CN113338475A - 具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑节能技术领域，特别是一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，包括光伏组件、安装龙骨、玻璃盖板、玻璃盖板顶部空气流道、玻璃盖板底部空气流道、通风口角度控制限位器、龙骨安装基座、动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置、动态隔热保温蜂窝卷帘、智能连杆、复合相变材料腔体前盖板、复合相变材料腔体后盖板、复合相变材料以及基础墙体。本发明的利用复合相变材料代替传统保温材料，复合相变材料兼具保温与蓄热能力，复合相变材料白天吸收热量、夜间释放热量，改变了热量传递时间。本发明的利用动态隔热保温蜂窝卷帘控制复合相变材料热量传递方向。

Description

具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体
技术领域
本发明涉及建筑节能技术领域，特别是一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体。
背景技术
光伏建筑一体化(BIPV)应用极大提升了建筑节能潜力。BIPV主要有三方面优势：一、相比附着在建筑物上的光伏发电系统(BAPV)，BIPV避免了建筑材料重复使用造成的浪费问题；二、光伏发电作为绿色清洁能源，减少了建筑用电负荷；三、光伏产热作为建筑冬季辅助供热形式，减少建筑对传统供热能源的需求。目前，针对BIPV已有大量研究，在光伏作为建筑外饰面层方面，有直接嵌入墙体预制槽内无空气间层形式的，也有安装于墙壁外侧含有空气间层形式的；在光伏与基础墙体一体化方面，有特朗勃墙室内外空气联动空气预热形式，也有热电辐射墙间接室内供热方式，光伏和光热在建筑用电及室内空气加热、新风预热方面具有天然优势。
但是，BIPV作为建筑围护结构具有明显的热量反需求传递特点，具体表现为反时间需求与反方向需求传递。以居住建筑为例，取暖季，室内夜间供热需求大于白天，然而光伏只有在白天工作时产生热量，难以在夜间进行利用，热量供给与时间需求相悖，室内热量流向室外，在夜间尤为明显，热量供给与方向需求相悖；制冷季，围护结构白天隔热、夜间散热需求大，然而光伏白天较高的温度导致室内传热量增加，与热量需求的时间及方向相悖。针对这一问题，已有研究中给出的解决办法包括：一、增加光伏组件与主体围护结构之间的空气层，该空气层具备可开启与关闭功能，在一定程度上可以控制热量传递方向，但是空气蓄热能力较低，不易依据热量需求时间改变热量传递时间；二、在光伏组件背面与墙体中间增加保温层，提高了隔热保温性能，但是降低了冬季白天的得热能力；三、新型热电辐射墙，可以改变热量传递方向，但是难以实现热量依据需求时间进行传递的要求。
发明内容
本发明为了有效的解决上述背景技术中的问题，提出了一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，具体技术方案如下：
一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，包括光伏组件、安装龙骨、玻璃盖板、玻璃盖板顶部空气流道、玻璃盖板底部空气流道、通风口角度控制限位器、龙骨安装基座、动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置、动态隔热保温蜂窝卷帘、智能连杆、复合相变材料腔体前盖板、复合相变材料腔体后盖板、复合相变材料以及基础墙体；所述玻璃盖板固定在安装龙骨的周围，在安装龙骨的外侧上部设有所述玻璃盖板顶部空气流道，安装龙骨的外侧下部设有玻璃盖板底部空气流道，所述光伏组件固定在安装龙骨外侧中部并位于玻璃盖板顶部空气流道和玻璃盖板底部空气流道之间，所述安装龙骨固定在龙骨安装基座的外侧，所述龙骨安装基座固定在复合相变材料腔体前盖板的外侧，所述动态隔热保温蜂窝卷帘安装于复合相变材料腔体前盖板外侧的动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置内，受智能连杆控制，智能连杆与步进电机连接，所述复合相变材料置于复合相变材料腔体前盖板和复合相变材料腔体后盖板之间的腔体内，所述复合相变材料腔体后盖板与所述基础墙体固定。
优选地，新建建筑中，复合相变材料的腔体与基础墙体层压为一体，外侧集成动态隔热保温蜂窝卷帘与光伏组件形成预制墙体；既有建筑中，将复合相变材料的腔体与动态隔热保温蜂窝卷帘、光伏组件集成后挂于既有墙体外侧。
优选地，所述光伏组件是单晶硅、多晶硅或非晶硅光伏组件，或是铜铟镓硒、碲化镉薄膜光伏，或为单面发电光伏组件，或为双面发电光伏组件。
优选地，所述基础墙体间采用一凹一凸的榫卯结构衔接。
优选地，所述动态隔热保温蜂窝卷帘的外侧材料为高隔热金属膜，内侧材料可为涤纶无纺布。
优选地，所述复合相变材料由石蜡、聚乙二醇和十水硫酸钠制备而成。
优选地，所述复合相变材料腔体前盖板的材料优选为吸热金属板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明的利用复合相变材料代替传统保温材料，复合相变材料兼具保温与蓄热能力，复合相变材料白天吸收热量、夜间释放热量，改变了热量传递时间。
2、本发明利用开合可调的动态隔热保温蜂窝卷帘控制复合相变材料热量来源及释放方向，从而控制围护结构热量传递方向。
3、本发明的复合相变材料腔体，前盖板为吸热板，能够提高复合相变材料与光伏组件及室外空气的换热效率；后盖板为绝热板，能够避免围护结构冷热桥的出现。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为本发明的局部放大图；
图3为本发明的分解图；
图4为本发明在新建建筑中的应用图；
图5为本发明预制模块彼此拼接成为建筑完整的立面图。
具体实施方式
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，包括光伏组件1、安装龙骨2、玻璃盖板3、玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5、通风口角度控制限位器6、龙骨安装基座7、动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置8、动态隔热保温蜂窝卷帘9、智能连杆10、复合相变材料腔体前盖板11、复合相变材料腔体后盖板12、复合相变材料13和基础墙体14。
本实施例中，图1-3为所示为本发明一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，为了解决光伏建筑围护结构一体化后热量反需求传递问题，所述动态隔热保温蜂窝卷帘9安装于复合相变材料腔体前盖板11外侧的动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置8内，受智能连杆10控制，智能连杆10与步进电机连接，具有开启、关闭功能，调整光线入射情况、改变热量传递方向。所述复合相变材料13具有吸热延时放热功能，调整热量传递时间。所述光伏组件1作为热量来源之一，通过安装龙骨2安装于复合相变材料腔体前盖板11外侧的龙骨安装基座7中，需制冷时被阻挡需供热时被利用。所述龙骨安装基座7、动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置8均安装于复合相变材料腔体前盖板11外侧。
所述动态隔热保温蜂窝卷帘9的外侧材料优选为热反射材料，可为高隔热金属膜，内侧材料可为涤纶无纺布。
所述复合相变材料13可由石蜡、聚乙二醇、十水硫酸钠制备而成。
所述复合相变材料腔体前盖板11的材料优选为吸热金属板，可为吸热铝板。
本实施例中，针对严寒、寒冷地区冬季寒冷漫长、夏季凉爽短暂的气候特点带来的高集热低制冷需求特点，所述玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5可为全年关闭模式或者将玻璃盖板设计为封闭式，利于热量的收集。
本实施例中，针对夏热冬冷地区中度供热、供冷需求的特点，所述玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5夏季为开启模式散热，冬季为关闭模式集热。
本实施例中，所述一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体既可用于新建建筑亦可用于既有建筑改造，新建建筑中，将复合相变材料腔体11-12与基础墙体14层压为一体，外侧集成动态隔热保温蜂窝卷帘9与光伏组件1形成预制墙体。既有建筑中，将复合相变材料腔体11-12与动态隔热保温蜂窝卷帘9、光伏组件1集成后挂于既有墙体外侧。
所述光伏组件1可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅光伏组件，也可以是铜铟镓硒、碲化镉等薄膜光伏，可以为单面发电光伏组件，也可以为双面发电光伏组件。
图4为所示为本发明一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体在新建建筑中应用，所述基础墙体14间采用一凹一凸的榫卯结构衔接，有助于增加基础墙体14的气密性、提高保温性能。
图5为所示为本发明一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体在新建建筑中应用，所述复合墙体彼此拼接成为建筑完整的立面。
本发明的复合墙体具有四种工作模式：冬季白天运行模式(即集热保温升温模式)、冬季夜间运行模式(即散热保温升温模式)、夏季白天运行模式(即隔热降温模式)、夏季夜间运行模式(即散热降温模式)。保温层为复合相变材料，兼具保温与储能特性，对全年气候变化都有较好的适应性。
所述本发明一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体夏季白天动态隔热保温蜂窝卷帘9关闭，玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5开启，避免光伏热量、太阳辐射热量过度进入室内，复合相变材料13吸收室内传向室外的热量降低室内温度；夏季夜间动态隔热保温蜂窝卷帘9、玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5开启，将复合相变材料13吸收的室内热量释放到室外。
所述本发明一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体冬季白天动态隔热保温蜂窝卷帘9开启，玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5关闭，复合相变材料13与光伏组件进行辐射换热，复合相变材料13储能。冬季夜间动态隔热保温蜂窝卷帘9、玻璃盖板顶部空气流道4、玻璃盖板底部空气流道5关闭，避免室内热量过度流向室外，复合相变材料13储存的热量向室内传递，提升室内温度。复合相变材料腔体前盖板11有助于加速复合相变材料吸热与散热。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，包括光伏组件、安装龙骨、玻璃盖板、玻璃盖板顶部空气流道、玻璃盖板底部空气流道、通风口角度控制限位器、龙骨安装基座、动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置、动态隔热保温蜂窝卷帘、智能连杆、复合相变材料腔体前盖板、复合相变材料腔体后盖板、复合相变材料以及基础墙体；所述玻璃盖板固定在安装龙骨的周围，在安装龙骨的外侧上部设有所述玻璃盖板顶部空气流道，安装龙骨的外侧下部设有玻璃盖板底部空气流道，所述光伏组件固定在安装龙骨外侧中部并位于玻璃盖板顶部空气流道和玻璃盖板底部空气流道之间，所述安装龙骨固定在龙骨安装基座的外侧，所述龙骨安装基座固定在复合相变材料腔体前盖板的外侧，所述动态隔热保温蜂窝卷帘安装于复合相变材料腔体前盖板外侧的动态隔热保温蜂窝卷帘安装装置内，受智能连杆控制，智能连杆与步进电机连接，所述复合相变材料置于复合相变材料腔体前盖板和复合相变材料腔体后盖板之间的腔体内，所述复合相变材料腔体后盖板与所述基础墙体固定。
2.根据权利要求1所述的具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，新建建筑中，复合相变材料的腔体与基础墙体层压为一体，外侧集成动态隔热保温蜂窝卷帘与光伏组件形成预制墙体；既有建筑中，将复合相变材料的腔体与动态隔热保温蜂窝卷帘、光伏组件集成后挂于既有墙体外侧。
3.根据权利要求1所述的具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，所述光伏组件是单晶硅、多晶硅或非晶硅光伏组件，或是铜铟镓硒、碲化镉薄膜光伏，或为单面发电光伏组件，或为双面发电光伏组件。
4.根据权利要求2所述的具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，所述基础墙体间采用一凹一凸的榫卯结构衔接。
5.根据权利要求1所述的具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，所述动态隔热保温蜂窝卷帘的外侧材料为高隔热金属膜，内侧材料可为涤纶无纺布。
6.根据权利要求1所述的具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，所述复合相变材料由石蜡、聚乙二醇和十水硫酸钠制备而成。
7.根据权利要求1所述的具有动态隔热保温功能的呼吸式光伏相变复合墙体，其特征在于，所述复合相变材料腔体前盖板的材料优选为吸热金属板。
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