CN107246225A - 可发电调光隔热通风遮阳的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可发电调光隔热通风遮阳的装置，该装置与设在外部通过微处理器实现自动控制的逆变装置相连接，该装置包括装置外框、总线、光伏电池组件、齿条、光伏电池齿轮、齿条压轮、轴承、偶数组光伏电池倾角调节电机、奇数组光伏电池倾角调节电机等。本发明的效果是该装置具有发电、自动调节室内微气候等功能，所发电量通过微逆变器存储于蓄电池中供室内设备及本装置使用，通过微控制器的控制装置，还可根据室外环境切换通风、采光、发电等模式，从而调节室内微气候，符合绿色建筑的要求。

Description

可发电调光隔热通风遮阳的装置
技术领域
本发明涉及建筑节能领域，特别是涉及建筑遮阳和光伏发电领域的一种可发电调光隔热通风遮阳的装置。
背景技术
随着建筑技术与光伏技术的不断结合，绿色建筑得到了长足的发展，特别是光伏产品与建筑外墙、外窗和幕墙的结合，也具有很大的应用空间。但是现有产品中在遮阳、发电、采光、通风等方面的结合存在着不足，使得光伏产品在建筑外墙与窗体上的应用产生了短板。
发明内容
本发明的目的是提供一种可发电调光隔热通风遮阳的装置，应用于建筑外窗或幕墙上，可以调节建筑的采光、通风等微环境，而且还兼有发电的功能，在充分利用窗体发电的同时还可以对室内微气候进行调节。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种可发电调光隔热通风遮阳的装置，该装置与设在外部通过微处理器实现自动控制的逆变装置相连接，其中：该装置包括固定于窗框外墙的装置外框、总线、多组光伏电池组件、齿条、光伏电池齿轮、齿条压轮、轴承、偶数组光伏电池倾角调节电机、奇数组光伏电池倾角调节电机、光照度探头、辐射照度探头、通风框。
所述在装置外框顶部和两侧面分别插接顶保护盖、侧保护盖，顶部内侧边缘设有倾角为60度的倾斜面，装置外框两侧边框开有凹槽，凹槽内部均匀排布有多个圆孔，每个圆孔内镶嵌有轴承，装置外框背部钉接有通风框，通风框两侧各开有一列平行四边形通风孔。
所述总线包括电机控制线、光伏电池电源线和光伏电池电源总线，总线穿过外框两侧边框的凹槽侧面上部开有的穿线孔与外部逆变装置相连接。
所述多组光伏电池组件包括有光伏电池连接件、光伏电池电源线、光伏电池和反光涂层板，光伏电池连接件设有两个插槽和光伏电池连接轴，光伏电池连接件通过两个插槽分别插接并胶粘在反光涂层板和光伏电池的两侧，所述光伏电池未插接的另两侧为圆角结构，多组光伏电池组件分为奇数组光伏电池组件和偶数组光伏电池组件，光伏电池连接件轴为中空结构，偶数组光伏电池连接件的光伏电池连接件轴两端插接于轴承中，光伏电池连接件轴右端插接有光伏电池齿轮，光伏电池齿轮位于外框两侧边框凹槽内部，光伏电池连接件轴左端中空结构用于光伏电池电源线从中穿过；奇数组光伏电池连接件的光伏电池连接件轴两端插接于轴承中，光伏电池连接件轴左端插接有光伏电池齿轮，光伏电池齿轮位于外框两侧边框凹槽内部，光伏电池连接件轴右端中空结构用于光伏电池电源线从中穿过；其中一侧所有光伏电池电源总线接于光伏电池电源总线，光伏电池电源线沿着外框凹槽内部侧面布线。多组光伏电池组件的第一组光伏电池组件的反光涂层板的一侧连接件上镶嵌有光照度探头，多组光伏电池组件的第一组光伏电池组件的光伏电池的一侧连接件上镶嵌有辐射照度探头，齿条压轮插接于外框凹槽侧部，齿条压轮与光伏电池齿轮处于同一水平面上，齿条位于齿条压轮与光伏电池齿轮中间，齿条同时位于外框凹槽内部，齿条与一组光伏电池齿轮啮合；在装置外框顶部表面边缘外框凹槽两侧各固定有偶数组光伏电池倾角调节电机、奇数组光伏电池倾角调节电机，其中通过步进电机齿轮套接在偶数组光伏电池倾角调节电机、奇数组光伏电池倾角调节电机的输出轴上套接步进电机齿轮，其中步进电机齿轮与一组光伏电池齿轮位于一条直线上，步进电机齿轮与齿条的啮合，分别调节偶数组与奇数组光伏电池倾角角度；外框凹槽内部结构除光伏电池齿轮外，外框另一侧凹槽内部的总线、光伏电池电源总线、穿线孔、齿条、齿条压轮轴承、光伏电池连接件轴均与之对称；偶数组光伏电池倾角调节电机带动步进电机齿轮正转或者反转，从而一侧齿条向上或者向下运动，一侧齿条则带动偶数组光伏电池组件的光伏电池齿轮同步正转或者反转，从而同步改变偶数组光伏电池组件的倾角；奇数组光伏电池倾角调节电机带动步进电机齿轮正转或者反转，从而另一侧齿条向上或者向下运动，另一侧齿条则带动奇数组光伏电池组件的光伏电池齿轮同步正转或者反转，从而同步改变偶数组光伏电池组件的倾角。
本发明的效果是该装置结构简单、安装方便，可以很方便的对建筑外微气候进行优化，进而调节室内光环境和热环境，尤其适用于高档住宅、办公楼和既有建筑改造。本结构集采光调节、通风调节、发电于一身，既能根据室外气象条件自动调节采光、得热、通风，又能充分利用太阳能发电。灵活多用，有多重模式可供选择使用，对建筑节能有着很积极的意义。
太阳辐射设置控制阈值(如300W/m2)，超过这个阈值启用遮光模式，从而减少太阳辐射得热。在建筑节能及可再生能源利用方面本发明有以下优势：
(1)隔热，有效减少太阳辐射得热，节省夏季空调能耗10％～15％。
(2)调光，最大限度地利用自然光，在太阳辐射比较强烈时可以通过反射后形成较为均匀和柔和的顶棚散射光，节省照明能耗10％～20％。
(3)自然通风，通过光伏电池组件形成的百叶进行通风，在过渡季节可以节省空调系统的新风输配能耗，可节约过渡季节空调能耗30％～50％。
附图说明
图1为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置结构图；
图2为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置光伏电池组件结构图1；
图3为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置光伏电池组件结构图2；
图4为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置侧面细节图；
图5为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置顶部细节图；
图6为本发明的控制框图；
图7a为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置实施方式1；
图7b为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置实施方式2；
图7c为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置实施方式3；
图7d为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置实施方式4；
图7e为本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置实施方式5。
图中：
1.装置外框 2.侧保护盖 3.总线 4.通风孔 5.顶保护盖
6.倾斜面 7.光伏电池连接件 8.多组光伏电池组件 9.反光涂层板
10.光伏电池电源总线 11.步进电机齿轮 12.穿线孔 13.齿条
14.光伏电池齿轮 15.齿条压轮 16.光伏电池电源线
17.轴承 18.光伏电池连接件轴 19.光伏电池
20.偶数组光伏电池倾角调节电机 21.奇数组光伏电池倾角调节电机
22.电机控制线 23.光照度探头 24.辐射照度探头 25.通风框
26.微控制器
具体实施方式
本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置为充分利用窗体发电的同时还可以对室内微气候进行调节，特采用以下实施方式，本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置可以直接安装于建筑开窗框架之上，根据探头测量的辐射量与光照度选择不同模式。
如图1所示，本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置外框1固定于窗框外墙，所述窗框的窗户为推拉窗或者是内开窗，该装置外框1背部钉接有通风框25，通风框25两侧各开有一列平行四边形通风孔4，该装置外框1顶部内侧边缘为倾角为60度的倾斜面用于尽量多的采集太阳光。
如图2所示，本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置的光伏电池连接件7设有两个插槽，分别插接并胶粘有反光涂层板9和光伏电池的两侧，所述光伏电池19未插接的另两侧为圆角结构，所述光伏电池19用于发电，反光涂层板9用于向室内反射太阳光，反光涂层板9可见光反射率为70％～80％。
如图3所示，图中反映齿轮和轴承的安装细节图以及本发明的侧面布线图。所述总线3包括电机控制线22、光伏电池电源线16和光伏电池电源总线10，总线3穿过外框两侧边框的凹槽侧面上部开有的穿线孔12与外部逆变装置相连接。
如图4所示，所述多个光伏电池组件8的奇数组光伏电池组件和偶数组光伏电池组件位于装置顶部，多个光伏电池组件8的奇数组光伏电池组件和偶数组光伏电池组件分别由奇数组光伏电池倾角调节电机21、偶数组光伏电池倾角调节电机20控制角度。多组光伏电池组件8的第一组光伏电池组件的反光涂层板9的一侧连接件上镶嵌有光照度探头23，探测室外太阳照度，多组光伏电池组件8的第一组光伏电池组件的光伏电池19的一侧连接件上镶嵌有辐射照度探头24，探测室外太阳辐射辐射度，其中光照度探头23与辐射照度探头24的控制线从光伏电池连接件轴18的中空结构穿出，与总线3相连从而连接至微控制器26。
如图5所示，多组光伏电池组件8的第一组光伏电池组件的反光涂层板9的一侧连接件上镶嵌有光照度探头23，多组光伏电池组件8的第一组光伏电池组件的光伏电池19的一侧连接件上镶嵌有辐射照度探头24，其中光照度探头23与辐射照度探头24的控制线从光伏电池连接件7轴的中空结构穿出，与总线3相连从而连接至微控制器26，通过微控制器26控制奇数组光伏电池倾角调节电机21、偶数组光伏电池倾角调节电机20从而控制奇数组和偶数组光伏电池组件角度组合，来完成发电、采光、遮阳、通风模式的切换。
如图6所示，本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置的电能通过导线传输到通过微处理器实现自动控制的逆变装置中，将电能传输至蓄电池中，电能供本装置微控制器26、电机、探头以及其他家用电器使用。本发明的可发电调光隔热通风遮阳的装置根据光照度探头23与辐射照度探头24探明的光照度与辐射量通过微控制器26控制奇数组光伏电池倾角调节电机21、偶数组光伏电池倾角调节电机20从而控制奇数组和偶数组光伏电池组件角度组合，来完成发电、采光、遮阳、通风模式的切换。
图7a～图7e为本发明的可发电调光隔热通风遮阳装置实施方式。
模式1：如图7a奇数组光伏电池组件的反光涂层板9朝下，偶数组光伏电池组件的反光涂层板9朝上，其中所有光伏电池组件为平行关系且所有光伏电池组件垂直于太阳光线的入射方向。此模式功能为奇数组光伏电池组件用于发电、反光涂层板9用于将太阳光反射后形成较为均匀柔和的顶棚散射光以及兼有通风隔热的功能。适用于太阳辐射适中、光照度适中的天气条件，如多云天气。
模式2：如图7b所有光伏电池组件的光伏电池19朝上且所有与光伏电池组件垂直于太阳光线的入射方向。此模式为全发电兼有隔热通风采光的模式。适用于太阳辐射较强的天气条件，如全晴天气。
模式3：如图7c所有光伏电池组件垂直于水平面，光伏电池19朝外，使得光伏电池组件完全覆盖住装置此模式为全遮光挡风隔热以兼有发电的功能。适用于大风天、雨天或者太阳辐射较强天气条件。
模式4：如图7d所有光伏电池组件平行于水平面，奇数组光伏电池组件的反光涂层板19朝下，偶数组光伏电池组件的反光涂层板朝上，反光涂层板9用于将太阳光反射后形成较为均匀柔和的顶棚散射光。此模式为通风兼有发电补光的功能。适用于太阳辐射以及光照度适中，需要室内通风的条件下。
模式5：如图7e所有光伏电池组件平行于太阳光线，光伏电池19朝上，反光涂层板9朝下。此模式为全采光模式。适用于太阳辐射不强，光照度不强的天气条件。
以上为其中几种典型实施方式，根据奇数组和偶数组光伏电池组件不同的旋转角度，能实现更多的模式，此处不再逐个列举。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可发电调光隔热通风遮阳的装置，该装置与设在外部通过微处理器实现自动控制的逆变装置相连接，其特征是：该装置包括固定于窗框外墙的装置外框(1)、总线(3)、多组光伏电池组件(8)、齿条(13)、光伏电池齿轮(14)、齿条压轮(15)、轴承(17)、偶数组光伏电池倾角调节电机(20)、奇数组光伏电池倾角调节电机(21)、光照度探头(23)、辐射照度探头(24)、通风框(25)；
所述装置外框(1)顶部和两侧面分别插接顶保护盖(5)、侧保护盖(2)，顶部内侧边缘设有倾角为60度的倾斜面(6)，装置外框(1)两侧边框开有凹槽，凹槽内部均匀排布有多个圆孔，每个圆孔内镶嵌有轴承(17)，装置外框(1)背部钉接有通风框(25)，通风框(25)两侧各开有一列平行四边形通风孔(4)；
所述总线(3)包括电机控制线(22)、光伏电池电源线(16)和光伏电池电源总线(10)，总线(3)穿过外框(1)两侧边框的凹槽侧面上部开有的穿线孔(12)与外部逆变装置相连接；
所述多组光伏电池组件(8)包括有光伏电池连接件(7)、光伏电池电源线(16)、光伏电池(19)和反光涂层板(9)，光伏电池连接件(7)设有两个插槽和光伏电池连接轴(18)，光伏电池连接件(7)通过两个插槽分别插接并胶粘反光涂层板(9)和光伏电池(19)的两侧，所述光伏电池(19)未插接的另两侧为圆角结构，多组光伏电池组件(8)分为奇数组光伏电池组件和偶数组光伏电池组件，光伏电池连接件轴(18)为中空结构，偶数组光伏电池连接件的光伏电池连接件轴(18)两端插接于轴承(17)中，光伏电池连接件轴(18)右端插接有光伏电池齿轮(14)，光伏电池齿轮(14)位于外框(1)两侧边框凹槽内部，光伏电池连接件轴(18)左端中空结构用于光伏电池电源线(16)从中穿过；奇数组光伏电池连接件的光伏电池连接件轴(18)两端插接于轴承(17)中，光伏电池连接件轴(18)左端插接有光伏电池齿轮(14)，光伏电池齿轮(14)位于外框(1)两侧边框凹槽内部，光伏电池连接件轴(18)右端中空结构用于光伏电池电源线(16)从中穿过；其中一侧所有光伏电池电源总线(16)接于光伏电池电源总线(10)，光伏电池电源线(10)沿着外框(1)凹槽内部侧面布线。多组光伏电池组件(8)的第一组光伏电池组件的反光涂层板(9)的一侧连接件上镶嵌有光照度探头(23)，多组光伏电池组件(8)的第一组光伏电池组件的光伏电池(19)的一侧连接件上镶嵌有辐射照度探头(24)，齿条压轮(15)插接于外框(1)凹槽侧部，齿条压轮(15)与光伏电池齿轮(14)处于同一水平面上，齿条(13)位于齿条压轮(15)与光伏电池齿轮(14)中间，齿条(13)同时位于外框(1)凹槽内部，齿条(13)与一组光伏电池齿轮(14)啮合；在装置外框(1)顶部表面边缘外框(1)凹槽两侧各固定有偶数组光伏电池倾角调节电机(20)、奇数组光伏电池倾角调节电机(21)，其中通过步进电机齿轮(11)套接在偶数组光伏电池倾角调节电机(20)、奇数组光伏电池倾角调节电机(21)的输出轴上套接步进电机齿轮(11)，其中步进电机齿轮(11)与一组光伏电池齿轮(14)位于一条直线上，步进电机齿轮(11)与齿条(13)的啮合，分别调节偶数组与奇数组光伏电池倾角角度；外框(1)凹槽内部结构除光伏电池齿轮(14)外，外框(1)另一侧凹槽内部的总线(3)、光伏电池电源总线(10)、穿线孔(12)、齿条(13)、齿条压轮(15)轴承(17)、光伏电池连接件轴(18)均与之对称；偶数组光伏电池倾角调节电机(20)带动步进电机齿轮(11)正转或者反转，从而一侧齿条(13)向上或者向下运动，一侧齿条(13)则带动偶数组光伏电池组件的光伏电池齿轮(14)同步正转或者反转，从而同步改变偶数组光伏电池组件的倾角；奇数组光伏电池倾角调节电机(20)带动步进电机齿轮(11)正转或者反转，从而另一侧齿条(13)向上或者向下运动，另一侧齿条(13)则带动奇数组光伏电池组件的光伏电池齿轮(14)同步正转或者反转，从而同步改变偶数组光伏电池组件的倾角。
2.根据权利要求1所述的可发电调光隔热通风遮阳装置，其特征是：所述装置外框(1)固定于窗框外墙，所述窗框的窗户为推拉窗或者是内开窗，装置外框(1)背部固定有通风框(25)，通风框(25)两侧各开有一列平行四边形通风孔(4)，装置外框(1)顶部内侧边缘为倾角为60度的倾斜面(6)。
3.根据权利要求1所述的可发电调光隔热通风遮阳装置，其特征是：光伏电池连接件(7)设有两个插槽，分别插接并胶粘有反光涂层板(9)和光伏电池(19)的两侧，所述光伏电池(19)未插接的另两侧为圆角结构，所述光伏电池(19)用于发电，反光涂层板(9)用于向室内反射太阳光，反光涂层板(9)可见光反射率为70％～80％。
4.根据权利要求1所述的可发电调光隔热通风遮阳装置，其特征是：所述多组光伏电池组件(8)的奇数组光伏电池组件和偶数组光伏电池组件分别由奇数组光伏电池倾角调节电机(21)、偶数组光伏电池倾角调节电机(20)控制角度。
5.根据权利要求1所述的可发电调光隔热通风遮阳装置，其特征是：多组光伏电池组件(8)的第一组光伏电池组件的反光涂层板(9)的一侧连接件上镶嵌有光照度探头(23)，探测室外太阳照度，多组光伏电池组件(8)的第一组光伏电池组件的光伏电池(19)的一侧连接件上镶嵌有辐射照度探头(24)，探测室外太阳辐射辐射度，其中光照度探头(23)与辐射照度探头(24)的控制线从光伏电池连接件轴(18)的中空结构穿出，与总线(3)相连从而连接至微控制器(26)，通过微控制器(26)控制奇数组光伏电池倾角调节电机(21)、偶数组光伏电池倾角调节电机(20)从而控制奇数组和偶数组光伏电池组件角度组合，来完成发电、采光、遮阳、隔热、通风模式的切换。
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