CN114234334A - 一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，包括地埋管，地埋管进口与外界连通，地埋管出口与室内连通，便于将室外空气引入室内，还包括光伏板集热器和烟囱构成，光伏板集热器和烟囱设置在屋顶且烟囱竖直设置，所述光伏板集热器内具有过流通道，过流通道两端分别为进风口和出风口，进风口与室内连通，以将室内空气引入光伏板集热器，出风口与烟囱底部连通，以将光伏板集热器内的空气引入烟囱。该通风发电系统能有效调节室内温度和室内空气品质，提高光伏板的发电效率，实现可再生能源在建筑领域的优化利用。

Description

一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统
技术领域
本发明属于通风及发电技术领域，具体涉及一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统。
背景技术
随着地球化石能源的不断减少，发展可再生能源已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，也是我国推进能源生产、消费革命以及推动能源转型的重要措施。太阳能和地热能是两种可再生能源，太阳能是世界上最丰富的可再生能源；地热能是一种可再生的新型环保能源，它主要来源于太阳辐射和地球梯度增温。
太阳能光伏板又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳能直接发电的光电半导体薄片。但由于光伏板的发电效率与自身温度成反比，大约每升高1℃发电效率下降0.5%，所以当光伏板发电产生大量热时，发电效率也在不断下降，造成发电量减少。同时，在对空调需求急剧增加的今天，如何利用太阳能和地热能，以提高光伏板发电效率以及调节室内温度和室内空气品质，实现可再生能源在建筑领域的优化利用，是本领域技术人员的研究方向。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，该通风发电系统能有效调节室内温度和室内空气品质，提高光伏板的发电效率，实现可再生能源在建筑领域的优化利用。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，包括地埋管，地埋管进口与外界连通，地埋管出口与室内连通，便于将室外空气引入室内，包括光伏板集热器和烟囱构成，光伏板集热器和烟囱设置在屋顶且烟囱竖直设置，所述光伏板集热器内具有过流通道，过流通道两端分别为进风口和出风口，进风口与室内连通，以将室内空气引入光伏板集热器，出风口与烟囱底部连通，以将光伏板集热器内的空气引入烟囱。
进一步地，所述光伏板集热器包括顶面敞口设置的箱体，箱体底部设有光伏板，光伏板与箱体顶面平行，箱体顶面设有透明玻璃以将箱体顶面封闭，并在光伏板和透明玻璃之间的箱体两侧壁上设有进风口和出风口，进风口和出风口分别设置在箱体的两相对侧壁上，从而在光伏板和透明玻璃之间形成过流通道。
进一步地，箱体的底部和四侧壁的外侧设有第一保温层。
进一步地，所述透明玻璃采用光学高透玻璃制成，便于提高太阳辐射透过量；透明玻璃内侧涂覆有低辐射膜，便于将光伏板反射的部分太阳光反射回光伏板上，提高发电效率。
进一步地，所述光伏板集热器的倾斜设置，便于提高光伏板集热器的发电率。
进一步地，光伏板集热器的倾斜角度为30°~50°。
进一步地，所述地埋管进口端伸出地面一定长度，地埋管进口端设有第一防雨帽，防止雨水进入地埋管。
进一步地，烟囱的顶端设有第二防雨帽，防止雨水进入烟囱。
进一步地，烟囱的外表面设有第二保温层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明利用太阳能和地热能，有效调节室内温度和室内空气品质，实现可再生能源在建筑领域的优化利用。光伏板集热器在利用太阳能进行发电过程中能加热空气，从而增加烟囱内的热压，进而能加快空气在系统内流通，同时在夏季，地热能为空气提供冷量，能有效冷却空气，提高室内空气的冷舒适性；在冬季，地热能为空气提供热量，能有效加热空气，保证室内空气的热舒适性。
2、光伏板集热器在发电过程中产生的热量能有效和进入光伏板集热器的冷空气进行换热，增大通风热压，加快空气流通，同时使得更多冷空气与光伏板集热器进行热交换，降低光伏板集热器的温度，如此相互促进，从而有利于提高光伏板集热器的发电效率，增大发电量。
3、本发明无电能输入、节能环保，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1-本发明的结构示意图。
图2-局部侧视图。
其中：01-地埋管；11-第一防雨帽；02-光伏板集热器；21-箱体；22-光伏板；23-透明玻璃；24-支撑柱；03-烟囱；31-第二防雨帽；32-支撑体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2，一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，包括地埋管01，地埋管01进口与外界连通，地埋管01出口与室内连通，便于将室外空气引入室内，还包括光伏板集热器02和烟囱03构成，光伏板集热器02和烟囱03设置在屋顶且烟囱03竖直设置，所述光伏板集热器02内具有过流通道，过流通道两端分别为进风口和出风口，进风口与室内连通，以将室内空气引入光伏板集热器02，出风口与烟囱03底部连通，以将光伏板集热器02内的空气引入烟囱03。
图1中箭头方向为空气流向，光伏板集热器在发电过程会产生大量热量，这部分热量与过流通道内的空气进行热交换，从而降低光伏板集热器自身温度，提高发电效率，增大发电量。而过流通道内的空气被加热后，进入烟囱内，使得烟囱内空气温度升高、热压增大，室外新鲜空气则从地埋管进口进入地埋管与土壤进行换热，然后进入室内，为室内持续引入足量新鲜且温度适宜的新风，从而有效调节室内温度和室内空气品质，因此这样在有效调节室内温度和室内空气品质的同时还有效提高光伏板集热器的发电效率。
具体实施时，所述光伏板集热器02包括顶面敞口设置的箱体21，箱体21底部设有光伏板22，光伏板22与箱体顶面平行，箱体21顶面设有透明玻璃23以将箱体21顶面封闭，并在光伏板22和透明玻璃23之间的箱体两侧壁上设有进风口和出风口，进风口和出风口分别设置在箱体21的两相对侧壁上，从而在光伏板22和透明玻璃23之间形成过流通道。
具体实施时，箱体21的底部和四侧壁的外侧设有第一保温层（图中未示出）。
这样，使得光伏板集热器产生的热量全部用于加热进入光伏板集热器的空气，保证热压充足，利于室内空气流通。
具体实施时，所述透明玻璃采23用光学高透玻璃制成，便于提高太阳辐射透过量；透明玻璃23内侧涂覆有低辐射膜，便于将光伏板22反射的部分太阳光反射回光伏板22上，提高发电效率。
同时为了保证透明玻璃与箱体的密封性，透明玻璃和箱体连接处设有玻璃胶，避免雨水从透明玻璃和箱体连接处进入光伏板集热器内部。
具体实施时，所述光伏板集热器02的倾斜设置，便于提高光伏板集热器02的发电率。
如图2所示，本实施例中光伏板集热器通过两根支撑柱24倾斜设置在屋顶上，这样便于提高太阳光的利用率，从而利于提高光伏板集热器的发电率。而烟囱通过支撑体32设置在屋顶上，光伏板集热器与烟囱底部侧壁连接。
具体实施时，光伏板集热器02的倾斜角度为30°~50°。
具体实施时，所述地埋管01进口端伸出地面一定长度，地埋管01进口端设有第一防雨帽11，防止雨水进入地埋管01。
具体实施时，烟囱03的顶端设有第二防雨帽31，防止雨水进入烟囱03。
具体实施时，烟囱03的外表面设有第二保温层（图中未示出）。便于保证烟囱内具有一定的热压，使得室外空气可以源源不断进入地埋管与土壤换热后进入室内，满足室内的热舒适或冷舒适。
太阳光透过透明玻璃，照射到光伏板集热器中的光伏板上，光伏板产生的电能供给建筑使用，多余的电能储存在备用电池中，当太阳光不充足时，由备用电池来进行供电。
在夏季，室外热空气进入地埋管后与土壤中蓄存的温度较稳定的冷量进行热交换而被冷却，冷却后的空气进入室内，给室内送入新鲜高品质的空气，并提供冷量；在光伏板集热器发电过程中，产生大量热量，使得室内空气在热压的作用下进入光伏板集热器和烟囱内，最后烟囱顶端的排风口排出。
在冬季，室外冷空气进入地埋管后与土壤中温度较稳定的地热能蓄存的热量进行热交换而被加热，加热后的空气进入室内，给室内送入新鲜高品质的空气，并提供热量；在光伏板集热器发电过程中，产生大量热量（光伏板集热器内的温度依然比室内空气温度高），使得室内空气在热压的作用下进入光伏板集热器和烟囱内，最后烟囱顶端的排风口排出。
最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。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他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，包括地埋管，地埋管进口与外界连通，地埋管出口与室内连通，便于将室外空气引入室内，其特征在于，包括光伏板集热器和烟囱构成，光伏板集热器和烟囱设置在屋顶且烟囱竖直设置，所述光伏板集热器内具有过流通道，过流通道两端分别为进风口和出风口，进风口与室内连通，以将室内空气引入光伏板集热器，出风口与烟囱底部连通，以将光伏板集热器内的空气引入烟囱。
2.根据权利要求1所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，所述光伏板集热器包括顶面敞口设置的箱体，箱体底部设有光伏板，光伏板与箱体顶面平行，箱体顶面设有透明玻璃以将箱体顶面封闭，并在光伏板和透明玻璃之间的箱体两侧壁上设有进风口和出风口，进风口和出风口分别设置在箱体的两相对侧壁上，从而在光伏板和透明玻璃之间形成过流通道。
3.根据权利要求2所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，箱体的底部和四侧壁的外侧设有第一保温层。
4.根据权利要求2所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，所述透明玻璃采用光学高透玻璃制成，便于提高太阳辐射透过量；透明玻璃内侧涂覆有低辐射膜，便于将光伏板反射的部分太阳光反射回光伏板上，提高发电效率。
5.根据权利要求4所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，所述光伏板集热器的倾斜设置，便于提高光伏板集热器的发电率。
6.根据权利要求5所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，光伏板集热器的倾斜角度为30°~50°。
7.根据权利要求1所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，所述地埋管进口端伸出地面一定长度，地埋管进口端设有第一防雨帽，防止雨水进入地埋管。
8.根据权利要求1所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，烟囱的顶端设有第二防雨帽，防止雨水进入烟囱。
9.根据权利要求1所述的一种被动式太阳能光伏光热一体化通风发电系统，其特征在于，烟囱的外表面设有第二保温层。
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