一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件及多能互补供能系统技术方案

本发明专利技术的一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件及多能互补功能系统，幕墙构件由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在保温层中具有承重骨架，换热单元包括微热管阵列和取热管，微热管阵列为内部具有多个并排排列、互补连通的微热管，内部具有相变介质，微热管阵列的一面贴合在电池板的背板上，另一面的一端贴合取热管，这一段热管作为冷凝段，其余部分为蒸发段，取热管内具有流体，保温层的一面贴合取热管和微热管阵列的蒸发段的背面，该组件具有热电联供、保温隔热和承重性能，直接作为建筑外墙围护结构构件，取代建筑外墙，具有维护成本降低，电池板温度降低，提高发电效率，延长使用寿命等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件及多能互补供能系统
本专利技术涉及一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，取代传统墙体，直接作为建筑围护结构构件，并实现热电等能源互补梯级利用，属于光建筑一体化及节能领域。
技术介绍
目前常规的光伏幕墙通常是在原有的建筑围护结构外墙的外侧设计的一种通过支撑结构与外墙间隔连接的幕墙形式的光伏发电系统，从建筑物外表面到室内的组成结构依次为光伏幕墙、空腔、建筑外墙、室内环境。工作原理为：室内的冷空气不断进入空腔内吸收光伏幕墙背板的热量而被加热后循环回室内为室内供热；当室内不需这么多热量时，关闭室内与空腔的热交换通道，同时空腔内的热量通过自然对流被排出的方式进行散热。这种方式的光伏幕墙可以在现有建筑的基础上进行设置，属于外置式太阳能光伏形式(BAPV)，光伏幕墙本身不属于建筑的基本围护结构，存在很多缺点，一方面大大增加了维护结构的厚度，造成建筑材料及资源的浪费，投资和维护费用较高；另一方面，随着阳光的照射，太阳能电池板的温度逐渐升高，而且由于光伏幕墙背板空间较小，只通过自然对流的方式进行散热是远远不够的，电池板的发电效率随温度的升高而下降，发电效率大大降低，又严重降低了电池板的寿命，热利用率低、散热不足，另外由于墙体结构导热不平衡，出现室内环境冬冷夏热的困境。因此，现有技术的这种光伏幕墙难以推广利用。
技术实现思路
为了解决现有光伏幕墙的维护结构厚度大、发电效率低、室内环境出现冬冷夏热以及余热浪费等问题，本专利技术提供一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，以及多能互补系统，实现能源的高效合理利用。本专利技术的技术方案如下：一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，其特征在于为具备热电联供、隔热保温和承重特性的节能建筑墙体组件，所述组件直接作为建筑外墙围护结构构件，由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在所述保温层中具有承重骨架。所述换热单元包括微热管阵列和取热管，所述微热管阵列为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，微热管内部封装有相变工质，所述取热管内具有流体，至少一个表面为平面，所述微热管阵列的一面贴合在所述太阳能光伏电池板的背板上，另一面贴合所述保温层内侧的一面，所述微热管阵列的一端贴合所述取热管，贴合了所述取热管的部分的微热管阵列作为冷凝段，其余部分作为蒸发段。所述太阳能光伏电池板为单晶硅电池板或多晶硅电池板或薄膜电池板。所述微热管阵列的每个微热管的等效直径为1mm-6mm，内部具有若干毛细微槽。所述取热管为扁水槽式冷水管，主体为由金属挤压而成的扁平管道，内部的两端为汇聚通道，在所述汇聚通道之间为多个并排排列的方形或矩形分支通道，所述分支通道的截面积为4mm2—100mm2，内部流体为水或防冻液。所述分支通道的截面积为10mm2—40mm2。所述取热管为翼型管式冷水管，侧面具有贴合于所述微热管阵列的贴合平面的圆形通管，所述通管的内径为5-60mm，所述通管与所述贴合平面相对一侧的管壁厚度为1mm-6mm，内部流体为水或防冻液。所述取热管为多孔扁平状风管，内部具有强化换热的多个并排排列的孔道形成的板式阵列结构，内部的流体为冷空气。所述组件垂直地面立式放置，其中太阳能电池板立式放置，所述微热管阵列立式放置且所述冷凝段位于顶部，所述取热管水平或相对于水平方向倾斜且流体入口一侧低于流体出口、跨过每一根微热管阵列贴合在所述冷凝段。或所述组件垂直地面横向放置，所述太阳能电池板横向放置，所述微热管阵列沿水平方向倾斜放置，所述冷凝段高于所述蒸发段，所述微热管倾斜的角度范围1°—15°，所述取热管立式放置、跨过每一根微热管阵列贴合在所述冷凝段。包括固定边框，固定在所述组件的四周。所述组件的导热系数为0.5—2.0W/(m2·K)。包括室内装饰层，贴合在所述保温层上。一种多能互补能源综合利用系统，其特征在于包括上述的幕墙构件，还包括空气源热泵和/或由空气源及水源组成的双热源热泵和/或地源热泵和/或微热管式蓄热器，从所述取热管内的流出流体用于建筑生活热水和/或供给于所述空气源热泵和/或双热源热泵和/或地源热泵的入口和/或储存于所述蓄热器内。本专利技术的有益技术效果：本专利技术的一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，通过镶嵌在墙体中位于保温层中的钢构或者其它形式的承重骨架代替原来混凝土浇筑的承重墙，满足建筑承重要求，按照由室外到室内顺序包括太阳能电池板、换热单元和保温层依次贴合，其中太阳能电池板吸收太阳能发电，换热单元将电池板多余的热量吸收转化为热能，保温层与换热单元配合，能够将室内与换热单元和电池板的热量隔绝开来，对室内起到保温隔热的作用，因此整个墙体构件能够使得室内免受室外环境、换热单元和电池板的影响，保温隔热效果与现有单纯的混凝土墙体的保温隔热作用相当，也不会出现现有外置幕墙构件室内环境冬冷夏热的困境，因此该构件同时具有热电联供和隔热保温和承重特性，直接作为建筑外墙围护结构、取代原有的建筑外墙，极大降低了维护结构成本。优选的，微热管阵列是由金属挤压而成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列且互不连通的微热管，使得比表面积大幅增加，换热面积和传热效率增加，而且扁平状的形状使得热阻微热管阵列的侧面能够与太阳能电池板或取热管的平面完全贴合，热管的热阻变小。因此基于这种微热管阵列以及热管内的工质相变传热，能够将电池板上的热量在蒸发段快速而有效吸收并传输到其冷凝段，再通过与其紧密贴合的取热管内的流体进行换热，从而将热量快速传递出去，快速的降低电池板的热量，从而使得电池板的发电效率提高，使用寿命提高。在此基础上，背面贴合的保温层将换热单元与室内隔绝，确保室内温度不受外界影响，另外，冬天时，换热单元的热量可以用于室内供暖的锅炉系统，实现室内温度冬暖夏凉。优选的，所述太阳能光伏电池板层的太阳能光伏电池板为单晶硅电池板或多晶硅电池板或薄膜电池板，如CIGS(铜铟镓硒)或GaAs(砷化镓)。优选的，微热管阵列的每个微热管的等效直径为1mm-6mm，微热管具有强化换热的毛细微槽或翅片，具备高热流密度吸收、高效热传输及高效热释放的全面优良传热特性，使得组件使用更少的热管就能够满足光伏幕墙的导热速率要求。优选的，所述取热管为扁水槽式冷水管，流体经由汇聚通道-各分支通道-汇聚通道而流出，内部的多个并排排列的方形或矩形分支通道及其孔壁的大量毛细微槽，大大增加了换热面积，解决了普通圆形水管因流体中心及边界层的温度梯度导致的热传递能力小的问题，并且扁平状的外形更有利于贴合微热管阵列，减小导热热阻，达到强化散热的目的。优选的，所述分支通道的截面积为4mm2—100mm2，更优选的，所述分支通道的截面积为10mm2—40mm2。根据不同地域的环境特征，选取水或者防冻液作为冷水管内的流体。所述取热管还可以是一侧为贴合平面的翼型管式冷水管，以贴合微热管阵列的通管，减小热阻，优选的所述通管的内径为5-60mm，所述通管的与所述贴合平面相对一侧的管壁厚度为1mm-6mm，进料增大管径、降低壁厚，从而阻力和损失小，导热效率高。根据不同地域的环境特征，选取水或者防冻液作为冷水管内的流体。优选的，所述取热管为多孔扁状风管，冷风可以从多个小口径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，其特征在于为具备热电联供、隔热保温和承重特性的节能建筑墙体组件，所述组件直接作为建筑外墙围护结构构件，由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在所述保温层中具有承重骨架。

【技术特征摘要】
1.一种新型太阳能PV/T建筑一体化幕墙构件，其特征在于为具备热电联供、隔热保温和承重特性的节能建筑墙体组件，所述组件直接作为建筑外墙围护结构构件，由室外到室内包括相互贴合的太阳能光伏电池板、换热单元和保温层，在所述保温层中具有承重骨架。2.根据权利要求1所述的幕墙构件，其特征在于所述换热单元包括微热管阵列和取热管，所述微热管阵列为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，微热管内部封装有相变工质，所述取热管内具有流体，至少一个表面为平面，所述微热管阵列的一面贴合在所述太阳能光伏电池板的背板上，另一面贴合所述保温层的一面，所述微热管阵列的一端贴合所述取热管，贴合了所述取热管的部分的微热管阵列作为冷凝段，其余部分作为蒸发段。3.根据权利要求1所述的幕墙构件，其特征在于所述太阳能光伏电池板为单晶硅电池板或多晶硅电池板或薄膜电池板。4.根据权利要求1所述的幕墙构件，其特征在于所述微热管阵列的每个微热管的等效直径为1mm-6mm，内部具有若干毛细微槽。5.根据权利要求2所述的幕墙构件，其特征在于所述取热管为扁水槽式冷水管，主体为由金属挤压而成的扁平管道，内部的两端为汇聚通道，在所述汇聚通道之间为多个并排排列的方形或矩形分支通...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀华，靖赫然，全贞花，徐红霞，
申请(专利权)人：赵耀华，
类型：发明
国别省市：北京,11