一种坡屋面光伏增效及新风预热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件，在光伏组件与坡屋面之间留有空气间层；所述的坡屋面上安装有空气集热器，空气集热器与所述的空气间层连通；空气集热器顶部设置有无动力风帽，无动力风帽通过连接管与空气集热器内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道，新风管道的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道上设置有与房间内部连通的新风送风管；所述的空气集热器通过导流风管连接在新风管道上，在所述的连接管、导流风管上分别安装有第一蝶阀和第二蝶阀。本发明专利技术可降低光伏组件表面工作温度，提高光伏发电效率；同时本发明专利技术有效利用废热预热新风，降低了冬季采暖负荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能光热利用
，具体是一种对太阳能光伏组件进行冷却降温并利用废热，以提高光伏发电效率、降低冬季空调系统新风负荷的坡屋面光伏增效及新风预热系统。
技术介绍
建筑能耗是社会能耗的一大分支，占有很大比重，故建筑节能已成为我国实现低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要手段。同时，太阳能作为一种可再生的清洁能源是取之不尽，用之不竭的，因此利用太阳能发电满足建筑功能需求就成为我国鼓励发展的一项建筑节能措施。现如今利用太阳能发电主要有两大类型，一类是太阳光发电，另一类是太阳热发电。其中太阳能光电利用主要以光伏发电最为常见。光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池、逆变器、充放电控制器、交流配电柜等设备组成，其中太阳能电池方阵是光电转换的核心部件。但在光电转换的过程中，太阳能光伏组件也会吸收太阳能量使其表面工作温度过高；因光伏组件温度与其发电效率成反比，故而光电转换效率有所降低。同时，在冬季，保温材料的存在使建筑保持高气密性，尤其是室外空气温度偏低、太阳辐射强度高的西北地区，为满足建筑室内的空气品质要求，常需要新风系统给室内提供新风，这部分新风由于温度远低于室内空气温度，需要大量的耗热量去承担这部分新风负荷，使建筑能耗急剧升高，由此可见，新风预热可以在一定程度上实现建筑节能。综上所述，如何在降低光伏板表面工作温度，提高其光伏转换效率的同时，将这部分废热收集并加以利用，给建筑提供低品位热能，是本领域研究人员所共同关注的热点之一。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于，提供一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，以提高光伏面板的转换效率，同时将光伏面板上产生的热量进行有效利用。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件，所述的光伏组件与坡屋面之间平行安装，在光伏组件与坡屋面之间留有空气间层；所述的坡屋面上安装有空气集热器，空气集热器与所述的空气间层连通；所述的空气集热器顶部设置有无动力风帽，无动力风帽通过连接管与空气集热器内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道，新风管道的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道上设置有与房间内部连通的新风送风管；所述的空气集热器通过导流风管与新风管道连接，在所述的连接管、导流风管上分别安装有第一蝶阀和第二蝶阀。进一步地，所述的新风管道位于坡屋面下方的吊顶内，新风管道平行于水平面设置。进一步地，所述的新风管道穿出房间墙壁的一端中安装有滤网，新风管道上安装有新风机组，新风机组的两端分别通过软接头与新风管道连接；自新风机组靠近新风送风管方向的新风管道上依次安装有消声器和防火阀。进一步地，所述的空气集热器设置在坡屋面较高的一端，所述的光伏组件与坡屋面边沿之间不连接，外界空气可通坡屋面边沿与光伏组件之间的间隙进入到空气间层中。进一步地，所述的空气集热器包括箱体，箱体由顶面、底面以及设置在顶面、底面之间的左侧面、右侧面、前侧面和后侧面围成；所述的箱体的纵向截面为倒等腰梯形结构，箱体的顶面为中空的透明盖板，箱体内部间隔设置有吸热板芯以及分流板，其中吸热板芯与左侧面、前侧面和后侧面连接，分流板与右侧面、前侧面和后侧面连接，且吸热板芯位于分流板的上方；所述的顶面与吸热板芯之间的左侧面上设置有与所述的导流风管连接的出气口，在底面与分流板之间的右侧面上开设有条形的进气口。进一步地，所述的吸热板芯的纵向截面为V形波纹结构，波纹角为90°；所述的吸热板芯采用镀有选择性吸收涂层的金属板，选择性吸收涂层的吸收率＞0.92，法向发射率＜0.1；所述的箱体内部除了顶面之外，其余的部分均内衬有保温层。进一步地，所述的箱体顶面上设置有排气口，所述的连接管连接在排气口上。进一步地，所述的新风管道以及导流风管上均安装有电动调节阀。进一步地，所述的第一蝶阀和第二蝶阀采用交流接触器互锁连接，第一蝶阀开启时第二蝶阀关闭，而第二蝶阀开启时第一蝶阀关闭；所述的第一蝶阀、第二蝶阀的开启与关闭受到温度传感器的调控。本专利技术与现有技术相比具有以下技术特点：1.本专利技术可降低光伏组件表面工作温度，提高光伏发电效率；在太阳辐射的作用下，光伏组件温度最高可高出环境温度15-20℃，其空气间层中的空气在热压、风压和风帽的作用下，产生沿坡屋顶向上的速度梯度，由于空气间层内的空气温度远低于光伏组件的工作温度，在气流流动过程中，空气与光伏背板之间的对流换热增强，带走光伏组件表面废热，使其组件温度降低。又因光电转换效率与温度成反比，故而提高了光伏发电效率。与此同时气流流动还增强了屋顶外表面的对流换热，降低了屋顶外表面温度，进而降低了通过屋顶的得热量，减少了空调能耗。2.本专利技术有效利用废热预热新风，降低冬季采暖负荷；在冬季工况下，吸收了光伏组件废热升温后的空气经空气集热器进一步升温，从导流风管以诱导送风的方式汇入新风系统，与未预热的新风混合后，送至室内，提高了新风机组的入口温度，减少了冬季新风负荷，节约了采暖能耗。3.本专利技术的系统分工况自动控制，便于操作；根据不同的季节工况，控制系统会依据室外温度做出相应调整，开闭相应的工作部件，实现分工况自控。在春夏秋季，系统主要以排出废热降温为主，控制系统控制排气系统蝶阀开启，诱导送风系统蝶阀关闭；而当室外温度低至控制系统设定值以下时，冬季工况开启，系统主要以利用废热预热新风为主，排气系统蝶阀关闭，诱导送风系统蝶阀开启。在整个过程中，两个蝶阀联锁控制，不会发生两个系统同时工作的情况，且工况切换均为自动，无需手动操作。4.本专利技术系统不需要附加动力装置，不增加额外能耗。系统空气循环动力为热压、风压、无动力风帽及新风系统本身风机，无附加动力装置，均不产生附加能耗。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术在春夏秋季工况下工作状态示意图；图3为本专利技术在冬季工况下工作状态示意图；图4为本专利技术的空气集热器的结构示意图；图5为本专利技术系统的自控系统示意图；图6为本专利技术冬季工况下空气集热器的出口温度与室外环境温度对比图。图中标号代表：1—光伏组件，2—空气集热器，3—无动力风帽，4—第一蝶阀，5—第二蝶阀，6—导流风管，7—电动调节阀，8—滤网，9—软接头，10—新风机组，11—消声器，12—防火阀，13—新风送风管，14—进气口，15—分流板，16—保温层，17—吸热板芯，18—透明盖板，19—空气通道，20—出气口，21—空气间层，22—排气口，23—间隙，24—新风管道。具体实施方式申请人根据现有的坡屋面光伏系统和新风输送系统在使用过程中存在的问题，设计了一种能同时提高光伏转换效率以及对废热进行利用的综合系统，其基本设计思想是，在坡屋顶上敷设光伏组件时留有一定的空气间层，并且在坡屋顶顶端设置特定结构的空气集热器与光伏组件相接，使空气间层中的空气在吸收了光伏组件表面废热之后可以进入空气集热器中进一步吸热升温，产生较大的热压作用，并在空气集热器上增设无动力风帽来加强空气流动的动力。除此之外，吸收了废热的空气还可以通过诱导风管以诱导送风的方式进入建筑的新风系统，用来预热新风，减少能耗。如图1所示，本专利技术的结构介绍如下：一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件1，所述的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件(1)，其特征在于，所述的光伏组件(1)与坡屋面之间平行安装，在光伏组件(1)与坡屋面之间留有空气间层(21)；所述的坡屋面上安装有空气集热器(2)，空气集热器(2)与所述的空气间层(21)连通；所述的空气集热器(2)顶部设置有无动力风帽(3)，无动力风帽(3)通过连接管与空气集热器(2)内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道(24)，新风管道(24)的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道(24)上设置有与房间内部连通的新风送风管(13)；所述的空气集热器(2)通过导流风管(6)与新风管道(24)连接，在所述的连接管、导流风管(6)上分别安装有第一蝶阀(4)和第二蝶阀(5)。

【技术特征摘要】
1.一种坡屋面光伏增效及新风预热系统，包括设置在坡屋面上的光伏组件(1)，其特征在于，所述的光伏组件(1)与坡屋面之间平行安装，在光伏组件(1)与坡屋面之间留有空气间层(21)；所述的坡屋面上安装有空气集热器(2)，空气集热器(2)与所述的空气间层(21)连通；所述的空气集热器(2)顶部设置有无动力风帽(3)，无动力风帽(3)通过连接管与空气集热器(2)内部连通；在房间上方设置有新风预热系统，新风系统预热包括新风管道(24)，新风管道(24)的一端封闭，另一端穿出房间的墙壁，新风管道(24)上设置有与房间内部连通的新风送风管(13)；所述的空气集热器(2)通过导流风管(6)与新风管道(24)连接，在所述的连接管、导流风管(6)上分别安装有第一蝶阀(4)和第二蝶阀(5)。2.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的新风管道(24)位于坡屋面下方的吊顶内，新风管道(24)平行于水平面设置。3.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统系统，其特征在于，所述的新风管道(24)穿出房间墙壁的一端中安装有滤网(8)，新风管道(24)上安装有新风机组(10)，新风机组(10)的两端分别通过软接头(9)与新风管道(24)连接；自新风机组(10)靠近新风送风管(13)方向上的新风管道(24)上依次安装有消声器(11)和防火阀(12)。4.如权利要求1所述的坡屋面光伏增效及新风预热系统，其特征在于，所述的空气集热器(2)设置在坡屋面较高的一端，所述的光伏组件(1)与坡屋面边沿之间不连接，外界空气可通过坡屋面边沿与光伏组件之间的间隙(23)进入到空气间层(21)中。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳峰，王玥，王登甲，姜超，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61