[实用新型]一种基于室内外观感设计的建筑一体化光伏光热联供组件

说明书

本实用新型涉及太阳能光伏光热技术和建筑幕墙技术相结合的技术领域，提供了一种适宜垂直安装作为建筑幕墙的基于室内外观感设计的建筑一体化光伏光热联供组件。所述建筑一体化光伏光热联供组件由若干阳面长条单元和若干阴面长条单元组成。其中，所述阳面长条单元和阴面长条单元两两交错地沿长边拼接，形成折扇面型结构；其中，所述阳面长条单元面向阳光入射方向，所述阴面长条单元面向地面且可配色彩；所述阳面长条单元从阳光入射方向包括依次叠合的条状的光伏元件和集热元件,长条背面可配色彩。所述建筑一体化光伏光热联供组件能克服建筑师不接受建筑幕墙受限于现有建筑一体化光伏光热联供组件单调颜色的障碍。

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏光热技术和建筑幕墙技术相结合的技术领域，特别涉及一种适宜垂直安装作为建筑幕墙的基于室内外观感设计的建筑一体化光伏光热联供组件。

背景技术

2017年全球年度总光伏装机量超过80GW，中国预计全国人均光伏装机量于2035年超过1000W和2050年超过2000W。当光伏供电发展为主流电源而平价储电技术又未同步跟进时，间歇性的光伏发电会对冲击电网稳定性和增加远程输电设施的实用成本，为了舒缓这些矛盾，全球光伏强国开始策划在对供电需求高增长地域和地点依据日照实况合理配置分布式光伏发电。因为供电需求高增长地点往往是人口密度和楼宇厂房密度高的地点，而且普遍建筑能耗约占社会总能耗的1/3，把光伏发电融入建筑设计中的光伏建筑一体化是分布式光伏产业的必然发展。虽然光伏建筑一体化的意念早在本世纪前已有讨论，但至今市场额度仍低，其发展主要受限于：(1)建筑设计讲究包括窗体的外墙色彩与环境的反差与协调，建筑师不接受光伏组件的单调深沉色彩限制；(2)一般太阳能光伏组件转化效率目前只有18％，光伏组件安装为垂直幕墙时日照入射错偏又再导致严重损失单位面积光伏组件的发电效率，低效采集太阳能未对抵消建筑高能耗产生关键影响；(3)缺乏由建筑室内设计考虑建筑一体化光伏窗体结构。

关于克服光伏组件的单调深沉色彩限制，2016年瑞士Ballif等发明在光伏组件表面贴半透光的光散射膜调校日照下光伏组件的色彩感观，成功展示包括白色和任何色调的光伏组件[国际专利申请号PCT/EP2014/057615和美国际专利申请号US2016/0064577A1]。但这方案无可避免地降低太阳光转化为电的效率和增加生产成本。

关于克服光伏组件安装为垂直幕墙时的低太阳能使用效率，可参考其他在建筑物上采集太阳能的有效案例。目前日照强的地区广泛使用屋顶太阳能热水炉降减建筑能耗，太阳能热水炉简单利用金属氧化物涂层吸光烧水，太阳能转化率可达或超过60％，市场额量与目前光伏组件市场也相约。由于光伏电池生产成本与售价急剧下降，采用光伏电池吸收日照将18％转为电能并结合太阳能热水炉原理把剩余82％太阳能部份用于供热，构成总太阳能利用率约75％的光伏光热联供组件确更适合高效采集太阳能来抵消建筑高能耗的绿色发展，但至今仍未有技术方案可克服建筑一体化的光伏光热联供组件幕墙的色彩感观限制和日照入射错偏的弊端。例如闫芳等于2018年获授权题为“光伏光热系统与建筑一体化安装构件及安装方法”的发明专利[CN 105674590B]只涉及光伏或光热组件在建筑表壳的安装而并非光伏光热联供组件融入包括外观配色的建筑设计方法。此外，王璋元等题为“一种光伏光热建筑一体化系统”[CN 103986414 B]的授权发明专利亦只涉及平板式热交换器通过热水管道及冷水管道与光伏光热模块连接，光伏光热模块通过蓄电池及逆变控制器与直流循环水泵连接等供电供热的连接方法而并无讨论建筑外观色彩及优化光伏光热模块收集日照的效率优化。

关于缺乏由建筑室内设计考虑建筑一体化光伏窗体结构,例如彭晋卿等于2017年12月获授权题为“一种新型可开闭半透明晶体硅太阳能双层窗”[发明专利CN 206801373U；相同发明专利申请在审]只涉及采用被切割成条状的“可见光透过率高”晶体硅电池片按间距串联或并联形成光伏串夹封于双层玻璃的光伏窗体组件，这结构和其他采用“可见光透过率高”光伏电池片制备光伏窗体的要害缺点是实际组件太阳能光伏发电效率低于10％而难于普及为太阳能光建筑一体化发展低或负能耗建筑之应用。