本發(fā)明屬于太陽(yáng)能光伏光熱利用與建筑一體化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種與建筑結(jié)合可控的采暖、發(fā)電的光伏電池中置式新型特隆布?jí)Α?/p>

背景技術(shù)：

1966年提出的特隆布(trombe)墻是以法國(guó)科學(xué)家felixtrombe的名字命名的，自此國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其已經(jīng)持續(xù)了半個(gè)世紀(jì)的研究。傳統(tǒng)特隆布?jí)κ且酝该魃w板、空氣流道、上下?lián)醢?、上下風(fēng)口和集熱墻組成。特隆布?jí)Φ墓ぷ髟恚辉诎滋?，表面涂黑的集熱墻吸收太?yáng)光，加熱空氣流道的空氣，受熱空氣會(huì)通過(guò)虹吸力的作用會(huì)自下而上流動(dòng)，經(jīng)上風(fēng)口流入室內(nèi)加熱房間空氣，同時(shí)也有部分熱量通過(guò)南向墻體導(dǎo)熱傳入室內(nèi)供暖；夜間，儲(chǔ)存在南墻的熱量會(huì)緩慢釋放到室內(nèi)，保證室內(nèi)溫度在白天與夜間不會(huì)波動(dòng)太大。

特隆布?jí)?jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，有了廣泛的應(yīng)用并有了很多的改進(jìn)方案，如在集熱墻后增加保溫層，可以減少夏季的室內(nèi)的熱負(fù)荷。但是其存在功能單一、外觀不美觀的缺點(diǎn)，極大影響了其推廣和應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)有一些與特隆布?jí)ο嚓P(guān)的光熱或光伏利用專(zhuān)利，如cn1944829a公開(kāi)了一種光伏被動(dòng)采暖系統(tǒng)，將光伏電池與特隆布?jí)Y(jié)合的光電光熱綜合利用系統(tǒng)。對(duì)于光伏發(fā)電技術(shù)，照射到光伏電池的太陽(yáng)光80％未轉(zhuǎn)化為電能，而是轉(zhuǎn)化成熱能，光伏電池片的溫度會(huì)因之上升，降低其光電轉(zhuǎn)化效率。在這種光伏被動(dòng)采暖系統(tǒng)中，光伏電池利用層壓技術(shù)層壓在特隆布?jí)Φ耐该魃w板背面，可通過(guò)透明蓋板和集熱墻體之間的空氣流道內(nèi)的空氣流動(dòng)帶走光伏電池表面的熱量，光伏電池溫度會(huì)因之下降，提高光伏電池的發(fā)電功率；在透明蓋板上層壓光伏電池，可使特隆布?jí)Φ耐庥^更漂亮。這種光伏電池與傳統(tǒng)特隆布?jí)Y(jié)合的光伏被動(dòng)采暖系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)特隆布?jí)δ軉我慌c外觀不美觀的問(wèn)題。

上述的光伏被動(dòng)采暖系統(tǒng)亦存在一系列缺陷，如光伏電池層壓在透明蓋板之上會(huì)阻擋大部分陽(yáng)光進(jìn)入特隆布?jí)?nèi)，影響到特隆布?jí)?duì)于太陽(yáng)輻照的利用；光伏電池產(chǎn)生的熱量會(huì)通過(guò)透明蓋板直接散失到環(huán)境空氣中，會(huì)降低熱利用效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)特隆布?jí)δ軉我缓屯庥^不美觀與上述光伏被動(dòng)采暖墻太陽(yáng)輻照利用不佳與熱效率下降的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種可以滿足冬季供暖和光伏發(fā)電并可以兼顧熱效率的一種光伏電池中置式新型特隆布?jí)Α?/p>

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種光伏電池中置式新型特隆布?jí)?，包括由外向?nèi)依序設(shè)置的透明蓋板、光伏電池板、pcm相變蓄熱板、墻體上的墻體絕熱層，所述pcm相變蓄熱板左側(cè)貼緊光伏電池板，pcm相變蓄熱板右側(cè)與所述墻體絕熱層之間形成空氣流道，在空氣流道的上下方分別設(shè)置有室外上下風(fēng)口，在墻體絕熱層的上下位置處分別設(shè)置有室內(nèi)上下風(fēng)口，所述室外上下風(fēng)口和所述室內(nèi)上下風(fēng)口均可選擇性開(kāi)閉。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述光伏電池板與透明蓋板之間的距離為1～5cm，所述pcm相變蓄熱板與墻體絕熱層之間的距離為5～25cm。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，室內(nèi)上下風(fēng)口截面積與空氣流道截面積之比例為0.5～0.7。

作為本發(fā)明改進(jìn)的技術(shù)方案，所述光伏電池板的背板采用導(dǎo)熱絕緣塑料制成，所述pcm相變蓄熱板采用導(dǎo)熱絕緣塑料封裝相變蓄熱材料制成，所述光伏電池板的導(dǎo)熱絕緣塑料與所述pcm相變蓄熱板的導(dǎo)熱絕緣塑料之間采用導(dǎo)熱膠粘黏在一起。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述相變蓄熱材料主要由納米二維材料2～5％wt、納米銀0.5～1.5％wt、納米羥基鐵氧體0.1～1％wt、表面活性劑0～1％wt、硅烷偶聯(lián)劑0～1％wt、無(wú)機(jī)鹽1～4％wt、瓜爾膠2～3.5％wt、聚乙烯醇6～15％wt、水余量構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述相變蓄熱材料主要由納米二維材料3.2～4.2％wt、納米銀0.6～1％wt、納米羥基鐵氧體0.3～0.8％wt、表面活性劑0～0.6％wt、硅烷偶聯(lián)劑0.2～0.8％wt、無(wú)機(jī)鹽2～3.5％wt、瓜爾膠2.5～3％wt、聚乙烯醇8～12％wt、水余量構(gòu)成。

優(yōu)選地，所述相變蓄熱材料主要由納米二維材料3.8％wt、納米銀0.8％wt、納米羥基鐵氧體0.5％wt、表面活性劑0.2％wt、硅烷偶聯(lián)劑0.5％wt、無(wú)機(jī)鹽2.8％wt、瓜爾膠2.8％wt、聚乙烯醇10％wt、水余量構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述納米二維材料包括厚度為1～10nm的硫化鉬二維材料、硒化鎢二維材料、黑磷二維材料、硒化鉍二維材料中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述納米銀的粒徑為2～20nm，所述納米羥基鐵氧體的粒徑為2～20nm。

進(jìn)一步地，所述表面活性劑包括乙烯基雙硬脂酰胺、油酸酰、硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸甘油酯、苯甲酸鈉、水楊酸、水楊酸鈉、對(duì)氨基苯甲酸、烏拉坦、尿素、酰胺、乙酰胺中的至少一種，所述硅烷偶聯(lián)劑包括乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的至少一種，所述無(wú)機(jī)鹽包括氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、硫酸鉀、硫酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈉中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述相變材料相變過(guò)程中的體積變化為1～3％，其處于高于相變溫度點(diǎn)的環(huán)境下呈糊狀，其在低于相變溫度點(diǎn)的環(huán)境下呈凝膠狀。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述pcm相變蓄熱板由pcm相變蓄熱包陣列嵌入相變板陣列框架內(nèi)，固定成一塊整板，然后用導(dǎo)熱絕緣塑料封裝制成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明光伏電池中置式新型特隆布?jí)?，既可以進(jìn)行室內(nèi)采暖，又可以進(jìn)行光伏發(fā)電。與傳統(tǒng)單一采暖功能特隆布?jí)ο啾龋δ芏鄻踊屯庥^美觀化；與前所述cn1944829a公開(kāi)的那種光伏被動(dòng)采暖系統(tǒng)相比，光伏電池面積更大，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的熱損更小，在夏季對(duì)室內(nèi)熱負(fù)荷的影響更低。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作和安裝方便，實(shí)用更加便捷，外表美觀，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的新型特隆布?jí)ο募镜墓ぷ髂Ｊ健?/p>

圖3為本發(fā)明所述的新型特隆布?jí)ο募镜牧硗庖环N工作模式。

圖4為本發(fā)明所述的新型特隆布?jí)Χ景滋斓墓ぷ髂Ｊ健?/p>

圖5為本發(fā)明所述的新型特隆布?jí)Χ疽雇淼墓ぷ髂Ｊ健?/p>

圖中序號(hào)標(biāo)記的含義如下：

1-透明蓋板，2-光伏電池，3-pcm相變蓄熱板，4-空氣流道，5-墻體絕熱層，6-室外上擋板，7-室外上風(fēng)口，8-室外下?lián)醢澹?-室外下風(fēng)口，10-室內(nèi)上擋板，11-室內(nèi)上風(fēng)口，12-室內(nèi)下風(fēng)口，13-室內(nèi)下?lián)醢濉?/p>

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的新型特隆布?jí)ψ鬟M(jìn)一步地解釋說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的光伏電池中置式新型特隆布?jí)Πㄏ嗷テ叫械耐该魃w板1、光伏電池板2、pcm相變蓄熱板3、墻體上的墻體絕熱層5。pcm相變蓄熱板3左側(cè)貼緊光伏電池板2，pcm相變蓄熱板3右側(cè)與所述墻體絕熱層5之間形成空氣流道4。在空氣流道4的上部設(shè)有室外上風(fēng)口7，下部設(shè)有室外下風(fēng)口9；在室外的上下風(fēng)口安裝有室外上擋板6和室外下?lián)醢?；在墻體絕熱層5和墻體的上部有室內(nèi)上風(fēng)口11，下部有室內(nèi)下風(fēng)口12；在室內(nèi)的上下風(fēng)口分別安裝有室內(nèi)上擋板10與室內(nèi)下?lián)醢?3。將光伏電池板2置于透明蓋板1內(nèi)，光伏電池板2產(chǎn)生的熱量就不會(huì)直接散失到空氣中，從而提高光伏電池板2的熱利用效率。在光伏電池板2背面緊貼pcm相變蓄熱板3，它可以吸收部分光伏電池板2產(chǎn)生的熱量，幫助光伏電池板2降溫，提高光伏電池板2的光電轉(zhuǎn)化效率，從而進(jìn)一步提高光伏電池板2的熱利用效率，此外在寒冷的地區(qū)，所述pcm相變蓄熱板3還可以在寒冷的時(shí)候釋放潛熱，從而保護(hù)光伏電池板2被凍壞，其還可以在寒冷的夜晚給室內(nèi)供熱，從而再次提高光伏電池板2的熱利用效率。

光伏電池板2與透明蓋板1之間的間距不宜過(guò)大，若間距過(guò)大，會(huì)加大邊框陰影對(duì)光伏電池片的負(fù)面影響。故所述光伏電池板2與透明蓋板1之間的距離為1～5cm，優(yōu)選3cm，所述pcm相變蓄熱板3與墻體絕熱層5之間的距離為5～25cm，優(yōu)選15cm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，室內(nèi)上下風(fēng)口截面積與空氣流道截面積之比例為0.5～0.7。

由于光伏電池產(chǎn)生的熱量通過(guò)光伏電池板2的背板傳遞給pcm相變蓄熱材料板3，然后由相變蓄熱材料板3的背板對(duì)空氣流道4的空氣進(jìn)行加熱，故需要光伏電池板2的背板及pcm相變蓄熱材料板3的外殼均具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)要防止光伏電池板2。本發(fā)明采用的是導(dǎo)熱絕緣塑料制作光伏電池板2的背板，并采用導(dǎo)熱絕緣塑料封裝相變蓄熱材料制成pcm相變蓄熱材料板3。為了增強(qiáng)光伏電池板2和pcm相變蓄熱材料板3之間的傳熱效果，光伏電池板2的導(dǎo)熱絕緣塑料與所述pcm相變蓄熱板3的導(dǎo)熱絕緣塑料之間采用導(dǎo)熱膠粘黏在一起，當(dāng)然也可以不用導(dǎo)熱膠，至少傳熱效果略差。為了方便制作，所述pcm相變蓄熱板3可由pcm相變蓄熱包陣列嵌入相變板陣列框架內(nèi)，固定成一塊整板，然后用導(dǎo)熱絕緣塑料封裝制成。

本發(fā)明中，相變蓄熱材料的相變溫度為20℃～30℃，其主要成分為納米二維材料3.2～4.2％wt、納米銀0.6～1％wt、納米羥基鐵氧體0.3～0.8％wt、表面活性劑0～0.6％wt、硅烷偶聯(lián)劑0.2～0.8％wt、無(wú)機(jī)鹽2～3.5％wt、瓜爾膠2.5～3％wt、聚乙烯醇8～12％wt、水余量。其制備方法為，1)將納米二維材料、納米銀、納米羥基鐵氧體、表面活性劑、硅烷偶聯(lián)劑、聚乙烯醇共混均勻；2)將瓜爾膠分散到水中，加熱至50～60℃，使瓜爾膠融漲，形成透明膠體液一；3)然后將無(wú)機(jī)鹽加入步驟2)中的透明膠體液中，攪拌溶解，得到膠體液二；4)將步驟1)的共混物加入步驟3)制得的膠體液二中，攪拌均勻，得到糊狀材料；5)將步驟4)制得的糊狀材料裝入鋁盒中，冷卻至5～20℃，得到凝膠狀相變蓄熱材料；6)將步驟5)得到的凝膠狀相變蓄熱材料加熱至大于30℃時(shí)，所述相變蓄熱材料由凝膠狀轉(zhuǎn)變?yōu)楹隣睿?)再次冷卻，可再次得到凝膠狀的相變蓄熱材料。

相變蓄熱材料一的配方如下：

相變蓄熱材料一的相變溫度為20℃，相變過(guò)程中的體積變化為1.9％。

相變蓄熱材料二的配方如下：

相變蓄熱材料二的相變溫度為23℃，相變過(guò)程中的體積變化為1.4％。

相變蓄熱材料三的配方如下：

相變蓄熱材料三的相變溫度為27℃，相變過(guò)程中的體積變化為1％。

相變蓄熱材料四的配方如下：

相變蓄熱材料四的相變溫度為27℃，相變過(guò)程中的體積變化為2.2％。

相變蓄熱材料五的配方如下：

相變蓄熱材料五的相變溫度為30℃，相變過(guò)程中的體積變化為3％。

相變蓄熱材料六的配方如下：

相變蓄熱材料六的相變溫度為25℃，相變過(guò)程中的體積變化為1.3％。

相變蓄熱材料七的配方如下：

相變蓄熱材料七的相變溫度為25℃，相變過(guò)程中的體積變化為1.7％。

相變蓄熱材料八的配方如下：

相變蓄熱材料八的相變溫度為21℃，相變過(guò)程中的體積變化為1.9％。

相變蓄熱材料九的配方如下：

相變蓄熱材料九的相變溫度為27℃，相變過(guò)程中的體積變化為1.1％。

由于本發(fā)明的相變蓄熱材料為糊狀或凝膠狀，相變過(guò)程中的體積變化小，故其包裝在鋁盒中不易泄漏，使用更加安全可靠。

本發(fā)明中，光伏電池中置式新型特隆布?jí)θ缦拢?/p>

如圖2所示，在夏季時(shí)，合上室內(nèi)的上擋板10和室內(nèi)的下?lián)醢?3，如此可使室內(nèi)上風(fēng)口11和室內(nèi)下風(fēng)口12處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)打開(kāi)室外上擋板6和室外下?lián)醢?，可以使室外的上風(fēng)口7和室外下風(fēng)口9處于開(kāi)通狀態(tài)。在夏季白天，空氣流道4的空氣受熱通過(guò)虹吸力作用形成空氣自下而上流動(dòng)，光伏電池產(chǎn)生的熱量一部分被pcm相變蓄熱板吸收，一部分會(huì)被流動(dòng)的空氣帶離光伏電池，雙重作用，降低光伏電池的工作溫度，保證光伏電池處于高效率的工作狀態(tài)?？諝饬鞯?還起到防止光伏電池產(chǎn)生的熱量直接加熱墻體的作用，相比于現(xiàn)有的特隆布?jí)蚬夥芈〔級(jí)?，可減輕室內(nèi)熱負(fù)荷。

如圖3所示，在夏季白天，合上室內(nèi)的上擋板10和室外下?lián)醢?，如此可使室內(nèi)上風(fēng)口11和室外下風(fēng)口9處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)打開(kāi)室外上擋板6和室內(nèi)下?lián)醢?3，可以使室外的上風(fēng)口7和室內(nèi)下風(fēng)口12處于開(kāi)通狀態(tài)?？諝饬鞯?內(nèi)的空氣受熱，通過(guò)虹吸力的作用，可形成室內(nèi)空氣-室內(nèi)下風(fēng)口12-空氣流道4-室外上風(fēng)口11的空氣流通途徑。一方面空氣流pcm相變蓄熱板3的背面，可帶走光伏電池板2背板傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的熱量，有效的降低光伏電池的溫度；另一方面，房間可以通過(guò)這種方式進(jìn)行自然通風(fēng)。

如圖4所示，在冬季白天，打開(kāi)室內(nèi)的上擋板10和室內(nèi)的下?lián)醢?3，如此可使室內(nèi)上風(fēng)口11和室內(nèi)下風(fēng)口12處于開(kāi)通狀態(tài)，同時(shí)合上室外上擋板6和室外下?lián)醢?，可以使室外的上風(fēng)口7和室外下風(fēng)口9處于關(guān)閉狀態(tài)。在冬季，空氣流道4的空氣受熱，通過(guò)虹吸力作用會(huì)自下而上的流動(dòng)。室內(nèi)空氣通過(guò)室內(nèi)下風(fēng)口12，進(jìn)入pcm相變蓄熱板3與墻體絕緣層5之間的空氣流道4，已受熱空氣通過(guò)室內(nèi)上風(fēng)口11流入室內(nèi)，可以有效的提升室內(nèi)空氣溫度。在室內(nèi)采暖的同時(shí)，也帶走空氣流道的熱量，如此可以對(duì)光伏電池進(jìn)行冷卻，提高光伏電池的工作效率。在冬季夜里，相變蓄熱板3釋放潛熱，加熱空氣流道4的空氣，也可提高夜里的室內(nèi)空氣溫度。

如圖5所示，在冬季夜晚，合上室內(nèi)的上擋板10和室內(nèi)的下?lián)醢?3，室內(nèi)上風(fēng)口11和室內(nèi)下風(fēng)口12處于關(guān)閉狀態(tài)；合上室外上擋板6和室外下?lián)醢?，可以使室外的上風(fēng)口7和室外下風(fēng)口9處于關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉所有風(fēng)口，防止室內(nèi)熱量通過(guò)風(fēng)口外流，維持室內(nèi)溫度。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替換、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。