本發(fā)明涉及太陽能集熱與發(fā)電技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用，具體涉及一種直接作為建筑物外墻壁的百葉型光伏集熱墻。

背景技術(shù)：

近年來，能源與環(huán)境問題備受世界各國政府的關(guān)注，其中降低建筑能耗被看作緩解能源危機(jī)的重要方向。另一方面新能源是利用，特別是太陽能的研究倍受青睞。太陽能集熱墻又叫Trombe墻，因1966年首次提出這一概念的法國教授F. Trobme而得名，它是一種很好地將太陽能利用于建筑以達(dá)到節(jié)能目的的技術(shù)。傳統(tǒng)的Trobme墻位于建筑物向陽面，由蓄熱物質(zhì)(例如磚墻)構(gòu)成，通常還包括空氣間層、透光玻璃和通風(fēng)口。利用外表面涂黑的蓄熱墻體上吸收透過玻璃蓋板的太陽輻射，然后將獲得的能量一方面通過墻體熱傳導(dǎo)作用將熱量傳入室內(nèi)；另一方面通過加熱玻璃蓋板和集熱蓄熱墻之間空氣流道內(nèi)的空氣，在熱虹吸作用使熱空氣流入室內(nèi)，達(dá)到采暖的目的。然而傳統(tǒng)Trombe墻在夏季運(yùn)行時，特別是用于夏季溫度偏高的地區(qū)，會出現(xiàn)過熱問題，增加建筑冷負(fù)荷。此外傳統(tǒng)的Trombe墻僅僅實(shí)現(xiàn)了太陽能光熱利用。伴隨政府對光伏發(fā)電的鼓勵和扶持，光伏產(chǎn)業(yè)的空前繁榮， 人們開始審視將太陽能電池與Trombe墻結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光伏光熱兩種收益，類似的專利和研究不斷涌現(xiàn)。

光伏被動采暖墻、一種與徽派建筑遮陽檐相結(jié)合的光伏可控集熱墻等都提出將太陽能電池與Trombe墻聯(lián)合應(yīng)用的構(gòu)想。前者是將光伏電池板貼在Trombe墻體的透光玻璃板背面，然而由于大部分太陽光被貼在玻璃表面不透明的光伏電池遮擋，降低了采暖效率，相關(guān)資料顯示最大減少了17%的采暖效率；后者將太陽能電池板固定在屋檐上，不能根據(jù)需求改變太陽能電池板的角度，會導(dǎo)致光伏電池板的電效率較低，此外需分別設(shè)計太陽能電池板與百葉簾，額外增加初投資。所以，上述的裝置均顧此失彼，不能兩全，目前尚未有人提出在盡量不影響采暖效率的同時還能高效率發(fā)電的Trombe墻結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有Trombe墻結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理、在盡量不影響采暖效率的同時還能高效率發(fā)電的百葉型光伏集熱墻。

百葉型光伏集熱墻包括建筑物南墻16，所述建筑物南墻16的外側(cè)面設(shè)有內(nèi)凹的電池窗腔體2，電池窗腔體2的窗口設(shè)有透光玻璃蓋板1，與透光玻璃蓋板1對應(yīng)的墻體為蓄熱內(nèi)墻4；透光玻璃蓋板1的上部開設(shè)有外上通風(fēng)口8，下部開設(shè)有外下通風(fēng)口7；

與外上通風(fēng)口8對應(yīng)的蓄熱內(nèi)墻4上開設(shè)有內(nèi)上通風(fēng)口6，與外下通風(fēng)口7對應(yīng)的蓄熱內(nèi)墻4上開設(shè)有內(nèi)下通風(fēng)口5；所述內(nèi)上通風(fēng)口6和內(nèi)下通風(fēng)口5分別連通著建筑物的室內(nèi)；

所述外上通風(fēng)口8、外下通風(fēng)口7、內(nèi)上通風(fēng)口6和內(nèi)下通風(fēng)口5上分別設(shè)有風(fēng)門；

電池窗腔體2形成空氣流道，電池窗內(nèi)設(shè)有百葉窗簾狀的光伏電池機(jī)構(gòu)，每一片百葉窗簾片為光伏電池板3，實(shí)現(xiàn)光伏電池板3隨太陽光線調(diào)節(jié)角度；

工作時，太陽光透過玻璃蓋板1，一部分照射到光伏電池板3上，將光能轉(zhuǎn)化為電能，另一部分投射到蓄熱內(nèi)墻4上，加熱墻體；光伏電池板3與蓄熱內(nèi)墻4的溫度升高，加熱電池窗腔體2中空氣，在熱虹吸作用下室內(nèi)空氣從內(nèi)下進(jìn)風(fēng)口5沿著電池窗腔體2向上流動，最后從室內(nèi)上出風(fēng)口6流入室內(nèi)，達(dá)到室內(nèi)采暖的目的。

進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下：

所述光伏電池板3包括依次連接的背板12、太陽能電池片13和透明板14。

所述背板12的材料為鋁合金。

所述太陽能電池片13的兩側(cè)面分別通過膠膜15粘接著背板12和透明板14。

所述透明板 14的材料為TPT材料。

所述外上通風(fēng)口8和外下通風(fēng)口7的面積相同；所述外上通風(fēng)口8和透光玻璃蓋板1頂部邊緣之間的距離為2-3cm，所述外下通風(fēng)口7和透光玻璃蓋板1底部邊緣之間的距離為2-3cm。

所述內(nèi)上通風(fēng)口6和內(nèi)下通風(fēng)口5的面積相同；所述內(nèi)上通風(fēng)口6和電池窗腔體2頂部之間的距離為5-6cm，所述內(nèi)下通風(fēng)口5和電池窗腔體2頂部之間的距離為5-6cm。

所述內(nèi)上通風(fēng)口6的面積大于外上通風(fēng)口8的面積，內(nèi)下通風(fēng)口5的面積大于外下通風(fēng)口7的面積。

外上通風(fēng)口8的外側(cè)和外下通風(fēng)口7的外側(cè)分別設(shè)有風(fēng)門，內(nèi)上通風(fēng)口6的室內(nèi)一側(cè)和內(nèi)下通風(fēng)口5的室內(nèi)一側(cè)分別設(shè)有風(fēng)門。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：

1.本發(fā)明采用百葉型太陽能電池板，應(yīng)用時可根據(jù)實(shí)際環(huán)境對電池板的傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在采暖或通風(fēng)的同時能夠最大化的將光能轉(zhuǎn)化為電能；光伏電池板結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，一方面，直接利用光伏電池板作為百葉簾的簾片，減少了初投資、提高了熱效率。

2.具有百葉型光伏電池板的結(jié)構(gòu)增加了與空氣流道中空氣的換熱，進(jìn)而降低了電池板的溫度，提高光電轉(zhuǎn)化效率，從而保證了太陽能的利用率。通過數(shù)值計算得出：相比于之前公開的發(fā)明專利光伏被動采暖墻，本發(fā)明所述的百葉型光伏集熱墻與之年度發(fā)電量相近，而能夠節(jié)省建筑全年熱負(fù)荷約為光伏被動采暖墻的5倍多。

3.本發(fā)明拓寬了太陽能集熱技術(shù)和發(fā)電技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，具有極大的推廣價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述裝置的室外側(cè)外觀圖；

圖2為圖1 中Ⅰ—Ⅰ截面圖；

圖3為本發(fā)明所述裝置的室內(nèi)側(cè)外觀圖；

圖4為本發(fā)明所述裝置的光伏電池板結(jié)構(gòu)示意圖。

上圖中序號：1 透光玻璃蓋板、2電池窗腔體、3光伏電池板、4蓄熱內(nèi)墻、5內(nèi)下通風(fēng)口、6內(nèi)上通風(fēng)口、7外下通風(fēng)口、8外上通風(fēng)口、9室外環(huán)境、10室內(nèi)環(huán)境、11上軌、12鋁合金背板、13太陽能電池片、14透明背板TPT、15 EVA膠膜、16建筑南墻。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。

以夏熱冬冷地區(qū)的合肥地區(qū)為例：

參見圖1與圖 2，百葉型光伏集熱墻包括建筑物南墻16，在建筑物南墻16的外側(cè)面設(shè)有內(nèi)凹的電池窗腔體2，電池窗腔體2的窗口安裝有透光玻璃蓋板1，與透光玻璃蓋板1對應(yīng)的墻體為蓄熱內(nèi)墻4；透光玻璃蓋板1的上部開設(shè)有外上通風(fēng)口8，下部開設(shè)有外下通風(fēng)口7；與外上通風(fēng)口8對應(yīng)的蓄熱內(nèi)墻4上開設(shè)有內(nèi)上通風(fēng)口6，與外下通風(fēng)口7對應(yīng)的蓄熱內(nèi)墻4上開設(shè)有內(nèi)下通風(fēng)口5；內(nèi)上通風(fēng)口6和內(nèi)下通風(fēng)口5分別連通著室內(nèi)；

所述的建筑物室內(nèi)尺寸為3.8m（長）×3.9m （寬）×2.6m （高），建筑物南墻的厚度為40cm，建筑南墻面面積為10.14㎡；百葉型光伏集熱墻占南墻面積約19.7% ：透明玻璃蓋板1的尺寸為1m （寬）×2m（高）。

外上通風(fēng)口8的外側(cè)和外下通風(fēng)口7的外側(cè)分別設(shè)有風(fēng)門，內(nèi)上通風(fēng)口6的室內(nèi)一側(cè)和內(nèi)下通風(fēng)口5的室內(nèi)一側(cè)分別設(shè)有風(fēng)門。

外上通風(fēng)口8和外下通風(fēng)口7的面積相同，均為0.05㎡；外上通風(fēng)口8和透光玻璃蓋板1頂部邊緣之間的距離為2cm，所述外下通風(fēng)口7和透光玻璃蓋板1底部邊緣之間的距離為2cm。

內(nèi)上通風(fēng)口6和內(nèi)下通風(fēng)口5的面積相同，均為0.125㎡；內(nèi)上通風(fēng)口6和電池窗腔體2頂部之間的距離為5cm，所述內(nèi)下通風(fēng)口5和電池窗腔體2頂部之間的距離為5cm。

電池窗腔體2形成空氣流道，空氣流道的深度為0.25m，電池窗內(nèi)設(shè)有百葉窗簾狀的光伏電池機(jī)構(gòu)，每一片百葉窗簾片為光伏電池板3，光伏電池板3的長度為0.9m，寬度為3.5cm，厚度為2.5mm；光伏電池板3包括依次連接的背板12、太陽能電池片13和透明板14。背板12的材料為鋁合金，太陽能電池片13的兩側(cè)面分別膠膜15粘接著背板12和透明板14，透明板 14的材料為TPT材料。

該實(shí)施例全年的運(yùn)行模式如下：

冬季晴天時，室外月平均溫度約在1.5-5.0 ℃，需要采暖，關(guān)閉室外上通風(fēng)口8與外下通風(fēng)口7，打開室內(nèi)上通風(fēng)口6與下通風(fēng)口5，太陽光透過玻璃蓋板1，一部分照射到光伏電池板3上，將光能轉(zhuǎn)化為電能，另一部分投射到蓄熱內(nèi)墻4上，加熱墻體；光伏電池板3與蓄熱內(nèi)墻4的溫度升高，加熱電池窗腔體2中空氣，在熱虹吸作用下室內(nèi)空氣從內(nèi)下進(jìn)風(fēng)口5沿著電池窗腔體2向上流動，最后從室內(nèi)上出風(fēng)口6流入室內(nèi)，達(dá)到室內(nèi)采暖的目的。

冬季陰天或者夜晚時，輻照強(qiáng)度與室外溫度較低，為減少熱損失，關(guān)閉所有風(fēng)門并調(diào)節(jié)百葉角度使其完全關(guān)閉，減少空氣流道內(nèi)空氣的流動。

夏季晴天時，室外月平均溫度約在27.5-28.5℃，室內(nèi)側(cè)上通風(fēng)口 6與下通風(fēng)口5均關(guān)閉，室外側(cè)上通風(fēng)口8與下通風(fēng)口7均打開，在熱虹吸的作用下室外空氣從外下通風(fēng)口7流入電池窗腔體2中，再從外上通風(fēng)口8自然流出到室外環(huán)境，達(dá)到降低建筑南墻和光伏電池板溫度的目的，進(jìn)而減少建筑南墻夏季冷負(fù)荷。

夏季陰天或者晚上時，室內(nèi)溫度較室外溫度高，打開室外側(cè)上通風(fēng)口8與室內(nèi)側(cè)下通風(fēng)口5，而室外側(cè)下通風(fēng)口7與室內(nèi)側(cè)上通風(fēng)口6關(guān)閉，同時調(diào)整百葉角度水平使其完全打開，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)良好的通風(fēng)。

過渡季節(jié)時，日出后至正午前，室內(nèi)溫度較低，需要采暖，關(guān)閉外下通風(fēng)口7和外上通風(fēng)口8，打開內(nèi)下進(jìn)風(fēng)口5和內(nèi)上通風(fēng)口6；正午至日落前，室內(nèi)溫度適宜，可以通風(fēng)，打開內(nèi)下進(jìn)風(fēng)口5和外上通風(fēng)口8，關(guān)閉內(nèi)上通風(fēng)口6和外下通風(fēng)口7；

經(jīng)過全年的運(yùn)行后，對比計算得出：該實(shí)施例中的百葉型光伏集熱墻與公開的光伏被動采暖墻的年度發(fā)電量相近；另一方面，在冬季，相比于沒有設(shè)計百葉型光伏集熱墻的建筑，使用該實(shí)施例中的百葉型光伏集熱墻平均能夠提升房間溫度約5.1℃，而相同尺寸現(xiàn)有的光伏被動采暖墻在相同的外部環(huán)境下提升的房間溫度僅為1.0℃左右，進(jìn)一步計算得出該實(shí)施例中的百葉型光伏集熱墻能夠節(jié)省建筑全年熱負(fù)荷約為光伏被動采暖墻的5倍多。