CN218301354U - 光伏建筑一体化组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光伏建筑一体化组件，可以解决现有技术中光伏建筑一体化组件无法有效散热的问题。所述光伏建筑一体化组件，包括光伏建筑一体化组件主体、光伏建筑一体化组件散热部，光伏建筑一体化组件散热部用于对光伏建筑一体化组件主体进行散热，光伏建筑一体化组件散热部设在背板的背面上，并与背板的背面相贴合，光伏建筑一体化组件散热部内形成有腔体，腔体内填充有相变材料。通过设置光伏建筑一体化组件散热部，腔体内填充有相变材料，充分利用相变材料相变潜热吸收大量热量，可有效降低光伏建筑一体化组件主体温度，改善组件主体工作工况并提高光转化效率，降低对建筑物热传递，从而降低建筑物冷负荷。

Description

光伏建筑一体化组件

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，具体而言，涉及一种光伏建筑一体化组件。

背景技术

随着人们生活水平的提高，建筑采暖和空调耗能日益增长，大力开发利用可再生能源，逐渐改变能源的消费结构，在能源供应方面实施可持续发展的战略决策，已成为人们的共识，光伏建筑一体化的概念应运而生。随着新能源应用的蓬勃发展，光伏建筑一体化组件即BIPV组件正逐渐被应用在建筑的屋顶、幕墙、以及窗户上。光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构（屋顶、幕墙、以及窗户等）外表面来提供电力。

现有光伏建筑一体化组件对于太阳光的转化效率仍然有限，大量不能转化成电能的能量最终转化成热能。这部分热量一方面会提升组件温度进而降低组件的转化效率，使得组件最终运行在一个较高的温度和较低的转化效率上，另一方面，由于现有光伏建筑一体化组件通常没有相应的散热系统使其不能够及时散热或者散热能力有限，这部分热量最终会导致建筑物的热增加，从而增加对应的冷负荷以及可能使得暖通系统运行偏离最佳工况点，同时由于建筑物本身负荷的峰值可能与组件带来的热量峰值重叠使得情况更加恶化。

发明内容

本实用新型提供一种光伏建筑一体化组件，可以解决现有技术中光伏建筑一体化组件无法有效散热的问题。

在本申请的一些实施例中，提供一种光伏建筑一体化组件，包括：

光伏建筑一体化组件主体，所述光伏建筑一体化组件主体包括面板、光伏电池层和背板，所述光伏电池层位于所述面板和所述背板之间；

光伏建筑一体化组件散热部，所述光伏建筑一体化组件散热部由导热材料制作，用于对所述光伏建筑一体化组件主体进行散热，所述光伏建筑一体化组件散热部设在所述背板的背面上，并与所述背板的背面相贴合，所述光伏建筑一体化组件散热部内形成有腔体，所述腔体内填充有相变材料。

本申请通过在光伏建筑一体化组件主体背板背面设置光伏建筑一体化组件散热部，光伏建筑一体化组件散热部内形成有腔体，腔体内填充有相变材料，一方面充分利用相变材料相变潜热吸收大量热量，可对光伏建筑一体化组件主体有效散热，降低光伏建筑一体化组件主体温度，改善组件主体工作工况并提高光转化效率，降低对建筑物热传递，从而降低建筑物冷负荷；另一方面，相比空气，相变材料具有更高的比热容，其温度随时间的变化更为平缓，进而使得冷负荷峰值得到迁移，从而降低建筑制冷机组设计冷量需求，或者提升暖通系统运行效率，降低建筑制冷或暖通成本。

所述腔体为与所述光伏建筑一体化组件主体轮廓形状相适配的封闭腔体，所述光伏建筑一体化组件散热部与所述背板相贴合的侧板上间隔设置有若干导热部，所述导热部位于所述腔体内。

所述导热部呈片状或柱状，当所述导热部为片状时，其可以是完整片状或带有若干贯通部的镂空片状，所述导热部垂直于所述背板。

所述相变材料为相变材料乳浊液，所述腔体呈管状，其具有相变材料入口和相变材料出口，所述相变材料入口和相变材料出口之间连接有相变材料输送管路，所述相变材料输送管路上设有泵装置。

所述相变材料输送管路上设有相变材料存储装置，所述泵装置包括所述第一泵装置和第二泵装置，所述相变材料存储装置位于所述第一泵装置和第二泵装置之间，所述第一泵装置位于所述相变材料存储装置与所述相变材料入口之间，所述第二泵装置位于所述相变材料出口与所述相变材料存储装置之间，所述相变材料存储装置具有相变材料排放口。

所述相变材料输送管路上还设有热回收装置，通过换热的方式回收所述相变材料流经所述腔体后获得的热量，所述热回收装置设在所述相变材料出口与所述第二泵装置之间。

所述热回收装置为热水系统或热泵。

所述光伏建筑一体化组件主体数量为多个，多个所述光伏建筑一体化组件主体串联设置，所述光伏建筑一体化组件散热部数量对应为多个，多个所述光伏建筑一体化组件散热部串联设置，且多个所述光伏建筑一体化组件散热部对应的管状腔体依次首尾连接。

所述光伏建筑一体化组件散热部与所述背板的背面相适配，管状的所述腔体在所述光伏建筑一体化组件散热部内延伸呈多个U形。

所述光伏建筑一体化组件散热部为铝材质。

附图说明

图1示出了根据实施例一的光伏建筑一体化组件后视图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3示出了根据实施例一的光伏建筑一体化组件腔体内设置有导热部时的后视图；

图4为图2的B-B向剖视图；

图5示出了根据实施例二的光伏建筑一体化组件后视图；

图6为图5的C向视图；

图7示出了根据实施例二的光伏建筑一体化组件的光伏建筑一体化组件散热部结构示意图；

图8示出了根据实施例二的光伏建筑一体化组件散热原理图；

图9示出了根据实施例三的光伏建筑一体化组件散热原理图；

图10示出了根据实施例四的光伏建筑一体化组件散热原理图。

附图标记：10-光伏建筑一体化组件主体；11-面板；12-背板；20-光伏建筑一体化组件散热部；21-腔体；22-相变材料入口；23-相变材料出口；30-相变材料；40-导热部；50-相变材料输送管路；60-泵装置；61-第一泵装置；62-第二泵装置；70-相变材料存储装置；80-热回收装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

空调器是通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，对室内空间进行制冷或制热。

低温低压制冷剂进入压缩机，压缩机压缩成高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝形成的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。

室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。

随着空调耗能和建筑采暖日益增长，大力开发利用可再生能源，逐渐改变能源的消费结构，在能源供应方面实施可持续发展的战略决策，已成为人类共识，光伏建筑一体化的概念应运而生。光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构（屋顶、幕墙、以及窗户等）外表面来提供电力。光伏建筑一体化组件即BIPV组件是利于光伏建筑一体化技术将太阳能转化为电能的组件，正逐渐被应用在建筑的屋顶、幕墙、以及窗户上。

由于光伏建筑一体化组件对于太阳光的转化效率仍然有限，大量不能转化成电能的能量最终转化成热能。这部分热量一方面会提升组件温度进而降低组件的转化效率，使得组件最终运行在一个较高的温度和较低的转化效率上，另一方面，由于现有光伏建筑一体化组件通常没有相应的散热系统使其不能够及时散热或者散热能力有限，这部分热量最终会导致建筑物的热增加，从而增加对应的冷负荷以及可能使得暖通系统运行偏离最佳工况点，同时由于建筑物本身负荷的峰值可能与组件带来的热量峰值重叠使得情况更加恶化。

实施例一

为解决上述问题，本申请实施例中提供一种光伏建筑一体化组件，图1示出了根据实施例一的光伏建筑一体化组件结构示意图。如图1所示，光伏建筑一体化组件包括光伏建筑一体化组件主体10和光伏建筑一体化组件散热部20。

其中，光伏建筑一体化组件主体10为现有结构，其主要包括面板11、光伏电池层和背板12，光伏电池层位于面板11和背板12之间，面板11位于最外侧，通过光伏建筑一体化组件将太阳能转化成电能。

光伏建筑一体化组件散热部20由导热材料制作，比如铝，具有良好的导热性能，用于对光伏建筑一体化组件主体10进行散热，其形状与光伏建筑一体化组件主体10形状相同，以矩形光伏建筑一体化组件主体10为例，光伏建筑一体化组件散热部20则为矩形。光伏建筑一体化组件散热部20设在光伏建筑一体化组件的背板12背面上，并与背板12的背面相贴合，从而可将光伏建筑一体化组件不能转化成电能的能量转化成的热能传递至光伏建筑一体化组件散热部20内，光伏建筑一体化组件散热部20内形成有腔体21，腔体21内填充有相变材料30。

本申请通过在光伏建筑一体化组件主体10背板12背面设置光伏建筑一体化组件散热部20，光伏建筑一体化组件散热部20内形成有腔体21，腔体21内填充有相变材料30，一方面充分利用相变材料30相变潜热吸收大量热量，可有效降低光伏建筑一体化组件主体10温度，改善组件主体工作工况并提高光转化效率，降低对建筑物热传递，从而降低建筑物冷负荷；另一方面，相比空气，相变材料30具有更高的比热容，其温度随时间的变化更为平缓，进而使得冷负荷峰值得到迁移，从而降低建筑制冷机组设计冷量需求，或者提升暖通系统运行效率，降低建筑制冷或暖通成本。

本实施例中腔体21为与光伏建筑一体化组件主体10轮廓形状相适配的封闭腔体21，则本实施例中其为矩形封闭腔体21，光伏建筑一体化组件散热部20可由多块侧板密封连接构成，以围成内部的封闭腔体21。相变材料30可以是固体相变材料或液体相变材料均可。

图2示出了根据实施例一的光伏建筑一体化组件腔体21内设置有导热部40时的结构示意图。如图2所示，在光伏建筑一体化组件散热部20的各侧板中，与背板12相贴合的该侧板上间隔设置有若干导热部40，导热部40位于腔体21内，以能够与腔体21内的相变材料30接触。通过设置导热部40，使得来自背板12的热量能更及时并且均匀地传递给腔体21内填充的相变材料30。

导热部40具体为金属材质，比如铝，具有良好的导热性能，其可以呈片状或柱状，当导热部40为片状时，其可以是完整片状或带有若干贯通部的镂空片状，导热部40垂直于背板12。

实施例二

图3示出了根据实施例二的光伏建筑一体化组件结构示意图，图4示出了根据实施例二的光伏建筑一体化组件的光伏建筑一体化组件散热部20结构示意图，图5示出了根据实施例二的光伏建筑一体化组件散热原理图。如图3至图5所示，本实施例中相变材料30为相变材料乳浊液，而腔体21呈管状，其具有相变材料入口22和相变材料出口23，相变材料入口22和相变材料出口23之间连接有相变材料输送管路50，相变材料输送管路50上设有泵装置60，用以对相变材料乳浊液的流动提供动力。

具体地，相变材料乳浊液为现有的相变材料乳浊液，也称相变材料乳状液，是将相变材料（主要是颗粒状）分散在水中形成乳液，具有良好的传热性能。

相变材料输送管路50及管状腔体21构成回路，相变材料乳浊液在泵装置60的作用下在该回路中流动，由相变材料出口23流出的温度较高的相变材料乳浊液流入相变材料输送管路50中，从而获得了相对较多的相态转变时间，有利于相变材料乳浊液中的相变材料进行相态转变参与循环。管状腔体21的布置可以按照经验或者根据流体仿真软件仿真结果来进行合理布置，应当尽可能使得在正常运行条件下，相变材料入口22的相变材料乳浊液中的相变材料完全为固体状态（颗粒状），同时相变材料出口23流出的相变材料乳浊液中相变材料的状态完全转变为液态。

本实施例中光伏建筑一体化组件散热部20与背板12的背面相适配，管状的腔体21在光伏建筑一体化组件散热部20内延伸呈多个U形，以延长相变材料乳浊液在光伏建筑一体化组件散热部20内的流动长度，提高散热性能。

对于多个光伏建筑一体化组件串联布置的情况，具体地，光伏建筑一体化组件主体10数量为多个，多个光伏建筑一体化组件主体10串联设置，相应地，光伏建筑一体化组件散热部20数量对应为多个，多个光伏建筑一体化组件散热部20也串联，且多个光伏建筑一体化组件散热部20对应的管状腔体21依次首尾连接。各组件对应的管状腔体21的相变材料入口22均位于对应的光伏建筑一体化组件散热部20的同一位置，相变材料出口23对应位于光伏建筑一体化组件散热部20的同一位置，以便于各组件的管状腔体21的依次连接，形成串联循环回路，与出口应当分别对应第一个组件对应管路的入口以及最后一个组件对应管路的出口。

实施例三

图6示出了根据实施例三的光伏建筑一体化组件散热原理图。本实施例中腔体21仍为管状腔体21，相变材料30仍为相变材料乳浊液，与实施例二不同的是，如图3所示，相变材料输送管路50上设有相变材料存储装置70，泵装置60包括第一泵装置61和第二泵装置62，即设置两个泵，相变材料存储装置70位于第一泵装置61和第二泵装置62之间，第一泵装置61位于相变材料存储装置70与相变材料入口22之间，第二泵装置62位于相变材料出口23与相变材料存储装置70之间，相变材料存储装置70具有相变材料排放口。从而使得回路中的相变材料乳浊液可以在性能下降的时候或者相比其他相变材料乳浊液散热能力表现不佳的情况下，存储到相变材料存储装置70中进行排放更换而无需对管路进行破坏。

由于相变材料乳浊液中相变材料会相变呈颗粒状，使得相变材料乳浊液流动阻力相比较大，所以在回路中流量不宜过大，为兼顾流动顺畅以及较小流量输送，第一泵装置61和第二泵装置62可采用两个小型泵，相比采用一个大能力泵装置60，成本低，且满足小流量泵送要求。

实施例四

图7示出了根据实施例四的光伏建筑一体化组件散热原理图。本实施例中腔体21仍为管状腔体21，相变材料30仍为相变材料乳浊液，与实施例三不同的是，如图7所示，相变材料输送管路50上还设有热回收装置80，通过换热的方式回收相变材料流经腔体21后获得的热量，热回收装置80设在相变材料出口23与第二泵装置62之间，从而可以将由相变材料出口23流出的温度较高的相变材料中的热量进行回收利用。

具体地，热回收装置80可以是热水系统或热泵。热回收装置80的换热器其中一管路连接在相变材料输送管路50中，使相变材料出口23流出的相变材料乳浊液流入热回收装置80的换热器中进行换热，换热后的热量可进行加热水为用户提供热水或对室内进行制热。

在上述实施方式的描述中，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。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏建筑一体化组件，其特征在于，包括：

光伏建筑一体化组件主体，所述光伏建筑一体化组件主体包括面板、光伏电池层和背板，所述光伏电池层位于所述面板和所述背板之间；

光伏建筑一体化组件散热部，所述光伏建筑一体化组件散热部由导热材料制作，用于对所述光伏建筑一体化组件主体进行散热，所述光伏建筑一体化组件散热部设在所述背板的背面上，并与所述背板的背面相贴合，所述光伏建筑一体化组件散热部内形成有腔体，所述腔体内填充有相变材料。

2.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述腔体为与所述光伏建筑一体化组件主体轮廓形状相适配的封闭腔体，所述光伏建筑一体化组件散热部与所述背板相贴合的侧板上间隔设置有若干导热部，所述导热部位于所述腔体内。

3.根据权利要求2所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述导热部呈片状或柱状，当所述导热部为片状时，其可以是完整片状或带有若干贯通部的镂空片状，所述导热部垂直于所述背板。

4.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述相变材料为相变材料乳浊液，所述腔体呈管状，其具有相变材料入口和相变材料出口，所述相变材料入口和相变材料出口之间连接有相变材料输送管路，所述相变材料输送管路上设有泵装置。

5.根据权利要求4所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述相变材料输送管路上设有相变材料存储装置，所述泵装置包括所述第一泵装置和第二泵装置，所述相变材料存储装置位于所述第一泵装置和第二泵装置之间，所述第一泵装置位于所述相变材料存储装置与所述相变材料入口之间，所述第二泵装置位于所述相变材料出口与所述相变材料存储装置之间，所述相变材料存储装置具有相变材料排放口。

6.根据权利要求5所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述相变材料输送管路上还设有热回收装置，通过换热的方式回收所述相变材料流经所述腔体后获得的热量，所述热回收装置设在所述相变材料出口与所述第二泵装置之间。

7.根据权利要求6所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述热回收装置为热水系统或热泵。

8.根据权利要求4所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述光伏建筑一体化组件主体数量为多个，多个所述光伏建筑一体化组件主体串联设置，所述光伏建筑一体化组件散热部数量对应为多个，多个所述光伏建筑一体化组件散热部串联设置，且多个所述光伏建筑一体化组件散热部对应的管状腔体依次首尾连接。

9.根据权利要求4所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述光伏建筑一体化组件散热部与所述背板的背面相适配，管状的所述腔体在所述光伏建筑一体化组件散热部内延伸呈多个U形。

10.根据权利要求4所述的光伏建筑一体化组件，其特征在于，

所述光伏建筑一体化组件散热部为铝材质。

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