CN113914513A - 一种多功能太阳能幕墙系统及其工作方法 - Google Patents

一种多功能太阳能幕墙系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能太阳能幕墙系统，包括幕墙本体，所述幕墙本体包括外板和背板，所述外板上设置有太阳能板，所述外板与背板之间为幕墙空腔；所述外板上方设置有第一可动百叶，外板下方设置有第二可动百叶，背板上方设置有第三可动百叶，背板下方设置有第四可动百叶，所述第三可动百叶背部设置有空气净化装置，其中第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶均可独立启闭。本发明还公开了上述多功能太阳能幕墙系统的工作方法，通过设计上下四块可动百叶的启闭状态，配合置于太阳能外板后的幕墙空腔，实现多应用场景下室内温度调控和新风调控，功能丰富，显著提升节能效果，用户体验良好。

Description

一种多功能太阳能幕墙系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及建筑幕墙技术领域，尤其是涉及一种多功能太阳能幕墙系统及其工作方法。
背景技术
随着城市空间的密集化，选择太阳能安装位置成为人们关注的问题。除了屋面空间，建筑立面也将逐渐成为太阳能技术的应用范围。太阳能节能通风玻璃幕墙不仅实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一, 而且把建筑围护结构的使用功能与装饰功能巧妙地融为一体,使建筑更具饰艺术性和现代 感装，但大面积玻璃幕墙在提供良好采光的同时,却又带来了采暖与制冷能耗高的隐患。
例如一种在中国专利文献上公开的“一种太阳能光伏玻璃幕墙”，其公告号“CN204418449U”，包括太阳能夹胶玻璃幕墙、气凝胶隔热玻璃幕墙、隔声玻璃幕墙、控制器、蓄电池、逆变器和中空铝合金框架；所述的太阳能夹胶玻璃幕墙的上侧设有出风口，并在出风口处设有排气通风器，其下侧设有进风口，并在进风口处设有进气通风器；所述气凝胶隔热玻璃幕墙的上侧设有空气净化器，其下侧设有排气通风器；所述隔声玻璃幕墙的上侧设有进风口，并在进风口处设有进气通风器，其下侧设有出风口，并在出风口处设有排气通风器。
上述方案在防尘通风、保温隔热等方面具备显著特点，但是该方案对室内的温度调控以及空气调控难以满足各种场景中的用户需求，且无法提高对太阳能的利用率。
发明内容
针对现有技术中幕墙空气交换不理想，功能单一，太阳能利用率低等问题，本发明提供了一种多功能太阳能幕墙系统，通过设置上下四块可动百叶，配合置于太阳能外板后的幕墙空腔，实现多应用场景下室内温度调控和新风调控，功能丰富，显著提升节能效果，用户体验良好。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多功能太阳能幕墙系统，包括幕墙本体，所述幕墙本体包括外板和背板，所述外板上设置有太阳能板，所述外板与背板之间为幕墙空腔；所述外板上方设置有第一可动百叶，外板下方设置有第二可动百叶，背板上方设置有第三可动百叶，背板下方设置有第四可动百叶，所述第三可动百叶背部设置有空气净化装置，其中第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶均可独立启闭。背板上设置有可动式遮阳百叶，配合设置有太阳能板的外板组成幕墙本体，外板与背板之间形成的幕墙空腔作为空气流动通道，能够在太阳能热辐射的的作用下形成上升气流，从而辅助室内外空气循环的顺利实施。
作为优选，所述第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶均电连接太阳能板。太阳能板将光能转化为电能进而用于驱动四块可动百叶，有效节约能源浪费，提升太阳光能利用率。
作为优选，所述太阳能板上设置有储能部件，所述储能部件电连接第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶。除直接使用太阳能板转化形成的电能外，太阳能板还可以将多余电能输入储能部件进行蓄能，在阴天或夜间可利用储能部件驱动四块可动百叶进行室内温度调控以及空气交换调控，进一步提升太阳光能利用率。
进一步的，所述幕墙本体底部设置有排水孔。考虑到室外雨水容易进入双层幕墙腔体内，在幕墙腔体下端设置排水孔，确保积水顺利排出不会影响幕墙。
作为优选，所述空气净化装置的出气口可拆卸连接有风机，所述风机与储能部件电连接。所述风机用于室内外温度相近时，无法利用热压差进行空气交换的场景，通过储能部件为风机供能进行排风工作，使得室内空气更新。
本发明还公开了上述多功能太阳能幕墙系统的工作方法，包括新风模式：当室内无稳定新风系统时，关闭第一可动百叶和第四可动百叶，打开第二可动百叶和第三可动百叶，启动空气净化装置，室外冷空气第三可动百叶进入幕墙空腔。太阳光以热能形式从太阳能板背部传递至幕墙空腔，预热幕墙空腔内的室外冷空气，空气加热后密度降低，形成烟囱效应，通过第二可动百叶并经空气净化装置净化有害物质后引入室内，形成自然新风系统。该模式中幕墙本体利用太阳光热能实现气流流动，能够在吸收光能储存电能的同时实现室内外空气的交换，配合空气净化装置形成太阳能新风系统，绿色环保，且性能出色。
作为优选，还包括排风模式：当室内有稳定新风系统时，关闭第二可动百叶和第三可动百叶，关闭空气净化装置，打开第一可动百叶和第四可动百叶，室内由于正压作用热湿空气从第四可动百叶排入幕墙空腔，由于太阳光提供的热能将幕墙空腔内空气升温后，空腔顶部的热空气热压大于室外空气热压，从而由第一可动百叶排出室外，形成热压差作用下的自然排风系统。与太阳能新风系统类似，排风系统可辅助室内现有新风系统性能室内外空气交换，并通过利用太阳光热能产生热压差而控制气流流动，进而获得排风动力。
作为优选，包括内循环净化模式：在供热季节，关闭第一可动百叶和第三可动百叶，打开第二可动百叶和第四可动百叶，启动空气净化装置，室内空气从第四可动百叶进入幕墙空腔，太阳光以热能形式从太阳能板背部传递至幕墙空腔并加热幕墙空腔内的空气，空气加热后密度降低，从而从空腔底部上升，通过第二可动百叶与空气净化装置净化后引入室内形成空气的内循环模式。该模式下，内部循环空气通过太阳光的被动式加热升温，减少了冬季加热室内空气的热负荷，间接节省了空调能耗。
作为优选，包括外循环模式：在不需要室内外空气交换的夏季过热天气时，关闭第二可动百叶、第四可动百叶，关闭空气净化装置，打开第一可动百叶和第三可动百叶；太阳光以热能形式从太阳能板背部传递至幕墙空腔并加热幕墙空腔内的冷空气，空气加热后上升并通过第一可动百叶排出室外形成外循环模式。该过程有效降低了夏季太阳热辐射给室内带来的冷负荷，降低了空调设备的能耗。同时，薄膜太阳能板经自然通风冷却后产电效率将进一步提升。
作为优选，包括无能耗制冷模式：室外温度低于室内温度时，此时开启第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶，关闭空气净化装置，这种无能耗模式用于增强室内外的通风换气效果。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过设置上下四块可动百叶，配合置于太阳能外板后的幕墙空腔，实现多应用场景下室内温度调控和新风调控，功能丰富，显著提升节能效果，用户体验良好；（2）幕墙系统利用太阳光光能进行发电并存储电能，同时利用太阳光热能产生热压差驱动气流流动进行室内空气交换，最大程度的利用了太阳能能量，节省能源消耗；（3）在幕墙腔体下端设置排水孔，确保雨水顺利排出幕墙系统。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
图2为实施例1中本发明的工作状态图。
图3为实施例2中本发明的工作状态图。
图4为实施例3中本发明的工作状态图。
图5为实施例4中本发明的工作状态图。
图6为实施例5中本发明的工作状态图。
图中：100、幕墙系统，101、幕墙空腔，200、外板，201、太阳能板，300、背板，301、可动式遮阳百叶，1、第一可动百叶，2、第二可动百叶，3、第三可动百叶，4、第四可动百叶，5、空气净化装置，6、排水孔，7、风机接驳口，8、检修孔。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，一种多功能太阳能幕墙系统100，包括幕墙本体，幕墙本体包括外板200和背板300，外板200上设置有太阳能板201，外板200与背板300之间为幕墙空腔101；外板200上方设置有第一可动百叶1，外板200下方设置有第二可动百叶2，背板300上方设置有第三可动百叶3，背板300下方设置有第四可动百叶4，第三可动百叶3背部设置有空气净化装置5，其中第一可动百叶1、第二可动百叶2、第三可动百叶3和第四可动百叶4均可独立启闭。第一可动百叶1、第二可动百叶2、第三可动百叶3和第四可动百叶4均电连接太阳能板201。太阳能板201上设置有储能部件，储能部件电连接第一可动百叶1、第二可动百叶2、第三可动百叶3和第四可动百叶4。本实施例中，空气净化装置5为市购静电除尘除菌器，具备除尘、除菌、除螨等功能，能够保证空气的清洁程度。
背板300上设置有可动式遮阳百叶301，配合设置有太阳能板201的外板200组成幕墙本体，外板200与背板300之间形成的幕墙空腔101作为空气流动通道，能够在太阳能热辐射的的作用下形成上升气流，从而辅助室内外空气循环的顺利实施。太阳能板201采用透明薄膜太阳能板201，在吸收光能发电的同时不影响光线穿透幕墙系统100，确保室内采光不受影响。
太阳能板201将光能转化为电能进而用于驱动四块可动百叶，有效节约能源浪费，提升太阳光能利用率。除直接使用太阳能板201转化形成的电能外，太阳能板201还可以将多余电能输入储能部件进行蓄能，在阴天或夜间可利用储能部件驱动四块可动百叶进行室内温度调控以及空气交换调控，进一步提升太阳光能利用率。
幕墙本体底部设置有排水孔6。考虑到室外雨水容易进入双层幕墙腔体内，在幕墙腔体下端设置排水孔6，确保积水顺利排出不会影响幕墙。该装置易于安装，可通过设置在背板300上的检修孔8拆卸清洗，本身可不带动力设备，可减少动力能耗。
空气净化装置5的出气口可拆卸连接有风机，风机与储能部件电连接。风机用于室内外温度相近时，无法利用热压差进行空气交换的场景，通过储能部件为风机供能进行排风工作，使得室内空气更新。设置于背板300上的风机接驳口7能够保证风机的正常连接及使用。
如图2所示（箭头方向为气流流动方向），本实施例还公开了上述多功能太阳能幕墙系统100的新风模式：当室内无稳定新风系统时，关闭第一可动百叶1和第四可动百叶4，打开第二可动百叶2和第三可动百叶3，启动空气净化装置5，室外冷空气第三可动百叶3进入幕墙空腔101。太阳光以热能形式从太阳能板201背部传递至幕墙空腔101，预热幕墙空腔101内的室外冷空气，空气加热后密度降低，形成烟囱效应，通过第二可动百叶2并经空气净化装置5净化有害物质后引入室内，形成自然新风系统。该模式中幕墙本体利用太阳光热能实现气流流动，能够在吸收光能储存电能的同时实现室内外空气的交换，配合空气净化装置5形成太阳能新风系统，绿色环保，且性能出色。
实施例2
如图3所示（箭头方向为气流流动方向），本实施例中，多功能太阳能幕墙系统100还包括排风模式：当室内有稳定新风系统时，关闭第二可动百叶2和第三可动百叶3，关闭空气净化装置5，打开第一可动百叶1和第四可动百叶4，室内由于正压作用热湿空气从第四可动百叶4排入幕墙空腔101，由于太阳光提供的热能将幕墙空腔101内空气升温后，空腔顶部的热空气热压大于室外空气热压，从而由第一可动百叶1排出室外，形成热压差作用下的自然排风系统。与太阳能新风系统类似，排风系统可辅助室内现有新风系统性能室内外空气交换，并通过利用太阳光热能产生热压差而控制气流流动，进而获得排风动力。
实施例3
如图4所示（箭头方向为气流流动方向），多功能太阳能幕墙系统100还包括内循环净化模式：在供热季节，关闭第一可动百叶1和第三可动百叶3，打开第二可动百叶2和第四可动百叶4，启动空气净化装置5，室内空气从第四可动百叶4进入幕墙空腔101，太阳光以热能形式从太阳能板201背部传递至幕墙空腔101并加热幕墙空腔101内的空气，空气加热后密度降低，从而从空腔底部上升，通过第二可动百叶2与空气净化装置5净化后引入室内形成空气的内循环模式。该模式下，内部循环空气通过太阳光的被动式加热升温，减少了冬季加热室内空气的热负荷，间接节省了空调能耗。
实施例4
如图5所示（箭头方向为气流流动方向），多功能太阳能幕墙系统100还包括外循环模式：在不需要室内外空气交换的夏季过热天气时，关闭第二可动百叶2、第四可动百叶4，关闭空气净化装置5，打开第一可动百叶1和第三可动百叶3；太阳光以热能形式从太阳能板201背部传递至幕墙空腔101并加热幕墙空腔101内的冷空气，空气加热后上升并通过第一可动百叶1排出室外形成外循环模式。该过程有效降低了夏季太阳热辐射给室内带来的冷负荷，降低了空调设备的能耗。同时，薄膜太阳能板201经自然通风冷却后产电效率将进一步提升。
实施例5
如图6所示（箭头方向为气流流动方向），多功能太阳能幕墙系统100还包括无能耗制冷模式：室外温度低于室内温度时，此时开启第一可动百叶1、第二可动百叶2、第三可动百叶3和第四可动百叶4，关闭空气净化装置5，这种无能耗模式用于增强室内外的通风换气效果。
除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能太阳能幕墙系统，其特征是，包括幕墙本体，所述幕墙本体包括外板和背板，所述外板上设置有太阳能板，所述外板与背板之间为幕墙空腔；所述外板上方设置有第一可动百叶，外板下方设置有第二可动百叶，背板上方设置有第三可动百叶，背板下方设置有第四可动百叶，所述第三可动百叶背部设置有空气净化装置，其中第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶均可独立启闭。
2.根据权利要求1所述的一种多功能太阳能幕墙系统，其特征在于，所述第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶均电连接太阳能板。
3.根据权利要求1所述的一种多功能太阳能幕墙系统，其特征在于，所述太阳能板上设置有储能部件，所述储能部件电连接第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶。
4.根据权利要求1所述的一种多功能太阳能幕墙系统，其特征在于，所述幕墙本体底部设置有排水孔。
5.根据权利要求3所述的一种多功能太阳能幕墙系统，其特征在于，所述空气净化装置的出气口可拆卸连接有风机，所述风机与储能部件电连接。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的多功能太阳能幕墙系统的工作方法，其特征在于，包括新风模式：当室内无稳定新风系统时，关闭第一可动百叶和第四可动百叶，打开第二可动百叶和第三可动百叶，启动空气净化装置，室外冷空气第三可动百叶进入幕墙空腔；太阳光以热能形式从太阳能板背部传递至幕墙空腔，预热幕墙空腔内的室外冷空气，空气加热后密度降低，形成烟囱效应，通过第二可动百叶并经空气净化装置净化有害物质后引入室内，形成自然新风系统。
7.根据权利要求6所述的一种多功能太阳能幕墙系统的工作方法，其特征在于，包括排风模式：当室内有稳定新风系统时，关闭第二可动百叶和第三可动百叶，关闭空气净化装置，打开第一可动百叶和第四可动百叶，室内由于正压作用热湿空气从第四可动百叶排入幕墙空腔，由于太阳光提供的热能将幕墙空腔内空气升温后，空腔顶部的热空气热压大于室外空气热压，从而由第一可动百叶排出室外，形成热压差作用下的自然排风系统。
8.根据权利要求6所述的一种多功能太阳能幕墙系统的工作方法，其特征在于，包括内循环净化模式：在供热季节，关闭第一可动百叶和第三可动百叶，打开第二可动百叶和第四可动百叶，启动空气净化装置，室内空气从第四可动百叶进入幕墙空腔，太阳光以热能形式从太阳能板背部传递至幕墙空腔并加热幕墙空腔内的空气，空气加热后密度降低，从而从空腔底部上升，通过第二可动百叶与空气净化装置净化后引入室内形成空气的内循环模式。
9.根据权利要求6所述的一种多功能太阳能幕墙系统的工作方法，其特征在于，包括外循环模式：在不需要室内外空气交换的夏季过热天气时，关闭第二可动百叶、第四可动百叶，关闭空气净化装置，打开第一可动百叶和第三可动百叶；太阳光以热能形式从太阳能板背部传递至幕墙空腔并加热幕墙空腔内的冷空气，空气加热后上升并通过第一可动百叶排出室外形成外循环模式。
10.根据权利要求6所述的一种多功能太阳能幕墙系统的工作方法，其特征在于，包括无能耗制冷模式：室外温度低于室内温度时，此时开启第一可动百叶、第二可动百叶、第三可动百叶和第四可动百叶，关闭空气净化装置。
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