CN110878601A - 一种光伏遮阳棚及光伏幕墙系统 - Google Patents

Abstract

一种光伏遮阳棚及光伏幕墙系统，其中光伏遮阳棚包括：遮阳板以及设于其顶面的太阳能电池芯片，所述遮阳板通过支架活动连接于幕墙外立面；以及角度调节装置，与所述遮阳板连接，用于根据太阳高度角调节所述遮阳板上太阳能电池芯片接收太阳光辐照的角度。该光伏遮阳棚既能对建筑起到降温遮阳的作用，又能充分的利用太阳光进行发电，提高了太阳能的利用率。

Description

一种光伏遮阳棚及光伏幕墙系统

技术领域

本发明实施例涉及光伏应用领域，具体涉及一种光伏遮阳棚及光伏幕墙系统。

背景技术

太阳能发电系统在现代生活中使用较为普遍。在现代建筑中，太阳能光伏电池大部分放置于屋顶或者建筑立面上，光伏系统依附于建筑物上，建筑物作为载体起支撑作用，光伏系统主要完成发电任务。建筑物幕墙外立面上的光伏系统利用建筑立面提供的空间安装太阳能光伏板，将太阳能转化为电能，以缓解电网压力，可谓一举两得。

太阳高度角：对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。当太阳高度角为90°时，此时太阳辐射强度最大；当太阳斜射地面时，太阳辐射强度就小。

现有技术中的建筑物幕墙外立面上的太阳能光伏发电系统，通常将光伏幕墙与玻璃幕墙相结合地设置在楼层和楼层之间的幕墙外立面表面，由于太阳的照射角度在一年四季甚至一天当中都是在变化的，尤其是太阳光的入射角度越接近垂直时其辐射强度最大，此时的太阳能也最大，但上述光伏幕墙是固定设置的，因此也就无法最大化收集利用太阳能。

发明内容

为此，本发明实施例所要解决的是现有的光伏幕墙不能最大化收集利用太阳能的问题，进而提供一种可以随太阳入射角度变化而调节的一种光伏遮阳棚及光伏幕墙系统。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种光伏遮阳棚，其包括：

遮阳板以及设于其顶面的太阳能电池芯片，所述遮阳板通过支架活动连接于幕墙外立面；以及

角度调节装置，与所述遮阳板连接，用于根据太阳高度角调节所述遮阳板上太阳能电池芯片接收太阳光辐照的角度。

进一步地，所述角度调节装置用于调节所述遮阳板与水平面的夹角α和当前的太阳高度角β满足：α+β＝90°±λ，λ为设定的误差值。

进一步地，所述光伏遮阳棚为光伏遮阳百叶棚，所述光伏遮阳百叶棚的每个叶片均包括所述遮阳板和设于所述遮阳板顶面的所述太阳能电池芯片，所述光伏遮阳棚还包括转轴，所述遮阳板通过所述转轴转动地连接于所述支架上。

进一步地，所述太阳能电池芯片朝向远离所述幕墙外立面的方向设置，所述叶片与水平面的夹角α的调节范围为：10°≤α≤40°。

进一步地，相邻的所述叶片之间设置的间距至少满足：当所述叶片与水平面的夹角α在10°≤α≤40°范围内变化时，远离所述幕墙外立面的所述叶片不遮挡照射在靠近所述幕墙外立面的所述叶片上的太阳光。

进一步地，所述角度调节装置包括控制器、驱动器和传动组件，其中：

所述控制器根据确定的太阳高度角得到所述叶片的旋转角度，并向所述驱动器输出所述旋转角度对应的运转指令；

所述驱动器根据所述运转指令驱动所述传动组件带动各个叶片绕对应的所述转轴轴线转动。

进一步地，所述传动组件包括传动杆和若干固定于所述传动杆的联动支架，所述若干联动支架与各个所述叶片对应连接，所述传动杆由所述驱动器驱动做直线往返移动。

进一步地，所述控制器连接有定位装置和时钟装置，所述控制器根据定位装置和时钟装置的信息确定当前的太阳高度角。

一种光伏幕墙系统，其包括：

幕墙外立面；以及

与所述幕墙外立面连接的光伏遮阳棚，所述光伏遮阳棚为如上述任一项所述的光伏遮阳棚。

进一步地，所述幕墙外立面还包括设置于所述光伏遮阳棚上方的光伏组件；和/或，所述幕墙外立面还包括设置于所述光伏遮阳棚下方的采光玻璃。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的光伏遮阳棚，其包括：遮阳板以及设于其顶面的太阳能电池芯片，遮阳板通过支架活动连接于幕墙外立面；以及角度调节装置，与遮阳板连接，用于根据太阳高度角调节遮阳板上太阳能电池芯片接收太阳光辐照的角度。该遮阳棚既能够对建筑起到降温遮阳的作用，又能够通过太阳能电池芯片对太阳光进行吸收转换，并且太阳能电池芯片接收太阳光辐照的角度可以根据太阳高度角进行自动调节，由此提高了太阳能的利用率，使其发电效率更好，更加节能环保。

2.本发明实施例提供的光伏幕墙系统，由于其包括有上述光伏遮阳棚，因此也具备上述光伏遮阳棚所具有的一切优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的光伏幕墙系统的主视图；

图2为图1所示实施例的光伏幕墙系统的侧视图；

图3为图1所示实施例的光伏幕墙系统的俯视图；

图4为图2实施例中的光伏幕墙系统的局部放大图；

图5为本发明实施例的光伏幕墙系统的控制关系示意图。

附图标记说明：

1-幕墙外立面；11-光伏组件；12-采光玻璃；2-保温岩棉；3-光伏遮阳棚；31-遮阳板；32-转轴；33-支架；34-连接板；35-柔性调节垫；41-铝合金竖框；42-铝合金横框；5-角度调节装置；51-驱动器；52-传动组件；521-传动杆；522-联动支架；53-驱动器固定框；54-驱动器固定支架；55-控制器；6-太阳光；7-导线；81-定位装置；82-时钟装置；9-遥控器；10-太阳能电池芯片。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，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，都属于本发明实施例保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

实施例

如图1-3所示，本实施例记载了一种光伏遮阳棚以及一种光伏幕墙系统，其中该遮阳棚既能够对建筑起到降温遮阳的作用，又能够通过太阳能电池芯片对太阳光进行吸收转换，并且太阳能电池芯片接收太阳光辐照的角度可以根据太阳高度角进行自动调节，由此提高了太阳能的利用率；解决了现有技术中的遮阳棚和幕墙不能最大化收集利用太阳能的问题。

本实施例的光伏遮阳棚3包括遮阳板31以及设于其顶面的太阳能电池芯片10，遮阳板31通过支架33活动连接于幕墙外立面1。角度调节装置5与遮阳板31连接，用于根据太阳高度角调节遮阳板31上的太阳能电池芯片10接收太阳光辐照的角度。本实施例中的遮阳板31可以为晶硅太阳能电池或者薄膜太阳能电池，优选采用薄膜太阳能电池，例如铜铟镓硒CISGS薄膜太阳能电池。

因此，本实施例中的光伏遮阳棚3同时构成为幕墙外立面1上的遮阳板，光伏遮阳棚既能将太阳能转化为电能，也能够对位于其下方的2幕墙起到遮阳作用；并且由于太阳能电池芯片10接收太阳光辐照的角度可以根据太阳高度角调节进行自动调节，因此进行遮阳的同时又进一步提高了太阳能的转化率。

本实施例中的角度调节装置5用于调节遮阳板31与水平面的夹角α，为确保照射至太阳能电池芯片10上的太阳光线能够接近与芯片表面垂直，设置夹角α和当前的太阳高度角β满足：α+β＝90°±λ，λ为设定的误差值，例如，λ可设选择值为5°或者10°等。

太阳能电池芯片10朝向远离幕墙外立面的方向设置(即朝向太阳照射方向设置)，叶片与水平面的夹角α的调节范围为：10°≤α≤40°。且为了避免相邻太阳能电池芯片10在上述范围内转动时沿太阳光照射方向在前的芯片对在后的芯片造成遮挡，以进一步提高遮阳板31的利用率，则相邻的叶片之间设置的间距至少满足：当叶片与水平面的夹角α在10°≤α≤40°范围内变化时，远离幕墙外立面的叶片不遮挡照射在靠近幕墙外立面的叶片上的太阳光。

本实施例中的光伏遮阳棚3为光伏遮阳百叶棚，光伏遮阳百叶棚的每个叶片均包括遮阳板31和设于遮阳板31顶面的太阳能电池芯片10，光伏遮阳棚还包括转轴32，遮阳板31通过转轴32转动地连接于支架33上，其上的各个太阳能电池芯片10均分别通过导线7与输出单元电连接。

其中如图3所示，本实施例中的支架33沿垂直于幕墙外立面方向固定连接于幕墙外立面1的外侧，遮阳板31通过转轴32可转动地连接于支架33上；同一组光伏遮阳棚3中的遮阳板31的转轴32相互平行且处于同一平面设置；相邻的两支架33之间设置有若干平行设置的遮阳板31，各遮阳板31的两端分别通过转轴32枢接于两侧的支架33上，若干遮阳板31沿垂直于幕墙外立面1的方向平行间隔布置于支架33上。其中本实施例中的支架33为垂直设置于幕墙外立面1上，作为可替换的实施方式，其也可以设置为远离幕墙外立面的一端低于靠近幕墙外立面的一端，即支架33的自由端部向下倾斜的设置于幕墙外立面1上，以便于引导雨水向下流动。

如图4所示，本实施例的角度调节装置5包括控制器55、驱动器51和传动组件52，其中：控制器55根据确定的太阳高度角得到叶片的旋转角度，并向驱动器51输出旋转角度对应的运转指令，该运转指令中包含了例如移动方向和移动距离等信息；驱动器51根据运转指令驱动传动组件52向相应的方向水平直线移动相应的距离，从而带动与其连接的各个叶片绕对应的转轴32轴线转动。

参见附图3-4，本实施例的传动组件52包括传动杆521和若干固定于传动杆521的联动支架522，若干联动支架522分别与各个叶片的遮阳板31对应连接，传动杆521由驱动器51驱动做直线往返移动。

本实施例中每组光伏遮阳棚3上位于两个支架33之间的中部位置设有驱动器固定框53和驱动器固定支架54，驱动器51通过驱动器固定支架54安装于驱动器固定框53上。传动杆521连接于驱动器51的输出端，由驱动器51驱动水平直线往复运动。其中传动杆521沿与支架33平行的方向布置于两侧的支架33的中间，若干遮阳板31的水平两端分别枢接于支架33之间并由传动杆521带动转动。

本实施例中的联动支架522包括横架和竖架，横架上端固定安装有遮阳板31，横架下端固定连接有竖架，其中横架和竖架一体设置，横架与竖架的弯折角度固定，竖架的另一端部固定连接于传动杆521。本实施例中的驱动器51可为电机，例如步进电机等，通过电机驱动传动杆521沿图4中水平方向左右移动，由于遮阳板31的两端枢接于支架33，因此当传动杆521左右直线移动时，则带动联动支架522以及其上的遮阳板31绕转轴32转动。

如图5所示，本实施例的控制器55连接有定位装置81和时钟装置82，控制器55根据定位装置81和时钟装置82的信息确定当前的太阳高度角。其中本实施例中的控制器55可为可编程控制器等控制部件，定位装置81可为例如GPS等采集本地经度和纬度等位置信息的装置；时钟装置82可为采集当前年月日以及时分秒等相关日期和时间信息的装置；控制器55内设有分析处理器，该分析处理器根据位置和时间信息计算处理得到当地当时的太阳高度角，并由此计算出传动杆的移动方向和距离，最终控制器55输出控制传动杆执行相应动作的指令。其中该调整动作可通过定时装置控制定时启动，其启动频率可通过人工预先输入，例如每个一小时或者半小时采集一次时间信息，根据相应时间信息和位置信息计算分析太阳高度角并根据该计算结果控制传动杆的移动方向和距离，由此控制遮阳板31的转动，实现对太阳能的最大化利用。当然也可设置该角度调整装置为根据实时位置信息和时间信息计算调整遮阳板的角度。

本实施例的光伏幕墙包括幕墙外立面1和设于幕墙外立面1上的上述光伏遮阳棚3。其中光伏遮阳棚3与幕墙外立面1连接，幕墙外立面1还包括设置于光伏遮阳棚3上方的光伏组件11和/或设于光伏遮阳棚3下方的采光玻璃12。光伏组件的具体结构类型不限，例如可以为光伏夹胶玻璃、光伏中空夹胶玻璃等等。本实施例中的光伏组件为光伏夹胶玻璃，光伏夹胶玻璃内侧设有保温岩棉2，用于起到保温节能、充分利用太阳能资源的作用。层间光伏夹胶玻璃与光伏遮阳棚3的输出单元连接，用于共同向外输出电能。如图1-2所示，本实施例中的光伏夹胶玻璃与采光玻璃12间隔设置，本实施例中的各光伏夹胶玻璃的底部，即对应于各采光玻璃12的上方设有光伏遮阳棚3。

在光伏夹胶玻璃的内侧设有铝合金竖框41和铝合金横框42，其中铝合金横框42沿幕墙外立面表面竖直方向间隔地水平设置，用于固定安装竖直设置的光伏夹胶玻璃和采光玻璃12；铝合金竖框41沿幕墙外立面表面水平方向横向间隔地水平设置，其上通过连接板34固定有支架33，连接板34与支架33之间还设有柔性调节垫35，可用于调节芯片支架33与连接板34之间的安装距离。

作为可替换的实施方式控制器55也可连接有传感器装置；其中传感器装置可采用光敏传感器和光照传感器等，用于检测光线照射强度。通过转动遮阳板31检测各个角度位置的光照强度后获得光照强度最大的位置，由此控制器55发出控制调节各遮阳板31设定于相应角度的指令。该检测动作可通过定时装置控制定时启动，其启动频率可通过人工预先输入，例如定时装置每一小时或者半小时触发传感器装置执行检测并在获得检测结果后进行相应调整，调整传动杆的移动方向和距离。当然也可设置该角度调整装置为根据实时检测结果调整遮阳板的角度。

作为可替换的实施方式，光伏幕墙系统还包括与控制器55通讯连接的遥控器9，控制器55根据遥控器9的遥控指令调整叶片的旋转角度。遥控器9与控制器55无线通讯连接，控制器55根据遥控器9的遥控指令调整遮阳板的旋转角度；操作者可通过控制遥控器9手动控制遮阳板的转动角度。其中遥控器9的优先级高于角度控制装置自动控制的优先级；因此当控制器55接收到遥控器9的操控指令时，即停止其自动控制工作。

作为可替换的实施方式，光伏遮阳棚还可设置为一整块遮阳板，对应的遮阳板上设置有太阳能电池芯片10，通过角度调节装置调节该整块遮阳板的旋转角度，其中角度调节装置与上述实施例中的结构相同。

本实施例的光伏幕墙系统其工作原理为：

当控制器55连接有定位装置81和时钟装置82时：

首先，控制器55根据输入端的定位装置81和时钟装置82进行位置信息和时间信息采集，并通过内部运算分析计算得出此时此地的太阳高度角；

然后，控制器55计算得出传动杆的移动方向和距离；

最后，控制器55控制驱动器动作驱动传动杆向相应的方向移动相应的距离。

或者当控制器55连接有传感器装置时：

控制器55根据输入端的传感器装置检测出的光照最强位置，并将该结果反馈至控制器55，控制器55控制驱动器动作驱动传动杆向相应的方向移动相应的距离。

本发明实施例的光伏幕墙系统，通过追踪太阳高度来获得更高的发电效率。并将其收集转化过来的一小部分电能用于角度调节装置自身的供电，其余大部分的电能用于建筑物自身的电能消耗或收集于蓄电池中，甚至可将多余的电量可以接入市政电网，做到自发自用，余电上网。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明实施例创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种光伏遮阳棚，其特征在于，包括：

遮阳板以及设于其顶面的太阳能电池芯片，所述遮阳板通过支架活动连接于幕墙外立面；以及

角度调节装置，与所述遮阳板连接，用于根据太阳高度角调节所述遮阳板上太阳能电池芯片接收太阳光辐照的角度。

2.根据权利要求1所述的光伏遮阳棚，其特征在于：所述角度调节装置用于调节所述遮阳板与水平面的夹角α和当前的太阳高度角β满足：α+β＝90°±λ，λ为设定的误差值。

3.根据权利要求1所述的光伏遮阳棚，其特征在于：所述光伏遮阳棚为光伏遮阳百叶棚，所述光伏遮阳百叶棚的每个叶片均包括所述遮阳板和设于所述遮阳板顶面的所述太阳能电池芯片，所述光伏遮阳棚还包括转轴，所述遮阳板通过所述转轴转动地连接于所述支架上。

4.根据权利要求3所述的光伏遮阳棚，其特征在于：所述太阳能电池芯片朝向远离所述幕墙外立面的方向设置，所述叶片与水平面的夹角α的调节范围为：10°≤α≤40°。

5.根据权利要求4所述的光伏遮阳棚，其特征在于：相邻的所述叶片之间设置的间距至少满足：当所述叶片与水平面的夹角α在10°≤α≤40°范围内变化时，远离所述幕墙外立面的所述叶片不遮挡照射在靠近所述幕墙外立面的所述叶片上的太阳光。

6.根据权利要求3所述的光伏遮阳棚，其特征在于：所述角度调节装置包括控制器、驱动器和传动组件，其中：

所述控制器根据确定的太阳高度角得到所述叶片的旋转角度，并向所述驱动器输出所述旋转角度对应的运转指令；

所述驱动器根据所述运转指令驱动所述传动组件带动各个叶片绕对应的所述转轴轴线转动。

7.根据权利要求6所述的光伏遮阳棚，其特征在于：所述传动组件包括传动杆和若干固定于所述传动杆的联动支架，所述若干联动支架与各个所述叶片对应连接，所述传动杆由所述驱动器驱动做直线往返移动。

8.根据权利要求6所述的光伏遮阳棚，其特征在于：所述控制器连接有定位装置和时钟装置，所述控制器根据定位装置和时钟装置的信息确定当前的太阳高度角。

9.一种光伏幕墙系统，其特征在于，包括：

幕墙外立面；以及

与所述幕墙外立面连接的光伏遮阳棚，所述光伏遮阳棚为如权利要求1-9任意一项所述的光伏遮阳棚。

10.根据权利要求9所述的光伏幕墙系统，其特征在于：所述幕墙外立面还包括设置于所述光伏遮阳棚上方的光伏组件；和/或，所述幕墙外立面还包括设置于所述光伏遮阳棚下方的采光玻璃。

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