CN113098386A - 一种太阳能光电幕墙及调节方法 - Google Patents

一种太阳能光电幕墙及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种太阳能光电幕墙。包括若干个设置于墙体上的反射单元；所述反射单元包括反光玻璃和光伏组件；所述反光玻璃与光伏组件之间设置有第一夹角；所述光伏组件的背光面设有冷却组件，所述冷却组件包括多个与光伏组件接触的热管。本发明还提供了一种太阳能光电幕墙调节方法，包括根据建筑物所在地设置反光玻璃和光伏组件之间的第一夹角、光伏组件与水平面之间的第二夹角；将光伏组件与冷却组件连接。本发明通过反光玻璃和光伏组件组合，能通过反光玻璃将太阳光反射至光伏组件上，增大光伏组件接收的太阳辐射能；光伏组件的背光面设有冷却组件，冷却组件包括多个与光伏组件接触的热管，避免温度过高对光伏组件的光电转化效率造成影响。

Description

一种太阳能光电幕墙及调节方法
技术领域
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种太阳能光电幕墙及调节方法。
背景技术
太阳能光电幕墙满足现代生活对绿色建筑的要求，而现阶段由于光电转化效率低、成本高昂等原因，太阳能光电幕墙的推广阻碍重重。一方面，为提升光电转化效率，将太阳能光电幕墙调整为凹面或抛物面，必然会增加前期的投资，后期维护成本也会提升；若采用太阳能追日系统来提升光伏板接受的太阳辐射能，整个光电系统会更加复杂化，成本上升，系统可靠性较差。另一方面，光电幕墙在接受太阳辐射能的同时会使光伏板表面温度上升，光伏板的光电转化效率会降低，而现有技术中采用常规物理降温措施如设置风机，会导致幕墙结构复杂，产生额外耗电，运行和维护成本增加。
综上所述，急需一种太阳能光电幕墙及调节方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种太阳能光电幕墙及调节方法，以解决光电幕墙的光电转化效率较低问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能光电幕墙，包括若干个设置于墙体上的反射单元；所述反射单元包括反光玻璃和光伏组件；所述反光玻璃与光伏组件之间设置有第一夹角；所述光伏组件的背光面设有冷却组件，所述冷却组件包括多个与光伏组件接触的热管。
优选的，所述冷却组件还包括与所述热管接触的冷却水管，所述冷却水管与供水系统连通。
优选的，所述反光玻璃为感光玻璃。
优选的，所述光伏组件与水平面之间设置有第二夹角。
优选的，所述第二夹角为当地纬度值～当地纬度值+23.5°。
优选的，所述光伏组件的向光面设有幕墙玻璃。
优选的，一种太阳能光电幕墙还包括连接于墙体和反射单元之间的安装架；所述安装架包括用于安装反光玻璃的转轴。
优选的，所述安装架还包括用于支撑反射单元的支撑架。
本发明还提供了一种太阳能光电幕墙调节方法，包括以下步骤：
步骤A：根据建筑物所在地，设置反光玻璃和光伏组件之间的第一夹角、光伏组件与水平面之间的第二夹角；
步骤B：将光伏组件与冷却组件连接。
优选的，所述步骤A中，反光玻璃和光伏组件之间的第一夹角
Figure BDA0003052549740000022
通过表达式1)确定：
Figure BDA0003052549740000021
其中，α为太阳入射光线与反光玻璃的夹角；θ为太阳高度角；β为光伏组件与水平面之间的第二夹角，β的取值范围为当地纬度值～当地纬度值+23.5°。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明中，通过反光玻璃和光伏组件组合，能通过反光玻璃将太阳光反射至光伏组件上，增大光伏组件接收的太阳辐射能；冬季时，还能通过反光玻璃将太阳光反射至光伏组件的积雪上实现融雪；光伏组件的背光面设有冷却组件，冷却组件包括多个与光伏组件接触的热管，用以实现为光伏组件降温，避免温度过高对光伏组件的光电转化效率造成影响，不需额外设置太阳能追日系统或冷却风机，使本申请中的光电幕墙结构简单，且能降低制造成本。
(2)本发明中，冷却组件还包括与热管接触的冷却水管，冷却水管与供水系统连通。热管将热量传递至冷却水管中，实现热管内部吸热物质的冷凝，便于持续对光伏组件进行冷却；冷却水管接收热管传递的热量后，使冷却水管内部的水温度上升，连接至供水系统中能实现生活热水的供应，提升太阳辐射能的利用效率。
(3)本发明中，通过设置透光率可变化的反光玻璃，满足室内采光要求的同时，能实现对室内热量的辅助调节。
(4)本发明中，通过倾斜设置光伏组件，能使太阳光以接近垂直的状态照射在光伏组件上，可提升太阳辐射能的利用程度。
(5)本发明中，光伏组件的向光面设有幕墙玻璃，用以对光伏组件形成表面防护。
(6)本发明中，为保证太阳光与光伏组件之间的入射角度，光伏组件与水平面之间的第二夹角取值范围为当地纬度值～当地纬度值+23.5°，结合正弦定理和光的反射原理即可算出反光玻璃和光伏组件之间的第一夹角和太阳能辐射强度增益部分，便于对反光玻璃进行调节，以达到对太阳辐射能的最大利用率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例中一种太阳能光电幕墙的结构示意图；
图2是本申请实施例中图1的局部放大视图；
图3是本申请实施例中冷却组件的正视图；
图4是本申请实施例中安装架的结构示意图；
图5是本申请实施例中一种太阳能光电幕墙调节方法的原理图；
其中，1、反光玻璃，2、光伏组件，3、冷却组件，3.1、热管，3.2、冷却水管，3.3、底板，4、幕墙玻璃，5、安装架，5.1、转轴，5.2、支撑架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例：
参见图1至图5，一种太阳能光电幕墙，本实施例应用于提升建筑物墙体光电幕墙的光电转化效率。
一种太阳能光电幕墙，包括若干个设置于墙体上的反射单元；所述反射单元包括反光玻璃1和光伏组件2；所述反光玻璃1与光伏组件2之间设置有第一夹角，多个反射单元沿墙体高度方向呈锯齿状分布，如图1所示；通过反光玻璃1将太阳光反射至光伏组件2上，增大光伏组件2接收的太阳辐射能；冬季时，还能通过反光玻璃1将太阳光反射至光伏组件2的积雪上实现融雪；参见图2，所述光伏组件2的背光面设有冷却组件3，所述冷却组件3包括多个与光伏组件2接触的热管3.1，用以实现为光伏组件2降温，避免温度过高对光伏组件2的光电转化效率造成影响。参见图3，本实施例中，冷却组件3的底板3.3上均布有7个热管3.1，用以对光伏组件2实现均匀冷却。
所述冷却组件3还包括与所述热管3.1接触的冷却水管3.2，所述冷却水管3.2与供水系统连通。热管3.1将热量传递至冷却水管3.2中，实现热管3.1内部吸热物质的冷凝，便于持续对光伏组件2进行冷却；冷却水管3.2接收热管3.1传递的热量后，使冷却水管3.2内部的水温度上升，连接至供水系统中能实现生活热水的供应，提升太阳辐射能的利用效率。
所述反光玻璃1为感光玻璃，能通过室外温度变化实现反光玻璃1透光率的调节。太阳光照射至反光玻璃1上，一部分光通过反光玻璃1反射照射在光伏组件2上，另一部分太阳光通过折射穿过反光玻璃1照入透明墙体内，满足室内采光要求；夏季室外温度较高时，反光玻璃1的透光率较低，进入室内的阳光较少，减少进入室内的热量；冬季室外温度较低时，反光玻璃1的透光率较高，进入室内的阳光较多，可增加进入室内的热量。
所述光伏组件2与水平面之间设置有第二夹角，当光伏组件2竖直贴附在墙体上时，光伏组件2与太阳光之间的夹角较小，而通过倾斜设置光伏组件2，能使太阳光以接近垂直的状态照射在光伏组件2上，可提升太阳辐射能的利用程度。
为保证太阳光与光伏组件2之间的入射角度，所述第二夹角β为当地纬度值～当地纬度值+23.5°具体的，可根据建筑所在地的气候选择第二夹角的取值，当建筑物所在地夏季漫长时(如地纬度热带地区)，β取当地纬度值；当建筑物所在地冬季漫长时(如高纬度寒带地区)，β取当地纬度值+23.5°；当建筑物所在地位于低纬度和高纬度过渡区时，β取当地纬度值+10°。
所述光伏组件2的向光面设有幕墙玻璃4，用以对光伏组件2形成表面防护。
参加图4，一种太阳能光电幕墙还包括连接于墙体和反射单元之间的安装架5；所述安装架5包括用于安装反光玻璃1的转轴5.1，反光玻璃1能沿转轴5.1转动，从而调节反光玻璃1与光伏组件2之间的第一夹角
Figure BDA0003052549740000041
所述安装架5还包括用于支撑反射单元的支撑架5.2，用于实现反射单元与墙体之间的固定连接。
一种太阳能光电幕墙调节方法，参见图5，采用了上述的一种太阳能光电幕墙，包括以下步骤：
步骤A：根据建筑物所在地，设置反光玻璃1和光伏组件2之间的第一夹角
Figure BDA0003052549740000054
光伏组件2与水平面之间的第二夹角β；
其中，β取值依照前文根据建筑物所在地确定，反光玻璃1和光伏组件2之间的第一夹角
Figure BDA0003052549740000055
通过表达式1)确定：
Figure BDA0003052549740000051
其中，α为太阳入射光线与反光玻璃的夹角；θ为太阳高度角；在图5中，由反光玻璃1、光伏组件2和反射光线组成了三角形△ABC，结合正弦定理和光的反射原理可得到表达式2)和表达式3)：
Figure BDA0003052549740000052
Figure BDA0003052549740000053
其中，l1为反光玻璃1的长度，l2为幕墙玻璃4的长度，l3为光伏组件2的长度，l4为太阳能辐射强度增益部分，由于光伏组件2夹在幕墙玻璃4中，可视为l2＝l3，联立表达式1～3，即可算出反光玻璃1和光伏组件2之间的第一夹角
Figure BDA0003052549740000056
和太阳能辐射强度增益部分l4。
步骤B：将光伏组件2与冷却组件3连接，能实现对光伏组件2的降温，同时将冷却组件3中的冷却水管3.2与供水系统连接，能实现生活热水的供应，提升太阳辐射能的利用效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能光电幕墙，其特征在于，包括若干个设置于墙体上的反射单元；所述反射单元包括反光玻璃(1)和光伏组件(2)；所述反光玻璃(1)与光伏组件(2)之间设置有第一夹角；所述光伏组件(2)的背光面设有冷却组件(3)，所述冷却组件(3)包括多个与光伏组件(2)接触的热管(3.1)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，所述冷却组件(3)还包括与所述热管(3.1)接触的冷却水管(3.2)，所述冷却水管(3.2)与供水系统连通。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，所述反光玻璃(1)为感光玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，所述光伏组件(2)与水平面之间设置有第二夹角。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，所述第二夹角为当地纬度值～当地纬度值+23.5°。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，所述光伏组件(2)的向光面设有幕墙玻璃(4)。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，还包括连接于墙体和反射单元之间的安装架(5)；所述安装架(5)包括用于安装反光玻璃(1)的转轴(5.1)。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，所述安装架(5)还包括用于支撑反射单元的支撑架(5.2)。
9.一种太阳能光电幕墙调节方法，采用了如权利要求1至8任意一项所述的一种太阳能光电幕墙，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：根据建筑物所在地，设置反光玻璃(1)和光伏组件(2)之间的第一夹角、光伏组件(2)与水平面之间的第二夹角；
步骤B：将光伏组件(2)与冷却组件(3)连接。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能光电幕墙调节方法，其特征在于，所述步骤A中，反光玻璃(1)和光伏组件(2)之间的第一夹角
Figure FDA0003052549730000011
通过表达式1)确定：
Figure FDA0003052549730000012
其中，α为太阳入射光线与反光玻璃(1)的夹角；θ为太阳高度角；β为光伏组件(2)与水平面之间的第二夹角，β的取值范围为当地纬度值～当地纬度值+23.5°。
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