CN214276184U - 一种光伏建筑节能系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种光伏建筑节能系统，包括由多个BIPV组件组成的光伏阵列，所述光伏阵列内设有冷却水管、与冷却水管进水端连通的冷水管以及与冷却水管出水端连通的热水管；光伏阵列的冷水管通过冷水主管与位于楼顶的冷却水存储箱连接，光伏阵列的热水管通过热水主管与热交换水箱中的换热盘管连接，热水在与热交换水箱中的水进行热交换后变成冷水进入冷却水收集箱中，冷却水收集箱通过水泵与楼顶的冷却水存储箱连接；光伏阵列为室内用电设备供电。本实用新型光伏建筑节能系统基于BIPV光伏阵列构建而成，采用BIPV光伏阵列作为光伏建筑外墙使用时，能够将太阳能转化为电能给用电设备供电，同时还能满足建筑外墙的建筑功能。

Description

一种光伏建筑节能系统
技术领域
本实用新型涉及一种光伏建筑节能系统。
背景技术
现代都市建筑外墙面积大，采光好，是分布式光伏组件很好的安装场所。然而行业内大家关注的重点都在光伏组件发电上，忽略了光伏组件和建筑的相互关系。光伏组件有个显著的短板就是发电效率会随着组件温度升高而降低，为了给组件降温，通常会将组件隔着建筑外墙一定距离安装，利用组件和建筑外墙之间的空气流动给组件降温，而当外界环境空气温度较高时组件降温效果势必大打折扣。同时这类光伏产品仅仅是建筑外墙的附属物，不能真正成为光伏建筑一体化产品(BIPV产品)。光伏发电建筑外墙，发电只是其中一个功能，还要考虑外墙的隔热保温、防潮抗寒等建筑功能，而现有光伏发电建筑外墙都只有发电功能，导致建筑外墙该有的隔热、保温、防水处理还需要重新做，增加建筑成本；同时安装光伏组件和建筑外墙保温处理又互相牵制，若先安装光伏组件再做保温，施工难度大，反过来先做保温再安装光伏组件势必会破坏保温结构。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光伏建筑节能系统，该光伏建筑节能系统能够将太阳能转化为电能给用电设备供电，同时利用水冷对BIPV组件进行降温，并将热交换后产生的热水作为热源加热生活用水，从而达到节约能源的目的。
技术方案：本实用新型所述的光伏建筑节能系统，包括由多个BIPV组件组成的光伏阵列，所述光伏阵列内设有冷却水管、与冷却水管进水端连通的冷水管以及与冷却水管出水端连通的热水管；光伏阵列的冷水管通过冷水主管与位于楼顶的冷却水存储箱连接，光伏阵列的热水管通过热水主管与热交换水箱中的换热盘管连接，热水在与热交换水箱中的水进行热交换后变成冷水进入冷却水收集箱中，冷却水收集箱通过水泵与楼顶的冷却水存储箱连接；光伏阵列为室内用电设备供电。
其中，所述冷水主管上设有水质过滤器以及进水阀门；所述热水主管上设有出水阀门。
其中，所述热水主管上还设有水源热泵，热水管中流出的热水经水源热泵加热后，再与热交换水箱中的水进行热交换，经过热交换后变成冷水进入冷却水收集箱中。
其中，所述BIPV组件包括矩形框架、设置在矩形框架内的光伏面板、固定在光伏面板背面的散热片以及固定在矩形框架内的保温层；所述冷却水管呈折流方式排布在散热片上；所述矩形框架内侧设有卡槽，光伏面板的边沿嵌入矩形框架的卡槽中；所述冷水管和热水管设置在保温层内，冷水管和热水管穿过保温层且端部从矩形框架中伸出。
其中，所述保温层在远离散热片的一侧涂抹有胶黏剂层。
其中，所述矩形框架为铝制框架，铝制框架设有四个倒角面，每个倒角面的底边上设有耳结构。
其中，所述冷水管和热水管均横向穿过保温层，且冷水管和热水管的两个端部分别从矩形框架左右两个相对设置的倒角面引出；或所述冷水管和热水管纵向穿过保温层，且冷水管和热水管的两个端部分别从矩形框架上下两个相对设置的倒角面引出；或位于保温层内的冷水管和热水管均呈L型设置，L型冷水管和L型热水管呈对角设置，同时L型冷水管和L型热水管在保温层中呈高低错位设置；其中，冷水管包括相互连通的横向冷水管和竖向冷水管，热水管包括相互连通的横向热水管和竖向热水管。
其中，横向冷水管的两个端部分别从矩形框架左右两个相对设置的倒角面引出；竖向冷水管的两个端部分别从矩形框架上下两个相对设置的倒角面引出；横向热水管的两个端部分别从矩形框架左右两个相对设置的倒角面引出；竖向热水管的两个端部分别从矩形框架上下两个相对设置的倒角面引出。
其中，所述光伏阵列中多个BIPV组件呈阵列式排布，或呈单行排布，或呈单列排布。
其中，所述光伏阵列中，每个BIPV组件均通过四个倒角面的耳结构与墙上的固定卯件固定连接；当多个BIPV组件呈单行排布或呈单列排布时，相邻BIPV组件的冷水管与冷水管通过转接管对应连接，热水管与热水管通过转接管对应连接，阵列的第一块BIPV组件的冷水管进水口与外部冷水主管连接，阵列的最后一块BIPV组件的热水管出水口与外部热水主管连接；当多个BIPV组件呈阵列式排布时，BIPV组件的横向冷水管与和其同行设置的BIPV组件的横向冷水管通过转接管连接，BIPV组件的竖向冷水管与和其同列设置的BIPV组件的竖向冷水管通过转接管连接；BIPV组件的横向热水管与和其同行设置的BIPV组件的横向热水管通过转接管连接，BIPV组件的竖向热水管与和其同列设置的BIPV组件的竖向热水管通过转接管连接；阵列的第一块BIPV组件的冷水管进水口与外部冷水主管连接，阵列的最末一块BIPV组件的热水管出水口与外部热水主管连接。
有益效果：本实用新型光伏建筑节能系统基于BIPV光伏阵列构建而成，采用BIPV光伏阵列作为光伏建筑外墙使用时，能够将太阳能转化为电能给用电设备供电，同时还能满足建筑外墙的建筑功能(隔热保温、防潮抗寒)；另外还能够解决现有光伏面板发电效率与建筑外墙保温存在相互制约的问题，其利用水冷系统给光伏面板降温，保证光伏面板的发电效率，同时将热交换后形成的热水作为热源用来加热生活用水，从而达到有效节约能源的目的。
附图说明
图1为实施例1BIPV组件的正视图；
图2为实施例1BIPV组件的侧视图；
图3为实施例1光伏面板的后视图；
图4为矩形框架中冷水管、热水管、冷却水管的排布图；
图5为图1的A-A面剖视图；
图6为实施例1BIPV组件呈单行排布形成的光伏阵列的结构示意图；
图7为实施例2BIPV组件的正视图；
图8为实施例2BIPV组件的侧视图；
图9为实施例2光伏面板的后视图；
图10为矩形框架中冷水管、热水管、冷却水管的排布图；
图11为图5的A-A面剖视图；
图12为实施例2BIPV组件呈阵列式排布形成的光伏阵列的结构示意图；
图13为光伏建筑节能系统的结构原理图；
图14为四个相邻的BIPV组件通过固定卯件连接的局部放大图；
图15为固定卯件与防水盖的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1～6所示，BIPV组件11包括矩形框架2，矩形框架2四个侧边固定有铝塑板12(组件四个侧面采用质量更轻的铝塑板11围起来，能最大化减轻组件重量的同时保证组件的防水性)；BIPV组件11还包括光伏面板1、固定在光伏面板1背面的散热片8、固定在散热片8上的冷却水管5以及固定在矩形框架2内的保温层9；冷却水管5呈折流方式排布在散热片8上，散热片8为铜箔片，铜箔片8贴于光伏面板1的背光面，铜箔片8具有很好的导热性，能全面吸收组件热量并传导至冷却水管5；冷却水管5为金属铜管，其紧贴铜箔片8，冷却水管5呈折流方式排布能够增大其与光伏面板1的接触面积，从而利于整体均匀降温，同时冷却水管5截面为扁平管而非圆形管(即冷却水管5的横截面呈矩形)，因此能够增大冷却水管5与铜箔片8的接触面积，实现更好的吸热效果；矩形框架2内侧设有卡槽，光伏面板1的边沿嵌入矩形框架2的卡槽中；保温层9内设有冷水管3和热水管4，冷却水管5的进水端与冷水管3连通，冷却水管5的出水端与热水管4连通，冷水管3和热水管4均横向穿过保温层9，且冷水管3和热水管4的两个端部分别从矩形框架2左右两个相对设置的倒角面7引出；或者也可以冷水管3和热水管4纵向穿过保温层9，且冷水管3和热水管4的两个端部分别从矩形框架2上下两个相对设置的倒角面7引出。
其中，保温层9为发泡聚氨酯保温层、挤塑板保温层、聚苯板保温层或岩棉板保温层中的一种，保温层9在远离散热片8的一侧涂抹有胶黏剂层7。即在安装时，将建筑胶粘剂均匀涂抹在BIPV组件11背面的保温层9上。矩形框架2为铝制框架，铝制框架2设有四个倒角面7，每个倒角面7的底边上设有耳结构6。BIPV组件的正负极电路线也从倒角面7引出，整个矩形框架2的厚度(即BIPV组件的厚度)视地域环境为45mm～100mm。
基于实施例1的BIPV组件11组成的光伏阵列62，光伏阵列62由多个BIPV组件11组成，多个BIPV组件11呈单行排布或呈单列排布。光伏阵列62中，每个BIPV组件11均通过四个倒角面7的耳结构6与墙上的固定卯件固定连接；相邻BIPV组件11的冷水管3与冷水管3通过转接管对应连接，热水管4与热水管4通过转接管对应连接，阵列的第一块BIPV组件11的冷水管3进水口与冷水主管60连接，阵列的最后一块BIPV组件11的热水管4出水口与热水主管61连接。光伏阵列62的进水口和出水口分别位于阵列相对的两侧。
实施例2
如图7～12所示，BIPV组件21包括矩形框架2、以及设置在矩形框架2内的光伏面板1、固定在光伏面板1背面的散热片8、固定在散热片8上的冷却水管5以及固定在矩形框架2内的保温层9；冷却水管5呈折流方式排布在散热片8上，散热片8为铜箔片，铜箔片8贴于光伏面板1的背光面，铜箔片8具有很好的导热性，能全面吸收组件热量并传导至冷却水管5；冷却水管5为金属铜管，其紧贴铜箔片8，冷却水管5呈折流方式排布能够增大其与光伏面板1的接触面积，从而利于整体均匀降温，同时冷却水管5截面为扁平管而非圆形管(即冷却水管5的横截面呈矩形)，因此能够增大冷却水管5与铜箔片8的接触面积，实现更好的吸热效果；矩形框架2内侧设有卡槽，光伏面板1的边沿嵌入矩形框架2的卡槽中；保温层9内设有冷水管3和热水管4，冷却水管5的进水端与冷水管3连通，冷却水管5的出水端与热水管4连通；组件内的冷水管3和热水管4均呈L型设置，L型冷水管3和L型热水管4呈对角设置在组件内，同时L型冷水管3和L型热水管4在保温层3中呈高低错位设置；其中，冷水管3包括相互连通的横向冷水管31和竖向冷水管32，热水管4包括相互连通的横向热水管41和竖向热水管42；横向冷水管31的两个端部分别从矩形框架2左右两个相对设置的倒角面(7-1，7-2)引出；竖向冷水管32的两个端部分别从矩形框架2上下两个相对设置的倒角面(7-1,7-3)引出；横向热水管41的两个端部分别从矩形框架2左右两个相对设置的倒角面(7-3，7-4)引出；竖向热水管42的两个端部分别从矩形框架2上下两个相对设置的倒角面(7-2，7-4)引出。
其中，保温层9为发泡聚氨酯保温层、挤塑板保温层、聚苯板保温层或岩棉板保温层中的一种，保温层9在远离散热片8的一侧涂抹有胶黏剂层7。即在安装时，将建筑胶粘剂均匀涂抹在BIPV组件背面的保温层9上。矩形框架2为铝制框架，铝制框架2设有四个倒角面7，每个倒角面7的底边上设有耳结构6。BIPV组件的正负极电路线也从倒角面7引出，整个矩形框架2的厚度(即BIPV组件的厚度)视地域环境为45mm～100mm。
基于实施例2的BIPV组件21组成的光伏阵列50，光伏阵列50由多个BIPV组件21组成，多个BIPV组件21呈阵列式排布。光伏阵列50中，每个BIPV组件21均通过四个倒角面7的耳结构6与墙上的固定卯件63固定连接；BIPV组件21的横向冷水管31与和其同行设置的BIPV组件21的横向冷水管31通过转接管连接，BIPV组件21的竖向冷水管32与和其同列设置的BIPV组件21的竖向冷水管32通过转接管连接；BIPV组件21的横向热水管41与和其同行设置的BIPV组件21的横向热水管41通过转接管连接，BIPV组件21的竖向热水管42与和其同列设置的BIPV组件21的竖向热水管42通过转接管连接；阵列的第一块BIPV组件21的冷水管3进水口与冷水主管60连接，阵列的最末一块BIPV组件21的热水管4出水口与热水主管61连接。光伏阵列50的进水口和出水口分别位于阵列相对的两侧。
如图13所示，本实用新型光伏建筑节能系统，包括由多个BIPV组件21组成的光伏阵列50，光伏阵列50内设有冷却水管5、与冷却水管5进水端连通的冷水管3以及与冷却水管5出水端连通的热水管4；光伏阵列50的冷水管3入水口通过冷水主管60与位于楼顶的冷却水存储箱51连接，光伏阵列50的热水管4通过热水主管61与热交换水箱58中的换热盘管67连接，热水在与热交换水箱58中的水进行热交换后变成冷水进入冷却水收集箱52中，冷却水收集箱52通过水泵59与楼顶的冷却水存储箱51连接；光伏阵列50为室内用电设备56供电；冷水主管60上设有水质过滤器55以及进水阀门53；热水主管61上设有出水阀门54；光伏阵列50冷水管3的入水口和热水管4的出水口分别位于光伏阵列50相对的两侧。
安装于建筑楼顶的冷却水存储箱51提供光伏阵列50一天的用水量需求，冷却水存储箱51外侧包裹有保温材料避免升温。冷却水存储箱51出来的水先通过水质过滤器55去除水中的杂质防止堵塞光伏阵列50内部水管及其他部位水管，然后经过进水阀门53后进入光伏阵列50中，即在光伏阵列50冷水进水端设有调节进水流量的进水阀门53。冷却水进入光伏阵列50后利用模块化组件内置的双通道冷水管3到达每块BIPV组件21，确保每片BIPV组件21都有冷水对其进行降温。冷却水与BIPV组件进行热交换后从BIPV组件21内置的双通道热水管4流出，最终汇集到光伏阵列50的热水端出水口，热水出水端也设有出水限流阀门54，光伏阵列50的热水直接进入热交换水箱58或当室外光照温度低时或北方地区，经光伏阵列50加热后的水温不高时，先让光伏阵列50流出的热水经过水源热泵57升高温度后，再用来加热生活用水，热交换水箱58内部也采用呈折流形式排布的水管，便于热水与存储在热交换水箱58中的生活用水充分热交换。与生活用水热交换后的冷水进入冷却水收集箱52，待完全冷却后于深夜用电谷值时经水泵59抽至楼顶冷却水存储箱51，如此循环往复，实现建筑节能。光伏阵列50产生的电能不仅能供室内用电设备，实现自发自用，还能余电上网，增加收益；同时光伏阵列50还能充当建筑外墙隔热保温层，降低夏天室内空调耗电量、冬天室内采暖压力；冷却水不仅能够用于降低BIPV组件21的温度使其发电量更高，还能作为热源加热生活用水，进一步节能。本实用新型光伏节能系统采用可循环冷却水，在冷却水存储箱51内一次蓄水后几乎不再添加，节省水资源，同时白天利用重力引流将冷却水流入冷水管3中，无需额外动力设备，晚上在深夜用电谷值时期抽水节约成本。
本实用新型建筑节能系统中光伏阵列25的安装与排布：当目标建筑外墙做好砂浆找平层及基础防水层之后即可安装BIPV组件21。在相邻四个BIPV组件21的倒角面7围成区域的合适位置往建筑混凝土内部打孔并安装防锈处理的金属膨胀固定卯件63，在BIPV组件21背面保温层9上均匀涂抹建筑胶粘剂(也可涂抹在建筑外墙上)之后，将BIPV组件21四个倒角底边的耳结构6与墙上的固定卯件63用螺栓连接固定，每个固定卯件63供4块BIPV组件21共用，在建筑外墙上依次从下往上安装BIPV组件21。安装时每块BIPV组件21冷水进水口统一朝左上方或右上方，相应的热水出水口统一朝右下方或左下方，并在倒角围成区域内将相邻BIPV组件21的横向冷水管31与横向冷水管31、竖向冷水管32与竖向冷水管32，横向热水管41与横向热水管41、竖向热水管42与竖向热水管42分别通过转接管64对应连接，同时连通组件的正负极电路线，BIPV组件21横向冷水管31与竖向冷水管32的连接处通过四通管66连通，BIPV组件21横向热水管41与竖向热水管42的连接处也通过四通管66连通。然后将四个倒角面围合区域填充保温材料，并盖上防水盖65，接着将整个光伏阵列50中相邻BIPV组件21之间的缝隙用建筑防水填缝胶填充，最后将光伏阵列50中第一块BIPV组件的冷水进水管与冷水主管60相连，最后一块BIPV组件21的热水管与热水主管61相连，光伏阵列50安装完成。

Claims (10)

1.一种光伏建筑节能系统，其特征在于：包括由多个BIPV组件组成的光伏阵列，所述光伏阵列内设有冷却水管、与冷却水管进水端连通的冷水管以及与冷却水管出水端连通的热水管；光伏阵列的冷水管通过冷水主管与位于楼顶的冷却水存储箱连接，光伏阵列的热水管通过热水主管与热交换水箱中的换热盘管连接，热水在与热交换水箱中的水进行热交换后变成冷水进入冷却水收集箱中，冷却水收集箱通过水泵与楼顶的冷却水存储箱连接；光伏阵列为室内用电设备供电。
2.根据权利要求1所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述冷水主管上设有水质过滤器以及进水阀门；所述热水主管上设有出水阀门。
3.根据权利要求1所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述热水主管上还设有水源热泵，热水管中流出的热水经水源热泵加热后，再与热交换水箱中的水进行热交换，经过热交换后变成冷水进入冷却水收集箱中。
4.根据权利要求1所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述BIPV组件包括矩形框架、设置在矩形框架内的光伏面板、固定在光伏面板背面的散热片以及固定在矩形框架内的保温层；所述冷却水管呈折流方式排布在散热片上；所述矩形框架内侧设有卡槽，光伏面板的边沿嵌入矩形框架的卡槽中；所述冷水管和热水管设置在保温层内，冷水管和热水管穿过保温层且端部从矩形框架中伸出。
5.根据权利要求4所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述保温层在远离散热片的一侧涂抹有胶黏剂层。
6.根据权利要求4所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述矩形框架为铝制框架，铝制框架设有四个倒角面，每个倒角面的底边上设有耳结构。
7.根据权利要求4所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述冷水管和热水管均横向穿过保温层，且冷水管和热水管的两个端部分别从矩形框架左右两个相对设置的倒角面引出；或所述冷水管和热水管纵向穿过保温层，且冷水管和热水管的两个端部分别从矩形框架上下两个相对设置的倒角面引出；或位于保温层内的冷水管和热水管均呈L型设置，L型冷水管和L型热水管呈对角设置，同时L型冷水管和L型热水管在保温层中呈高低错位设置；其中，冷水管包括相互连通的横向冷水管和竖向冷水管，热水管包括相互连通的横向热水管和竖向热水管。
8.根据权利要求7所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：横向冷水管的两个端部分别从矩形框架左右两个相对设置的倒角面引出；竖向冷水管的两个端部分别从矩形框架上下两个相对设置的倒角面引出；横向热水管的两个端部分别从矩形框架左右两个相对设置的倒角面引出；竖向热水管的两个端部分别从矩形框架上下两个相对设置的倒角面引出。
9.根据权利要求1所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述光伏阵列中多个BIPV组件呈阵列式排布，或呈单行排布，或呈单列排布。
10.根据权利要求9所述的光伏建筑节能系统，其特征在于：所述光伏阵列中，每个BIPV组件均通过四个倒角面的耳结构与墙上的固定卯件固定连接；当多个BIPV组件呈单行排布或呈单列排布时，相邻BIPV组件的冷水管与冷水管通过转接管对应连接，热水管与热水管通过转接管对应连接，阵列的第一块BIPV组件的冷水管进水口与外部冷水主管连接，阵列的最后一块BIPV组件的热水管出水口与外部热水主管连接；当多个BIPV组件呈阵列式排布时，BIPV组件的横向冷水管与和其同行设置的BIPV组件的横向冷水管通过转接管连接，BIPV组件的竖向冷水管与和其同列设置的BIPV组件的竖向冷水管通过转接管连接；BIPV组件的横向热水管与和其同行设置的BIPV组件的横向热水管通过转接管连接，BIPV组件的竖向热水管与和其同列设置的BIPV组件的竖向热水管通过转接管连接；阵列的第一块BIPV组件的冷水管进水口与外部冷水主管连接，阵列的最末一块BIPV组件的热水管出水口与外部热水主管连接。
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