CN108915518A - 一种具有光伏发电及调温功能的太阳能玻璃窗 - Google Patents

一种具有光伏发电及调温功能的太阳能玻璃窗 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有光伏发电及调温功能的太阳能玻璃窗，属于窗技术领域。本发明具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，包括窗框和玻璃，玻璃包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间具有空隙，玻璃镶在窗框内，窗框是太阳能板，外层玻璃的上部具有上部通气孔，外层玻璃的下部具有下部通气孔，外层玻璃连接温度控制电路。本发明可以很好的调节室内温度，改善夏天室内闷热、用电浪费等问题。不易可以应用于房屋室内降温外,还可用于车的玻璃门和玻璃窗上,以实现车内利用太阳能降温。

Description

一种具有光伏发电及调温功能的太阳能玻璃窗
技术领域
本发明涉及一种具有光伏发电及调温功能的太阳能玻璃窗，属于窗技术领域。
背景技术
室内用的玻璃窗和轿车玻璃起到接收光照、挡风遮雨的作用。但是在一些地区常年温度偏高，烈日下的室内或车内高温会使人不舒适。目前的玻璃窗还不能起到调节室内温度的作用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，本发明可以通过玻璃进行发电和调节室内温度的作用。
本发明采取的技术方案如下：
一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，包括窗框和玻璃，玻璃包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间具有空隙，玻璃镶在窗框内，窗框是太阳能板，外层玻璃的上部具有上部通气孔，外层玻璃的下部具有下部通气孔，外层玻璃连接温度控制电路；所述温度控制电路包括太阳能板控制器及蓄电池；蓄电池为计时电路、手动电路、自动电路及空调提供电源；计时电路、手动电路、自动电路及空调这三个并联连接；计时电路包括时间继电器开关KT及指示灯指示灯L1，时间继电器开关KT与指示灯L1并联后再与开关KA1-1串联；时间继电器开关KT、指示灯L1及开关KA1-1形成的电路与继电器线圈KA1并联，之后再与转换开关A的触点b连接；手动电路包括指示灯L2与继电器线圈K2，指示灯L2与开关KA2-1串联，串联后与继电器线圈KA2并联；指示灯L2、开关KA2-1与继电器线圈KA2形成的电路连接触点式开关SB1的一端，触点式开关SB1的另一端连接转换开关A的触电a,转换开关A的一端连接蓄电池的正级；自动电路包括二级管和三级管，三级管的基级连接温度探测器，温度探测器连接降压模块，降压模块的正级连接继电器线圈KA3的一端，继电器线圈KA3的另一端连接三级管的发射级，继电器线圈KA3上并联有二极管；降压模块的负极连接三级管的集电级，指示灯L3的一端连接三级管的集电级，指示灯L3的另一端连接降压模块的负极；触点式开关SB2的一端连接降压模块的正级，触点式开关SB2的另一端连接开关KA3-1的一端，开关KA3-1的另一端连接开关KA2-2的一端，开关KA2-2的一端和时间继电器开关KT的一端都连接降温装置的一端，降温装置的另一端连接蓄电池的负级，开关KA2-2与时间继电器开关KT并联；开关KA2-2的另一端连接蓄电池的正级；转换开关A的触点c连接降压模块的正；所述降温装置是室内用空调。
外层玻璃是光伏电池玻璃。
降温装置可以是车载空调，窗框是车门框，玻璃由外层玻璃组成。取消外层玻璃的上部通气孔及下部通气孔的设置。
上部通气孔与下部通气孔数量都在2个以上。
内层玻璃为中空玻璃。
三级管的基级与温度探测器之间具有可调电阻。
本文发明的工作原理分析如下：
首先需要考虑的是，窗户的玻璃经过设计改造后是否会影响到窗户本身的工作特点以及能否为室内设备进行良好供电。由于外层玻璃采用的是半透明材质，所以不会影响到室内的采光；对于能否为室内设备提供充足电能，需要通过相关公式得出进一步结果。
玻璃上的半透明光伏电池能够直接将太阳能转化成电能，该电能能够为室内的设备提供电能。因考虑到很多情况下即使窗户改良，室内的温度环境也会很热，这时往往需要空调来辅助降温，而对空调的供电就用太阳能光伏电池产生的电能来提供。空调使用的是交流电，光伏电池产生的是直流电，为了能够使空调正常运转，需要逆变器将直流电转换成交流电。因为在太阳能转换成直流电，以及直流电转成交流电的过程中都会伴随着一部分的能量损耗，对这些转换过程中的能量损耗进行分析计算，来得到逆变器的转换效率，以及整个系统工作的运行效率。
当太阳光照射到光伏玻璃上时，通过相关计算，可以得出在一段时间内太阳能转换成直流电量的大小以及逆变器的工作效率。系统产生的直流电能由公式(1)计算得到：
PDC＝IPV×VPV， (1)
其中:PDC：直流电功率，光伏电池所产生，W；
IPV：直流电流值，光伏电池所产生，A；
VPV：直流电压值，光伏电池所产生，V。
当为室内设备进行供电时，需要将产生的直流电转换成交流电，系统所产生的交流电能可通过公式(2)得出：
PAC＝IAC×VAC， (2)
其中：PAC：直流电功率，光伏电池所产生，W；
IAC：交流电流值，由系统逆变器得到,A；
VAC：交流电压值，由系统逆变器得到，V。
逆变器的转换效率可由公式(3)得到：
ηinverter＝PAC/PDC， (3)
在太阳光照充足的情况下，通过计算可知系统与设备的供电需求相符。
通过对单位长度窗户的结构进行能量流动分析可知，对于通过垂直方式对玻璃表面进行照射的太阳能，根据其流向的差异最终会分为四部分能量。在这四部分能量中，一部分能量可穿过光伏电池并进到室内；没有透过光伏电池的一部分能量通过反射回到大气环境中；一部分被光伏电池所利用并转化成电能；还有一部分能量为热量，由光伏电池在工作过程中所产生的能量，定义为qs。qs在此后的能量流动过程中又采用一定方式在周边环境中实现热交换。
如图1(a)所示，为了给建筑物进行供电光伏电池的作用正是将一部分的太阳能转化成电能。通过对图1(a)进行分析，可以得出与太阳能光伏电池相结合的外层窗玻璃上得到的太阳辐射能分配情况。通常情况下光伏电池的转化效率介于10％至20％间，即只有其中一部分的太阳能实现了向电能的转换，剩余的能量存在形式可以主要分成三种：其中一部分能量通过光伏玻璃并照射到室内；另一部分没有透过光伏玻璃的能量由于反射现象通过外层窗玻璃反射到周边环境中；最后一部分能量为光伏电池工作期间所产生的热量，主要分为外层窗玻璃和周边环境间产生的对流及辐射换热，将其定义为qs。为了实现对空调的供电，可一对窗框材质进行更换，更换为可吸收更多的太阳能材料。
由于内层窗玻璃的材质为普通玻璃，因此当太阳光入射到玻璃表面时大部分由于反射及透射现象将会回到周围环境中，仅仅有少部分的能量被光伏电池吸收并通过对流及辐射换热返回周围环境中。在不考虑反射透射等能量损失的情况下，内层窗玻璃最后将以图1(b)的形式与周围进行交换。
本发明的有益效果是：降温装置是室内用空调可以有效降低室温温度。降温装置可以是车载空调，窗框是车门框，内层玻璃和外层玻璃镶直接贴合一起，并取消设置上部通气孔与下部通气孔，或者窗框内只镶嵌有内层玻璃，并取消设置上部通气孔与下部通气孔。这样可以替代轿车或其他汽车的玻璃来发电并降低车内温度，还可以利用玻璃的透光度小的特点减少光线进入车内。
本发明可以很好的调节室内温度，改善夏天室内闷热、用电浪费等问题。不易可以应用于房屋室内降温外,还可用于车的玻璃门和玻璃窗上,以实现车内利用太阳能降温。充分利用太阳能进行系统供电,利用窗户边框的太阳能装置为室内空调进行供电,可以根据环境需求来智能控制室内温度，玻璃及窗框的结合更好满足了房间内的温度需求，对室内降温、能源节约都有着重要意义。
附图说明
图1(a)为太阳能辐射的利用原理；
图1(b)为玻璃窗与周围环境的热交换过程；
图2为本发明的主视剖面图。
图3为本发明的右视图。
图4为图1中控制电路的电路简图。
图中：1.上部通气孔，2.窗框(太阳能板)，3.下部通气孔，4.外层玻璃，5.内层玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的说明；
如图1-4所示：一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，包括窗框2和玻璃，玻璃包括内层玻璃5和外层玻璃4，内层玻璃5和外层玻璃4之间具有空隙，玻璃镶在窗框2内，窗框2是太阳能板，外层玻璃4的上部具有上部通气孔1，外层玻璃的下部具有下部通气孔3，外层玻璃连接温度控制电路；所述温度控制电路包括太阳能板控制器及蓄电池；蓄电池为计时电路、手动电路、自动电路及空调提供电源；计时电路、手动电路、自动电路及空调这三个并联连接；计时电路包括时间继电器开关KT及指示灯指示灯L1，时间继电器开关KT与指示灯L1并联后再与开关KA1-1串联；时间继电器开关KT、指示灯L1及开关KA1-1形成的电路与继电器线圈KA1并联，之后再与转换开关A的触点b连接；手动电路包括指示灯L2与继电器线圈K2，指示灯L2与开关KA2-1串联，串联后与继电器线圈KA2并联；指示灯L2、开关KA2-1与继电器线圈KA2形成的电路连接触点式开关SB1的一端，触点式开关SB1的另一端连接转换开关A的触电a,转换开关A的一端连接蓄电池的正级；自动电路包括二级管和三级管，三级管的基级连接温度探测器，温度探测器连接降压模块，降压模块的正级连接继电器线圈KA3的一端，继电器线圈KA3的另一端连接三级管的发射级，继电器线圈KA3上并联有二极管；降压模块的负极连接三级管的集电级，指示灯L3的一端连接三级管的集电级，指示灯L3的另一端连接降压模块的负极；触点式开关SB2的一端连接降压模块的正级，触点式开关SB2的另一端连接开关KA3-1的一端，开关KA3-1的另一端连接开关KA2-2的一端，开关KA2-2的一端和时间继电器开关KT的一端都连接降温装置的一端，降温装置的另一端连接蓄电池的负级，开关KA2-2与时间继电器开关KT并联；开关KA2-2的另一端连接蓄电池的正级；转换开关A的触点c连接降压模块的正；所述降温装置是室内用空调。
外层玻璃4是光伏电池玻璃，窗框2是太阳能板。由于光伏电池玻璃具透光度不高的特点，通过光伏电池玻璃可以减少光线射入到室内。光伏电池玻璃还具有吸收太阳光后转化为电能的优点，把接收的光能储存到蓄电池里面。窗框2是太阳能板，可以把太阳能转化电能储存到蓄电池里面。
降温装置可以是车载空调，窗框2是车门框，玻璃由外层玻璃组成。取消外层玻璃的上部通气孔1及下部通气孔3的设置，把降温装置替换成车载空调，窗框2是车门框，玻璃由外层玻璃组成，这样就可实现给轿车内的温度进行调节。
上部通气孔1与下部通气孔3数量都在2个以上。当空气有变化时内层玻璃5和外层玻璃4之间的空隙就会有温度变化，会是空气从上部通气孔1出去，空气从下部通气孔3进入，起到一定降温作用。
内层玻璃5可以是中空玻璃，中空玻璃可以更好地隔热、隔音效果。
三级管的基级与温度探测器之间具有可调电阻。可调电阻可以很好地调压，调节电流和电压。
如图4所示：转换开关A可以随意切换到触电a,触电b及触电c，这样可以给计时电路手动电路、计时电路、自动电路及空调提供电源。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，包括窗框(2)和玻璃，其特征在于：玻璃包括内层玻璃(5)和外层玻璃(4)，内层玻璃(5)和外层玻璃(4)之间具有空隙，玻璃镶在窗框(2)内，窗框(2)是太阳能板，外层玻璃(4)的上部具有上部通气孔(1)，外层玻璃的下部具有下部通气孔(3)，外层玻璃连接温度控制电路；所述温度控制电路包括太阳能板控制器及蓄电池；蓄电池为计时电路、手动电路、自动电路及空调提供电源；计时电路、手动电路、自动电路及空调这三个并联连接；计时电路包括时间继电器开关KT及指示灯指示灯L1，时间继电器开关KT与指示灯L1并联后再与开关KA1-1串联；时间继电器开关KT、指示灯L1及开关KA1-1形成的电路与继电器线圈KA1并联，之后再与转换开关A的触点b连接；手动电路包括指示灯L2与继电器线圈K2，指示灯L2与开关KA2-1串联，串联后与继电器线圈KA2并联；指示灯L2、开关KA2-1与继电器线圈KA2形成的电路连接触点式开关SB1的一端，触点式开关SB1的另一端连接转换开关A的触电a,转换开关A的一端连接蓄电池的正级；自动电路包括二级管和三级管，三级管的基级连接温度探测器，温度探测器连接降压模块，降压模块的正级连接继电器线圈KA3的一端，继电器线圈KA3的另一端连接三级管的发射级，继电器线圈KA3上并联有二极管；降压模块的负极连接三级管的集电级，指示灯L3的一端连接三级管的集电级，指示灯L3的另一端连接降压模块的负极；触点式开关SB2的一端连接降压模块的正级，触点式开关SB2的另一端连接开关KA3-1的一端，开关KA3-1的另一端连接开关KA2-2的一端，开关KA2-2的一端和时间继电器开关KT的一端都连接降温装置的一端，降温装置的另一端连接蓄电池的负级，开关KA2-2与时间继电器开关KT并联；开关KA2-2的另一端连接蓄电池的正级，转换开关A的触点c连接降压模块的正；所述降温装置是室内用空调。
2.根据权利要求1所述的一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，其特征在于：外层玻璃(4)是光伏电池玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，其特征在于：降温装置可以是车载空调，窗框(2)是车门框，玻璃由外层玻璃组成，取消外层玻璃的上部通气孔(1)及下部通气孔(3)的设置。
4.根据权利要求1所述的一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，其特征在于：上部通气孔(1)与下部通气孔(3)数量都在2个以上。
5.根据权利要求1所述的一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，其特征在于：内层玻璃(5)为中空玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种具有光伏发电及调温功能太阳能玻璃窗，其特征在于：三级管的基级与温度探测器之间具有可调电阻。
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