CN218843406U - 一种新型太阳能集热发电建筑墙体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型太阳能集热发电建筑墙体，由墙体本体构成，所述墙体本体包括承重墙、储水机构和发电机构；所述储水机构与所述承重墙之间设置有空气腔，所述墙体本体外侧交错分布设置有太阳能集热器和太阳能光伏板；所述太阳能集热部件通过第一固定架与所述储水机构连接，所述太阳能光伏板通过导线与所述发电机构连接；本实用新型可增加墙体的稳定性又可为室内产生循环热水，产生电量供室内使用，提高能源的多级利用以及能源的有效节约。

Description

一种新型太阳能集热发电建筑墙体

技术领域

本实用新型属于节能建筑技术领域，尤其涉及一种新型的太阳能集热发电建筑墙体。

技术背景

结合目前我国建筑行业是碳排放能源的主要因素之一，新型墙体的利用可以有效的改善这一状况，对我国“双碳”目标的达成具有重要意义。

实用新型内容

现如今我国建筑行业能源消耗大，建筑不节能的状况，其中墙体的热量散失是主要的能源消耗因素。而新型墙体在实际工程中用途并不是十分的广泛，为此，一种新型的便于安装的墙体就急需进入现如今的工程市场。

对太阳能的多重利用是本实用新型的主要目的，通过光伏面板产生电量供生活使用，收集的太阳能热量供室内生活热水所用，来使墙体的利用达到更高效。

针对墙体悬挂设备不易维修的情况，本实用新型采用单元格式装配构造，可以方便后期损坏维修与更换。

本实用新型采用如下技术方案：

一种新型太阳能集热发电建筑墙体，由墙体本体构成，所述墙体本体包括承重墙、储水机构和发电机构；所述储水机构与所述承重墙之间设置有空气腔，所述墙体本体外侧交错分布设置有太阳能集热器和太阳能光伏板；所述太阳能集热部件通过第一固定架与所述储水机构连接，所述太阳能光伏板通过导线与所述发电机构连接；其中：

所述太阳能集热器由铝面板构成；所述铝面板上设置等距排列有带弧度的凹槽，所述凹槽内设置有吸热管，所述铝面板表面罩有单向透光性的玻璃。

进一步，所述储水机构由储水箱构成，所述储水箱底部设置第二固定架，所述储水箱内部设置有温度感应器、水位探测器、加热器和控制器；所述储水箱外表面设置有保温层；所述储水箱通过导水管与所述吸热管连接；所述储水箱通过循环保温管与所述承重墙连接；其中：

所述控制器对储水机构的水温进行监控，当所述太阳能集热机构收集温度低于温度感应器预设值时，所述控制器发出电信号停止电加热器工作；太阳能集热机构收集高于温度感应器预设值时，所述控制器发出电信号启动电加热器工作。

进一步，所述发电机构包括国家电网、储能电池、逆变器和电流电压表A1、A2和A3，所述太阳能光伏板通过导线与储能电池、国家电网并联；所述国家电网、储能电池各自输出端分别通过所述电压表与所述逆变器连接；其中：

所述光伏面板产生电量以后，经导线存储进入所述储能电池内部进行存储，当阴雨天气时，太阳能光伏板产电量减少，电压表A1指示低于标准值时，停止电量向储能电池内部存储，转而使储能电池内部电量向房间内部供电，为确保电压稳定，需要使储能电池输送的直流电通过逆变器转化成交流电，同时还需要时刻检测电流电压表A3状况，以确保室内用电平稳；当电池内部电量耗损殆尽时，电压表A3指示数据低于标准值时，关停储能电池向房间内部的电量输送以确保储能电池的健康状态以及室内电路的平稳运作，此时，需要接通国家电网对室内电路进行供电，以满足室内电量的需求；当太阳光照充足时，电量输送至国家电网。

进一步，所述吸热管为蛇形结构的玻璃管制成。

进一步，所述承重墙上还设置有防水保温层。

进一步，所述保温层为二氧化硅气溶胶层和泡面构成。

进一步所述控制器接收来温度感应器的数据进行分析对比，当储水箱内部温度低于设定值时控制器接通储能电池与电加热器之间的回路，使电加热器工作，加热储水箱中的水，当储水箱中的水温度达到需求值时，停止电加热器的工作，当储能电池内部电量不足时，需要调用国家电网的电量完成对储水箱中水的加热。

有益效果

1、本实用新型通过太阳能集热器耦合太阳能光伏电板的墙体，实现集热与发电两项相结合的功能性墙体，即可增加墙体的稳定性又可为室内产生循环热水，产生电量供室内使用，提高能源的多级利用以及能源的有效节约。

2、本实用新型充分利用空气腔、太阳能集热模块、太阳能光伏发电模块、储能水箱，在能源调控那个以及运输方面达到较为稳定的水平；各个模块之间可以相互组合相互拆分，便于安装与维修，能使设备利用效率达到其设计最大化标准，各种设备悬挂于承重主体墙体之上，即节约了建筑物内部的空间面积也能有效的分隔室内外环境，同时还能为墙体阻挡一定的外部侵扰，对建筑墙体产生一定的保护作用。墙体外部的光伏电板以及太阳能集热装置可以充分利用照射在墙体上的太阳能，并对其进行能量的转化，使能量具有更高效的利用方式。

3、墙体外部的集热模块，采用了类似于汽车大灯的聚光材料，可以使照射进入玻璃墙体的太阳光更好的剧集，使热量能够更好的剧集在玻璃水管上能使能量转化更为高效。考虑到墙体外部人员活动问题，在凹铝面聚光材料的正对面，即太阳光直接照射在玻璃面板上，此处的玻璃面板采用单向透光玻璃，单向透光玻璃可以很好的将太阳光阻隔在集热模块内部，使太阳能能够更好的剧集在玻璃水管上，使能量更好的利用；其次，单向透光玻璃的利用可以很好的降低光污染现象，使外部人员更加舒适。

4、本实用新型将储水箱设计成三角形，能够更好的与光伏面板相贴合，能够更好的利用空间结构，同时，储水箱放置在靠近热源的位置，能够最大程度的降低能量的损耗，可使能量更好的进行存储。具有较高的推广价值。

5、本实用新型墙体能够将能源利用以及能源节约做到较高的水平，能够实现用户能源自给自足的状态，充分利用太阳能，同时大幅度提高能源利用效率，减少碳排放量，符合现如今大力推行的“双碳政策”，能够较好的发挥可再生能源的优势尽快达到

“碳达峰”以及“碳中和”的远景目标。

附图说明

附图1为功能性墙体新型集热器部分剖面图。

附图2为功能性墙体光伏电板部分剖面图。

附图3为功能性墙体正面布置图。

附图4为水管固定的支架形式以及两端接头形式。其中：

如图4所示，该部分为集热玻璃管的布置方式图。103为集热玻璃管，104为支架，105为温度感应器，其中吸热103为蛇形排列。

附图5为功能性墙体光伏面板工作流程图。其中：1为国家电网；2为储能电池；3为控制器；4为室内电路；5为逆变器；A₁、A₂、A₃、为电流电压表。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图与实例对本实用新型做详细的论述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

本实用新型提供一种太阳能集热器耦合太阳能电池板完成发电集热目的的新型建筑墙体，该墙体以太阳能集热器以及太阳能电池板为主体结构，进行能量的收集，以保温水箱以及循环电网为储能以及循环的基本方式来完成该实用新型的最终目的。

该新型墙体从室外到室内依次为太阳能光伏电板与带有凹铝面反射弧的集热器交替布置、储水箱、电加热器、空心砖、隔水层、混凝土墙体主体、保温层等构成。其使用价值的实现主要依靠室外的悬挂单元格装配式结构完成，工作原理主要为：太阳能光伏板与带有凹铝面反射弧的单透光性玻璃交替布置于墙体表面，太阳能光伏板吸收太阳能以产生电量存储于位于屋顶的储能电池内，供室内生活用电，室内闭合回路并入国家电网，当室外光伏面板发电量不足或者不稳定时使用国家电网进行供电；该实用新型的另一种主体为带有凹铝面反射弧的集热器，该部分采用凹型结构的铝面，依靠反射将太阳能聚合在位于中轴线处的玻璃管处，玻璃管内部走水，负责加热温度较低的水，加热完成之后的水通过汇总管汇入位于该结构后方的储水箱内部，以供室内的生活用水，后侧的储水箱具有保温功能，对加热完成的水具有保温的效果，当室外阴雨天气较多时，无法完成室内的生活用水温度要求，则可以利用位于水箱后侧的电热丝对水箱内部的水进行加热，电热丝与太阳能光伏板的产电相连与同时并入国家电网，依靠国家电网满足电池内部电量不足时使用。这两种主体结构都悬挂于水箱和光伏板后面的空心砖上，空心砖做气密性加工，使内部充满气体，由于气体的传热系数较钢筋混凝土的小，所以空心砖墙体部分起到保温层的作用以及便于悬挂外部设备的作用。空心砖墙体后方即起承重作用的钢筋混凝土，起到支撑建筑物重量的作用。

如图1所示，建筑墙体包括具有一定弧度的凹铝面结构101，具有单向透光性的玻璃102，具有耐高温易吸热的玻璃管103，起支撑太阳能集热机构部件作用的支架104，电加热器202，热阻比较大的保温泡沫301，具有良好保温性能的高性能二氧化硅气溶胶层302，负责存储热水的储水箱303，温度感应器401，水箱底座402，循环水管501，空心砖构成的空气腔701，起主要负荷载重的承重墙702，防水层801以及802；其中具有一定弧度的凹铝面结构101、具有耐高温易吸热的玻璃管103通过螺栓以及局部支架固定在总支架104上；具有单向透光性的玻璃102与支架104保持同一角度倾斜；集热玻璃管103通过回路与储水箱303连接；储水箱底座402与储水箱303连接；温度感应器401伸入水箱内部对温度进行实时监控；水位探测器403嵌入储水箱箱壁对水箱内部水量进行实时监控；电热丝202布置于储水箱内部边缘处；具有良好保温性能的高强度二氧化硅气溶胶层302与储水箱303相连接；高热阻的保温泡沫301与二氧化硅气溶胶保温层302直接连接。

图2部分为本实用新型的发电模块部分。如图1-2所示，太阳能光伏面板201，电加热器202，热阻比较大的保温泡沫301，具有良好保温性能的高性能二氧化硅气溶胶层302，负责存储热水的储水箱303，温度感应部件401，水箱底座402，循环水管501，循环回路电线601，空心砖构成的空气腔701，起主要负荷载重的承重墙702，防水保温层801以及802；其中太阳能光伏板201通过电线601与储能电池以及国家电网相连接，其余结构均与图1所示相同。

如图3所示，太阳能集热机构100和发电机构200交错分布在墙体外侧。

本实用新型的实际应用：

如图3所示，所述太阳能集热机构100具有良好的集热效应，发电机构200具有较为基础的发电功能。

集热机构100内部的工作原理及过程：在集热机构100内部，以凹铝面结构101、单向透光玻璃102以及玻璃管103为主体，首先，太阳光透过单向透光玻璃102进入模块内部，通过凹铝面结构101聚光照射在玻璃管103处完成集热过程，玻璃管内部的水将太阳能转化为其内能存储在水中，通过管道103运输至带有保温功能的储水箱303当中进行存储；储水箱303内部具有温度感应部件401、电加热器202可以很好的对储水箱内部温度进行很好的控制，温度感应部件401对储水箱内部水温进行监控，当集热模块所收集的热量能够满足水箱内部温度要求时，电加热器202不做反应，当阴雨天气即太阳光照不充足的时候，集热模块无法满足储水箱内部温度最低要求，则电加热器202开始动作，通过将电能转化为热能将水进行加热以满足储水箱内部温度的最低要求；储存在储水箱303内部的水通过带保温结构的水管501输送至房间内部用于生活热水使用，同时循环水管501还与自来水管进行连接，当储水箱内部水量不足时进行补水动作，以此完成集热模块的运行。

发电机构200内部的工作原理及过程：太阳能光伏面板201接收太阳能光照，将太阳能转化为电能，转化完成的电能通过闭合回路电线601将电量输送至储能电池以及并入国家电网，其中储能电池与室内电路进行串联，完成室内电量的需求。

附图5工作流程说明：

该图流程为光伏面板产电、储电、上网、用电以及反馈调节过程。太阳能光伏板，负责生产电量，供整个系统使用，光伏面板产生电量以后，经导线存储进入储能电池2内部进行存储以及室内电路5，当阴雨天气时，太阳能光伏板产电量减少，即电流电压表A1指示低于标准值时，停止电量向储能电池2内部存储，转而使储能电池2内部电量向房间内部供电，为确保电压稳定，需要使储能电池2输送的直流电通过4逆变器转化成交流电，同时还需要时刻检测电流电压表A3状况，以确保室内用电平稳；当电池内部电量耗损殆尽时，即电流电压表A3指示数据低于标准值时，关停2储能电池向房间内部的电量输送以确保储能电池2的健康状态以及室内电路5的平稳运作，此时，需要接通国家电网1对室内电路5进行供电，以满足室内电量的需求；当太阳光照充足时，电量输送至国家电网1，即所说的“上网”；图中控制器3主要负责对水箱内部温度数据的处理以及动作，控制器3的工作前提是太阳能集热机构100无法完成对储水箱303中水的加热，其工作原理：首先控制器3接收来自温度感应其105的数据进行分析对比，当储水箱303内部温度低于设定值时控制器3接通储能电池2与电加热器202之间的回路，使电加热器202工作，加热储水箱303中的水，当储水箱303中的水温度达到需求值时，停止电加热器202的工作，当储能电池2内部电量不足时，需要调用1国家电网的电量完成对储水箱303中水的加热。

本实用新型由于管内流动液体为水，冬天不易达到较好的工作要求，因此，分为冬夏两种工况：

夏季工况时，工作原理以及工作过程为标准过程即上述工作原理以及工作过程；冬季工况时，工作原理以及工作过程会产生较大区别，冬季时由于室外温度较低，可能会发生爆管以及循环不通畅的问题，在此可以将管内部的水进行阻隔，冬季时白天温度较高时系统处于正常工作阶段，当夜间温度较低时，温度感应器105首先进行温度测量，当温度处于合理范围内时可不做出反应动作，当温差较大时即脱离合理温度区间，自动报警，使外部玻璃水管内部水排入储水箱内部，降低暴露于室外的水管的爆管风险。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型太阳能集热发电建筑墙体，由墙体本体构成，其特征在于：所述墙体本体包括承重墙、储水机构和发电机构；所述储水机构与所述承重墙之间设置有空气腔，所述墙体本体外侧交错分布设置有太阳能集热器和太阳能光伏板；所述太阳能集热部件通过第一固定架与所述储水机构连接，所述太阳能光伏板通过导线与所述发电机构连接；其中：

所述太阳能集热器由铝面板构成；所述铝面板上设置等距排列有带弧度的凹槽，所述凹槽内设置有吸热管，所述铝面板表面罩有单向透光性的玻璃。

2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能集热发电建筑墙体，其特征在于：所述储水机构由储水箱构成，所述储水箱底部设置第二固定架，所述储水箱内部设置有温度感应器、水位探测器、加热器和控制器；所述储水箱外表面设置有保温层；所述储水箱通过导水管与所述吸热管连接；所述储水箱通过循环保温管与所述承重墙连接；其中：

所述控制器对储水机构的水温进行监控，当所述太阳能集热机构收集温度低于温度感应器预设值时，所述控制器发出电信号停止电加热器工作；太阳能集热机构收集高于温度感应器预设值时，所述控制器发出电信号启动电加热器工作。

3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能集热发电建筑墙体，其特征在于：所述吸热管为蛇形结构的玻璃管制成。

4.根据权利要求1所述的一种新型太阳能集热发电建筑墙体，其特征在于：所述承重墙上还设置有防水保温层。

5.根据权利要求2所述的一种新型太阳能集热发电建筑墙体，其特征在于：所述保温层为二氧化硅气溶胶层和泡面构成。

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