CN114607080A - 一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏玻璃幕墙技术领域的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，智能光伏幕墙包括锯齿状玻璃幕墙框架、光伏组件以及角度调节装置，所述锯齿状玻璃幕墙框架外侧设有光伏组件，光伏组件进行分段模块化设计并可转动地连接在锯齿状玻璃幕墙框架上；所述光伏组件包括太阳能光电模块以及光电传感单元，所述角度调节装置通过垂直牵引杆与光伏组件相连接并以此调节光伏组件的转动角度；所述智能光伏幕墙还包括控制器，控制器分别与光电传感单元和角度调节装置通信连接。本发明智能光伏幕墙在不遮挡建筑内部使用者视线的前提下能多时段高效转化太阳能，提高能源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏玻璃幕墙技术领域，具体是一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙。
背景技术
我国目前的碳排放量在全世界属于碳排放超级大国，而建筑行业的排放量将达到总排放量的22％以上。与此同时，我国大力扶持、鼓励新能源的开发和利用，太阳能是一种清洁能源，具备无污染、零排放的特点，将建筑与光伏技术相结合可以有效的减少建筑行业的碳排放量。大力发展和利用太阳能是未来建筑行业实现双碳目标的重要举措，也是当代绿色、智慧建筑的发展方向。
建筑-光伏技术大多应用于建筑屋顶和建筑外墙，其综合效率有待开发和提高。在现有光伏幕墙技术中，光伏组件与玻璃幕墙的组合关系大致分为三种：
(1)光伏组件置于玻璃幕墙外侧
中国发明专利201510608800.6公开了一种光伏建筑一体化的百叶外遮阳系统，将活动的光伏百叶遮阳板安装在玻璃幕墙外侧，以此来实现有效遮阳和兼顾发电的作用；中国发明专利201910237469.X公开了联动式光伏发电遮阳保温一体化双层玻璃幕墙，包括内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙、设置于外层玻璃幕墙上的若干组光伏窗以及用于联动开合光伏窗的联动装置等，可以利用太阳能进行能源生产，同时满足建筑夏季遮阳，冬季保温需求，上述技术虽能改善建筑室内的光环境的需求，但由于光伏板均是水平转动的，只能有效应对太阳高度角的变化，而能否应对太阳水平方位角的变化却是影响太阳能转化率的关键所在。
(2)在玻璃幕墙上镶嵌光伏电池，
中国发明专利202110384487.8公开了一种具有太阳能发电功能的光伏玻璃幕墙及建筑物，通过两块不同发电效率玻璃单元的组合，在满足发电的情况下，增加了透光率，保证一定的室内采光，但该技术的光伏组件的角度固定且影响建筑室内光环境，不能充分利用太阳能。
(3)光伏组件置于玻璃幕墙中间
中国发明专利202110318746.7公开了一种新型智能光伏玻璃幕墙，设置了第一角度调节机构和第二角度调节机构，能够根据太阳方位角和太阳高度角调整光伏百叶的位置和角度，以最大程度的接收太阳能。中国发明专利 202111022803.3公开了一种超高层建筑双层立面幕墙，其包括双层幕墙系统和设在双层幕墙系统内的太阳能转换系统，转换太阳能并进行储存，储存的电量供夜晚的灯光系统使用，从而可以提高对能源的利用率，在双层玻璃幕墙中安装光伏百叶等技术，降低了幕墙的通透性，不仅影响建筑室内光环境而且遮挡使用者的视线；由于双层玻璃幕墙之间空间狭小，导致光伏组件的尺寸和旋转角度受到限制，对太阳能的利用不够灵活和高效。
此外，某些建筑的幕墙上会设置灯光系统，使建筑更具观赏性，导致能源损耗，不利于节能环保。为此我们提出一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，智能光伏幕墙包括锯齿状玻璃幕墙框架、光伏组件以及角度调节装置，所述锯齿状玻璃幕墙框架外侧设有光伏组件，光伏组件进行分段模块化设计并可转动地连接在锯齿状玻璃幕墙框架上；
所述光伏组件包括太阳能光电模块以及光电传感单元，所述角度调节装置上均安装有光伏组件，所述角度调节装置通过垂直牵引杆与光伏组件相连接并以此调节光伏组件的转动角度；
所述智能光伏幕墙还包括控制器，控制器分别与光电传感单元和角度调节装置通信连接。
优选地，所述角度调节装置包括伺服电机、第一轴承座、蜗杆、密封箱、蜗轮、第二轴承座、垂直牵引杆和端面轴承座；
所述伺服电机和第一轴承座固定安装在锯齿状玻璃幕墙框架的顶端，第一轴承座通过轴承与蜗杆转动连接，伺服电机的输出轴与蜗杆通过联轴节连接，蜗轮与垂直牵引杆刚性连接，蜗杆和蜗轮用密封箱封装，第二轴承座安装在锯齿状玻璃幕墙框架的侧面，垂直牵引杆通过轴承与数个第二轴承座转动连接，端面轴承座固定安装在锯齿状玻璃幕墙框架的底部，垂直牵引杆的底部通过轴承与端面轴承座连接支撑垂直牵引杆。
优选地，所述太阳能光电模块包括灯光系统、不锈钢连接板、太阳能光电板托板、太阳能光伏板、不锈钢连接支架、连接支撑件和储能装置；
所述太阳能光电板托板固定在太阳能光伏板的四周，灯光系统固定安装在太阳能光电板托板和太阳能光伏板之间的凹槽中，两端的不锈钢连接板分别与太阳能光电板托板和不锈钢连接支架固定连接，不锈钢连接支架通过不锈钢连接板与连接支撑件连接。
优选地，其特征在于，所述光伏组件通过连接支撑件与垂直牵引杆刚性连接。
优选地，其特征在于，所述控制器控制伺服电机的输出轴，从而调整垂直牵引杆在水平面上旋转的角度。
优选地，其特征在于，所述光电传感单元包括光强传感器，光强传感器安装在太阳能光电板托板上。
优选地，其特征在于，所述锯齿状玻璃幕墙框架为铝合金框架，玻璃为双层LOW-E中空钢化玻璃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明智能光伏幕墙将光伏组件设置在玻璃幕墙外侧，并与玻璃幕墙单元进行组合形成新的光伏幕墙体系，使得光伏组件能够大角度旋转来应对太阳方位角的变化，大幅提高太阳能转化率；
2.本发明智能光伏幕墙采用锯齿状的幕墙设计，可以有效改善因光伏组件遮挡而对室内光环境所造成的影响，不遮挡建筑内部使用者的视线；
3.本发明智能光伏幕墙通过安装光强传感器和角度调节装置，可以根据太阳光照强度的变化去调整光伏组件的角度，能高效的将太阳能转化为电能并储存在储能装置中，提高能源的利用率；
4.本发明智能光伏幕墙储能装置储存的能源可以供灯光夜晚亮化系统使用，到了夜间，灯光系统能加强幕墙体系的观赏性，具有一定的美学效果；
5.本发明智能光伏幕墙中光伏组件上安装端面轴承座和轴承座，既能保证光伏组件与幕墙结构连接的稳定性又能实现光伏组件的转动；
6.本发明智能光伏幕墙中光伏组件进行分段模块化设计并可转动地连接在锯齿状玻璃幕墙上，在转动的同时，光伏组件与幕墙体系相结合的单元组合也能二次塑造建筑外立面的形象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明智能光伏幕墙结构示意图；
图2是本发明智能光伏幕墙局部结构示意图；
图3是本发明智能光伏幕墙闭合状态下的结构示意图；
图4是本发明智能光伏幕墙开启状态下的结构示意图；
图中：1、锯齿状玻璃幕墙框架；2、光伏组件；2-1、灯光系统；2-2、不锈钢连接板；2-3、太阳能光电板托板；2-4、太阳能光伏板；2-5、不锈钢连接支架；2-6、连接支撑件；3、角度调节装置；3-1、伺服电机；3-2、第一轴承座；3-3、蜗杆；3-4、密封箱；3-5、蜗轮；3-6、第二轴承座；3-7、垂直牵引杆；3-8、端面轴承座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
实施例：
请参阅图1至图4所示，一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，智能光伏幕墙包括锯齿状玻璃幕墙框架1、光伏组件2以及角度调节装置3，锯齿状玻璃幕墙框架1外侧设有光伏组件2，光伏组件2进行分段模块化设计并可转动地连接在锯齿状玻璃幕墙框架1上，实现光伏组件2大角度旋转并减少因光伏组件2遮挡而对室内光环境所造成的影响，形成新的立面形象。新型大角度旋转并且不遮挡视线的智能光伏幕墙闭合状态下的轴测图和开启状态下的轴测图如图3至4所示。
进一步的，请参阅图1、图2所示，光伏组件2包括太阳能光电模块以及光电传感单元，角度调节装置3上均安装有光伏组件2，角度调节装置3通过垂直牵引杆3-7与光伏组件2相连接并以此调节光伏组件2的转动角度。
进一步的，角度调节装置3包括伺服电机3-1、第一轴承座3-2、蜗杆3-3、密封箱3-4、蜗轮3-5、第二轴承座3-6、垂直牵引杆3-7和端面轴承座3-8；
伺服电机3-1和第一轴承座3-2通过底部的螺栓固定安装在锯齿状玻璃幕墙框架1的顶端，第一轴承座3-2通过轴承与蜗杆3-3转动连接，加强蜗杆3-3 传动的稳定性，伺服电机3-1的输出轴与蜗杆3-3通过联轴节连接，蜗轮3-5 与垂直牵引杆3-7刚性连接，蜗杆3-3和蜗轮3-5用密封箱3-4封装，第二轴承座3-6通过不锈钢螺栓连接安装在锯齿状玻璃幕墙框架1的侧面，垂直牵引杆3-7通过轴承与数个第二轴承座3-6转动连接，端面轴承座3-8通过不锈钢螺栓连接安装在锯齿状玻璃幕墙框架1的底部，垂直牵引杆3-7的底部通过轴承与端面轴承座3-8连接，以此支撑垂直牵引杆3-7，加强整个光伏组件的稳定性和灵活性。
进一步的，太阳能光电模块包括灯光系统2-1、不锈钢连接板2-2、太阳能光电板托板2-3、太阳能光伏板2-4、不锈钢连接支架2-5、连接支撑件2-6和储能装置；
太阳能光电板托板2-3固定在太阳能光伏板2-4的四周，灯光系统2-1固定安装在太阳能光电板托板2-3和太阳能光伏板2-4之间的凹槽中，两端的不锈钢连接板2-2分别与太阳能光电板托板2-3和不锈钢连接支架2-5通过螺栓连接，不锈钢连接支架2-5通过不锈钢连接板2-2与连接支撑件2-6连接。
进一步的，智能光伏幕墙内还设有控制器，控制器分别与光电传感单元和角度调节装置3和灯光系统2-1通信连接。
进一步的，太阳能光电模块通过数个连接支撑件2-6与垂直牵引杆3-7刚性连接，控制器控制伺服电机3-1的输出轴，从而可以调整垂直牵引杆3-7在水平面上旋转的角度。光电传感单元包括多个光强传感器，所述光强传感器安装在太阳能光电板托板2-3上，可以通过分辨太阳光线的照射强度来传递通信信号给控制器，继而控制太阳能光电模块是否需要旋转。
进一步的，垂直牵引杆3-7的旋转将带动安装在该垂直牵引杆3-7上的整组太阳能光电模块进行转动，光电模块的转动通过光强、时间因素来共同控制，在每组光伏组件2上安装一个光强传感器，控制器根据光强传感器的实时数据来确定光伏组件2是否进入或退出工作状态，当光强达到一定数值，光伏组件进入工作状态，若低于某一数值(如夜晚或阴天)则退出工作状态；
根据建筑所在地的位置和不同时期的日出日落时间等综合因素，还可以人为确定光伏组件2在不同时期的不同时间段所旋转的角度，通过人工控制提前在外部输入指令来设置多组光伏组件2的旋转角度，当光伏组件2进入工作状态后，控制器按照设定发送定时脉冲给伺服电机继而控制光伏组件2的定时旋转，以此来适应不同天气和环境的变化。
进一步的，光伏组件2均安装在玻璃幕墙的外侧，在保证光伏组件2转动的同时不遮挡建筑内部使用者的视线。
进一步的，锯齿状玻璃幕墙框架1为铝合金框架，玻璃为双层LOW-E中空钢化玻璃，兼顾成本和安全性。
进一步的，由于光伏组件2安装在锯齿状玻璃幕墙外侧，且光伏组件2与锯齿状玻璃幕墙有着合理的组合关系，而锯齿状的幕墙设计可以减少因光伏组件2遮挡而对室内光环境所造成的影响，使得本实施例在不影响内部使用者的视线的前提下能充分利用太阳能，提高对能源的利用率。
工作原理：
使用时，光强传感器单元通过辨别光线的强度来分辨天气状况，若是晴天，日出时，控制器可以按照光强传感器单元的实时数据，控制光伏组件2进入工作状态，根据建筑所在地的位置和不同时期的日出日落时间等综合因素，可以人为确定光伏组件2在不同时期的不同时间段所旋转的角度，在控制器中通过设定发送定时脉冲给伺服电机，使得垂直牵引杆3-7进行定时旋转，使太阳能光伏板能尽量保证正对阳光，以适应太阳照射角度的变化，并将太阳能转化为电能储存在储能装置中，日落时，则控制光伏组件2退出工作状态；
阴雨天时，控制器可按照光强传感器单元的实时数据来控制光伏组件2是否进入工作状态；
夜间时，储能装置储存的电量可供灯光系统2-1使用，减少能耗，通过人为控制在外部输入指令来调整多组光伏组件2的旋转角度和控制多组灯光系统2-1的明暗,可以在夜间塑造新的立面形象。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，智能光伏幕墙包括锯齿状玻璃幕墙框架(1)、光伏组件(2)以及角度调节装置(3)，其特征在于，所述锯齿状玻璃幕墙框架(1)外侧设有光伏组件(2)，光伏组件(2)进行分段模块化设计并可转动地连接在锯齿状玻璃幕墙框架(1)上；
所述光伏组件(2)包括太阳能光电模块以及光电传感单元，所述角度调节装置(3)上均安装有光伏组件(2)，角度调节装置(3)通过垂直牵引杆(3-7)与光伏组件(2)相连接并以此调节光伏组件(2)的转动角度；
所述智能光伏幕墙还包括控制器，控制器分别与光电传感单元和角度调节装置(3)通信连接。
2.根据有权利要求1所述的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，其特征在于，所述角度调节装置(3)包括伺服电机(3-1)、第一轴承座(3-2)、蜗杆(3-3)、密封箱(3-4)、蜗轮(3-5)、第二轴承座(3-6)、垂直牵引杆(3-7)和端面轴承座(3-8)；
所述伺服电机(3-1)和第一轴承座(3-2)固定安装在锯齿状玻璃幕墙框架(1)的顶端，第一轴承座(3-2)通过轴承与蜗杆(3-3)转动连接，伺服电机(3-1)的输出轴与蜗杆(3-3)通过联轴节连接，蜗轮(3-5)与垂直牵引杆(3-7)刚性连接，蜗杆(3-3)和蜗轮(3-5)用密封箱(3-4)封装，第二轴承座(3-6)安装在锯齿状玻璃幕墙框架(1)的侧面，垂直牵引杆(3-7)通过轴承与数个第二轴承座(3-6)转动连接，端面轴承座(3-8)固定安装在锯齿状玻璃幕墙框架(1)的底部，垂直牵引杆(3-7)的底部通过轴承与端面轴承座(3-8)连接支撑垂直牵引杆(3-7)。
3.根据有权利要求1所述的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，其特征在于，所述太阳能光电模块包括灯光系统(2-1)、不锈钢连接板(2-2)、太阳能光电板托板(2-3)、太阳能光伏板(2-4)、不锈钢连接支架(2-5)、连接支撑件(2-6)和储能装置；
所述太阳能光电板托板(2-3)固定在太阳能光伏板(2-4)的四周，灯光系统(2-1)固定安装在太阳能光电板托板(2-3)和太阳能光伏板(2-4)之间的凹槽中，两端的不锈钢连接板(2-2)分别与太阳能光电板托板(2-3)和不锈钢连接支架(2-5)固定连接，不锈钢连接支架(2-5)通过不锈钢连接板(2-2)与连接支撑件(2-6)连接。
4.根据有权利要求1所述的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，其特征在于，所述光伏组件(2)通过连接支撑件(2-6)与垂直牵引杆(3-7)刚性连接。
5.根据有权利要求1所述的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，其特征在于，所述控制器控制伺服电机(3-1)的输出轴，从而调整垂直牵引杆(3-7)在水平面上旋转的角度。
6.根据权利要求1所述的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，其特征在于，所述光电传感单元包括光强传感器，光强传感器安装在太阳能光电板托板(2-3)上。
7.根据权利要求1所述的一种新型大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙，其特征在于，所述锯齿状玻璃幕墙框架(1)为铝合金框架，玻璃为双层LOW-E中空钢化玻璃。
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| CN202210454503.0A Active CN114607080B (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115162581A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-11 | 深圳市维业装饰集团股份有限公司 | 一种分体式高采光的光伏幕墙结构 |
| CN115347864A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-15 | 东南大学 | 一种利用镜面反射的多模态光伏节能建筑立面幕墙系统 |
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-
2022
- 2022-04-27 CN CN202210454503.0A patent/CN114607080B/zh active Active
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Non-Patent Citations (1)
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| CN115162581A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-11 | 深圳市维业装饰集团股份有限公司 | 一种分体式高采光的光伏幕墙结构 |
| CN115162581B (zh) * | 2022-07-11 | 2024-02-02 | 深圳市维业装饰集团股份有限公司 | 一种分体式高采光的光伏幕墙结构 |
| CN115347864A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-15 | 东南大学 | 一种利用镜面反射的多模态光伏节能建筑立面幕墙系统 |
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| CN114607080B (zh) | 2023-06-06 |
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