CN109972776A - 联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，包括内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙、设置于外层玻璃幕墙上的若干组光伏窗以及用于联动开合光伏窗的联动装置；所述联动装置包括横轴、驱动电机、联动齿轮和联动杆，驱动电机上连接有与联动齿轮相齿合的驱动齿轮，联动齿轮安装于横轴上并绕其转动，联动齿轮与联动杆相铰接；所述光伏窗包括光伏板外框和光伏板，光伏板外框的两侧与联动杆相铰接。本装置可以利用太阳能进行最大限度能源生产，同时可以满足建筑夏季遮阳，冬季保温需求，借助被动式技术降低建筑夏季制冷能耗以及冬季采暖能耗的同时，为建筑生产能源，主动地减少建筑的能源消耗，使得建筑对于环境的影响更小。

Description

联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙
技术领域
本发明属于光伏建筑技术领域，具体涉及联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙。
背景技术
建筑-光伏一体化技术已得到较多应用，但多限于屋顶光伏和墙面光伏，多功能的综合效率有待开发和提高。墙面光伏应用一般垂直铺设，不论是光伏遮阳系统、光伏窗户还是垂直光伏墙面，其光伏角度固定，产电效率较低；也会影响建筑室内通风和采光。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，本装置可以利用太阳能进行最大限度能源生产，同时可以满足建筑夏季遮阳，冬季保温需求，被动式降低建筑夏季制冷能耗以及冬季采暖能耗的同时，为建筑生产能源，主动地减少建筑的能源消耗，使得建筑对于环境的影响更小。
本发明是通过以下技术方案实现的：
联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，包括内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙、设置于外层玻璃幕墙上的若干组光伏窗以及用于联动开合光伏窗的联动装置；
所述联动装置包括横轴、驱动电机、联动齿轮和联动杆，驱动电机上连接有与联动齿轮相齿合的驱动齿轮，联动齿轮安装于横轴上并绕其转动，联动齿轮与联动杆相铰接；
所述光伏窗包括光伏板外框和光伏板，光伏板外框的两侧与联动杆相铰接。
在上述技术方案中，所述联动装置设置于建筑顶部或底部。
在上述技术方案中，所述联动装置还包括用于设定光伏窗开合角度的控制器。
在上述技术方案中，所述横轴通过支架固定安装于墙体表面。
在上述技术方案中，所述光伏板外框的两侧设置有滑动轴承用于与联动杆相连。
在上述技术方案中，所述光伏板外框底部连接支撑链条，在内、外层玻璃幕墙之间的框间连杆上设置有用于收纳支撑链条的链条盒。
在上述技术方案中，所述光伏板外框底部设置有液压缓冲器。
在上述技术方案中，所述内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙之间设置有格栅，每两块格栅之间的外层玻璃幕墙上对应设置一面光伏窗。
在上述技术方案中，所述光伏板向内一侧表面采用TPT材料或者其他高红外反射率材料。
在上述技术方案中，所述外层玻璃幕墙表面设置有温度传感器及感光元件。
本发明的优点和有益效果为：
1、本装置在夏季利用光伏窗作为遮阳降低建筑室内空间得热，而在冬天则起到保温作用，同时，利用光伏组件自身产热，增加玻璃幕墙间层空气温度，降低冬季建筑采暖能耗。
2、本装置可以进行垂直联动，对于建筑立面光伏窗进行联动控制，降低分别控制的能源消耗，同时最大限度降低建筑室内得热，调节室内采光。
3、本装置可进行定时调节角度，最大限度提高发电效率。整组光伏窗联动调节，也可以在控制器的控制下，进行光伏窗垂直轴光伏窗追踪，尤其在夏季，最大限度的降低建筑室内太阳辐射。
附图说明
图1为本发明中所述联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙闭合状态下的结构示意图。
图2为本发明中所述联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙开启状态下的结构示意图。
图3为联动装置结构示意图。
图4为光伏窗局部结构示意图。
图5为冬季关闭状态下空气及热量流动示意图。
图6为夏季开启状态下空气及热量流动示意图。
其中：1、联动装置；2、内层玻璃幕墙；3、光伏窗；4、外层玻璃幕墙；5、支架；6、横轴；7、框架；8、联动杆；9、框间连杆；10、玻璃；11、链条盒；12、驱动电机；13、格栅；14、光伏板；15、联动齿轮；16、支撑链条；17、光伏板外框；18、滑动轴承。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
一、联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙的结构：
包括内层玻璃幕墙2、外层玻璃幕墙4、设置于外层玻璃幕墙上的若干组光伏窗3以及用于协同开合光伏窗的联动装置1；
所述联动装置设置于建筑顶部或底部，包括横轴6、驱动电机12、联动齿轮15、联动杆8以及用于设定光伏窗开合角度的控制器，横轴通过支架5固定安装于墙体表面。驱动电机上连接有与联动齿轮相齿合的驱动齿轮，联动齿轮安装于横轴上并绕其转动，联动齿轮与联动杆相铰接；
所述光伏窗包括光伏板外框17和光伏板14，所述光伏板外框的两侧设置有滑动轴承18用于与联动杆相铰接。光伏板向内一侧表面采用TPT材料。所述光伏板外框底部连接支撑链条，在内、外层玻璃幕墙之间的框间连杆上设置有用于收纳支撑链条的链条盒。太阳能电池组件应用在所述光伏窗中，可选用透光组件(透光光伏组件需要光伏组件背面为高红外反射率材料)也可以选用非透光组件，其所占面积依据建筑室内采光标准进行计算，以保证冬季室内采光以及得热作为标准。
所述内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙之间设置有格栅13，每两块格栅之间的外层玻璃幕墙上对应设置一面光伏窗。所述外层玻璃幕墙表面设置有温度传感器及感光元件。
二、联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙的工作过程：
所述联动装置包括横轴、驱动电机、联动齿轮、联动杆以及用于设定光伏窗开合角度的控制器，其工作原理在于利用驱动电机带动联动齿轮，联动齿轮控制联动杆件(或线缆)，进而带动光伏窗进行开启与闭合。
为控制竖向联动，减少机械装置的设置，节省花费，也便于控制，可以使得光伏窗工作效率最大化的同时满足室内采光需求，根据不同气候区域进行翻转角度设置，也可以依据太阳高度角将机械装置做成太阳追光系统；也可以根据需要，在内部玻璃幕墙上设置窗户，在夏季室内无需机械制冷的区域可以直接进行自然通风。
所述光伏窗包括光伏板外框和光伏板，所述光伏板外框的两侧设置有滑动轴承用于与联动杆相铰接。所述光伏板外框底部连接支撑链条，在内、外层玻璃幕墙之间的框间连杆上设置有用于收纳支撑链条的链条盒。光伏窗开启的过程中支撑链条对光伏窗起到支撑与保护的作用，协助驱动电机进行光伏窗的开启。
在冬季应用过程中，光伏窗处于闭合状态。日间工况下，光伏组件处于发电状态，将太阳能转化为电能，同时由于自身存在电阻以及转化效率的原因，光伏组件背板会升温，对光伏窗背后空气进行热辐射，进而对于双层玻璃玻璃幕墙夹层空气进行升温，如图5所示，减少室内空间散热，进而降低冬季建筑室内采暖能耗。
在夏季应用过程中，机械驱动装置带动联动杆件连带滑动轴承将整组光伏窗抬起至光伏窗最佳工作倾角或者夏季最佳遮阳角度，同时支撑链条对于光伏窗辅助支撑，支撑装置与机械驱动装置在控制器作用下进行协同工作，确保整组联动光伏窗倾角相同，对建筑室内起到遮阳作用。
三、联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙的应用：
光伏窗在冬季进行关闭，如图5所示，利用上层双层玻璃幕墙结构以及下层双侧玻璃幕墙部分进行冬季室内空间的采光，使得整个建筑表皮可以充分利用太阳能进行发电的同时，最大化利用太阳辐射，减少室内采暖能耗。在夏季进行开启，如图6所示，对室内空间进行遮阳，减少建筑室内空间的得热量，同时通过烟囱效应带走双层玻璃幕墙结构内热空气，各楼层间热空气也可以从建筑各层间格栅进行流通，保证双层玻璃幕墙空气间层空气流动，同时也减少建筑室内制冷能耗。
该装置可替代原有双层玻璃玻璃幕墙，降低冬季建筑室内采暖能耗以及夏季室内制冷能耗的同时，光伏窗还可以将太阳辐射转为电能，供整套系统进行使用，节约能源；在夏季太阳辐射强的情况下，在满足自给自足的情况下，还可以进行并网，将多余电量供给大电网，进一步降低建筑能耗，起到节能减排的作用。如图6所示，光伏窗处于开启状态，光伏窗在工作情况下会产生热量，会使得局部空气温度升高，进而加快双层玻璃玻璃幕墙夹层空气流动，使两层玻璃玻璃幕墙内部热空气在夹层内与室外空气之间正压差的促进下排到室外，进而降低双侧玻璃玻璃幕墙内夹层空气温度，防止积热效应的产生。由于夹层空气温度的降低，也降低了建筑室内得热，同时遮阳装置也降低了建筑室内太阳直射，进一步降低了建筑室内得热，最终达到降低夏季建筑室内制冷能耗。
本装置图中所示所有尺寸均为示意，其中光伏窗及光伏板尺寸需根据实际情况进行确定，需要保证冬季建筑室内采光以及夏季遮阳尺寸需求。其固定方式于普通双层玻璃玻璃幕墙结构一致。本装置光伏窗线路布置与控制器相连，依据产电情况，考虑独立系统或者独立并网系统。线路沿框架进行布置，防止影响室内视觉感受。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：包括内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙、设置于外层玻璃幕墙上的若干组光伏窗以及用于协同开合光伏窗的联动装置；
所述联动装置包括横轴、驱动电机、联动齿轮和联动杆，驱动电机上连接有与联动齿轮相齿合的驱动齿轮，联动齿轮安装于横轴上并绕其转动，联动齿轮与联动杆相铰接；
所述光伏窗包括光伏板外框和光伏板，光伏板外框的两侧与联动杆相铰接。
2.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述联动装置设置于建筑顶部或底部。
3.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述联动装置还包括用于设定光伏窗开合角度的控制器。
4.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述横轴通过支架固定安装于墙体表面。
5.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述光伏板外框的两侧设置有滑动轴承用于与联动杆相连。
6.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述光伏板外框底部连接支撑链条，在内、外层玻璃幕墙之间的框间连杆上设置有用于收纳支撑链条的链条盒。
7.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述光伏板外框底部设置有液压缓冲器。
8.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙之间设置有格栅，每两块格栅之间的外层玻璃幕墙上对应设置一面光伏窗。
9.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述光伏板向内一侧表面采用TPT材料。
10.根据权利要求1所述的联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，其特征在于：所述外层玻璃幕墙表面设置有温度传感器及感光元件。
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