[发明专利]光伏、光热及采光能量综合利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光伏发电、光热及采光能量综合利用装置，属于光学技术应用、绿色建筑设计和太阳能综合利用领域，特别是太阳能绿色建筑与太阳能光、热、电联供技术领域，也可应用于农业工程和农作物栽培等领域。

背景技术

在现代建筑设计中越来越注重采用新型采光与节能技术，目前应用最为常规的节能建筑屋顶盖板是玻璃等透明材料。大量透明材料的使用不仅能增加建筑的视觉舒适和设计艺术性，而且使得建筑内部白天具有良好的照明。但是常规的透明盖板也会带来一些负面问题，比如，常规透明玻璃屋顶在中午太阳光强烈时，光线透过屋顶照入室内，使得室内光照过强，使人产生炫目的感觉，并且大量透射的光线会造成室内温度升高，使人体不适。实际使用中，建筑中的光强需求是基本恒定的，而太阳的光强是随着季节和一天中不同时间段的变化而变化的。通常而言，夏季和一天的正午时间段光强要强，而冬季和一天的上、下午时间段光强相对较弱，导致建筑室内光照度不均匀。

为了适应建筑中的光强需求，需采用一定的措施进行控光与控热，尽量实现一天内建筑内光照度的均匀。目前解决的办法主要有以下几类：一类是在设计建筑壁面玻璃窗时，将玻璃窗内凹或者在玻璃窗的上方或两侧加上外延的固定遮蔽物，玻璃窗周围的遮蔽结构可以遮挡一定的阳光，令光线不能完全进入建筑内，达到降低室内光线过强，温度过高的问题。这种方法有一定的缺陷，在夏季或者一天中的正午可以满足初衷，但是冬季或者一天中的上、下午以及阴天的时候，光照本已较弱，这种设计会令室内光线不足，也会令室内阴冷。

另外一类解决的办法是在建筑壁面的玻璃窗外增加类似百叶窗结构的可活动遮蔽物，遮蔽物的设计形式多样，可以是在玻璃窗的上方或者侧面增加可旋转的遮光板，或者在玻璃窗外增加窗叶或水平或垂直的百叶窗式遮蔽物，又或者增加可卷折的卷帘。这种方法相对于前述方法虽然可以在光线较弱的天气条件下，由于遮蔽物可以活动，旋转或者移开遮蔽物，令其不再挡光，满足室内采光要求。但是此种方法也有缺点，首先这些增加于建筑壁面外围的遮蔽物令建筑外表不整齐，不美观，而且在大风天气容易令遮蔽物脱落增加安全隐患。另外这些突出的遮蔽物很容易积灰，影响光线的反射，也增加了清洁难度和施工难度。

还有一类方法是在玻璃窗的内表面贴有双层互补阶梯状透明楔形棱镜膜，对进入玻璃窗内的不同入射角范围的光线进行反射和折射。冬季光线入射角小，经膜的反射和折射可以进入窗内，满足室内采光要求；夏季光线入射角大，经膜的反射和折射后沿玻璃窗竖壁向下射出，不进入窗内。双层膜中间夹有薄层空气，双层膜的优点是在实现控光的同时，人在室内依然可以清晰的看到窗外景物。这类方法的缺点是：造价昂贵，成本高。

以上所述的控光控热措施都是针对建筑壁面的窗户进行的研究，由于建筑窗户不仅要透光、透热，而且需要通风，人在建筑中需要通过窗户观察户外情况，这些要求使得利用窗户进行的控光控热方法受到诸多限制。而建筑屋顶的功能则相对单一，不存在诸如窗户的各种问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光伏、光热及采光能量综合利用装置，利用其进行采光控制，使装置的光线透过率早晚和冬季高，中午和夏季低，并结合光电与光热技术，可以较好的解决建筑内一天中光照度和温度不均匀的问题。

一种光伏、光热及采光能量综合利用装置，装置包括透明聚光棱盖板、增透膜、光伏电池、侧板、底板、通风管和风机，其中，透明聚光棱盖板的一侧表面为平面，另一侧表面上为相互平行均布的实体聚光棱，实体聚光棱的两侧面为对称的抛物面，实体聚光棱底部贴有光伏电池，增透膜位于太阳能光伏电池和实体聚光棱下底面之间；底板和侧板均透明，底板上加工有均布的小孔；

其整体连接关系为，透明聚光棱盖板的侧面与侧板连接形成一个闭环的合围空间，透明聚光棱盖板上带实体聚光棱的一面位于该合围空间内，该合围空间由底板封闭，侧板上连接通风管与合围空间相通，通风管上接有抽风机。

所述透明聚光棱盖板由透明材料如有机玻璃整体加工成型；其上每个聚光棱也称为也称为CPC(Compound Parabolic Concentrator即复合抛物面聚光器)。