝外，制热面朝向室内方向。热气流18通过进风风机、进风口4进入室内给房间供暖，室内空气从出风口5排出进入空气流道11；室外侧，冷气流17由于温度低于环境温度，空气密度变大，在重力的作用下会朝下流动，冷气流流经光伏板单元2可进一步降低光伏组件的温度，提高其光电效率。因此冬季时，半导体组件1也应位于光伏板单元2的上方。
Claims (8)
1.一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，该系统包括设置在屋顶的支架、架设在支架上方与屋顶平行布置的光伏板单元和半导体组件以及用于充放电的蓄电池，所述半导体组件下方的屋顶上开设进风口，进风口处设置进风风机，所述蓄电池通过光伏控制逆变器与光伏板单元连接，且蓄电池与半导体组件及进风风机连接。
2.根据权利要求1所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述的半导体组件包括在支架上并列布置的半导体片，所述半导体片包括中心的半导体、设置在半导体片外侧的翅片以及涂覆在半导体片和翅片之间的导热层，所述翅片与屋顶平行布置。
3.根据权利要求2所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述的导热层通过固定卡箍固定在半导体片和翅片之间。
4.根据权利要求2所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述的导热层为导热硅脂。
5.根据权利要求1所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述的半导体组件底部通过转轴与光伏板单元的顶端连接。
6.根据权利要求1所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述的光伏板单元包括多块呈串并联布置的光伏板。
7.根据权利要求1所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述蓄电池通过功率控制器与半导体组件及进风风机连接。
8.根据权利要求1所述的一种屋顶光伏/半导体温度调节系统，其特征在于，所述光伏板单元下方的屋顶开设出风口，出风口处设有排风风机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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