建筑集成太阳能-半导体制冷采暖多功能系统技术方案

本发明专利技术涉及一种建筑集成太阳能

【技术实现步骤摘要】
建筑集成太阳能
‑
半导体制冷采暖多功能系统


[0001]本专利技术涉及一种建筑集成太阳能
‑
半导体制冷采暖多功能系统，属于太阳能利用和半导体制冷采暖领域。

技术介绍

[0002]随着生活水平的提高，人们对建筑室内舒适度的追求日益增长，尤其看重与体感直接相关的温度调节。在我国越来越重视环境保护、逐步禁止对大气存在污染的氟利昂等制冷剂的背景下，将不使用制冷剂、清洁无污染的半导体制冷片阵列(Thermoelectric cooler，TEC)集成于房间内以实现温度调节的技术具有良好的发展前景。
[0003]半导体制冷技术主要基于珀尔帖效应。由于载流子在不同的材料中处于不同的能级，所以当直流电经过N型和P型半导体组成的热电偶对时，载流子会向环境放热或吸热，以越过能级差造成的势垒，同时形成冷热端；载流子的运动方向会因直流电方向的改变而改变，可实现冷热端的位置调换。因此，可以利用TEC实现制冷或采暖的多重温度调节。
[0004]然而，由于半导体制冷片的厚度很小，传热系数难以忽视，其内部存在的导热会严重影响换热效果。在夏季，TEC的冷端为工作端，而其热端的热量难以散发，会通过制冷片本身渗到冷端，使冷端温度升高，影响制冷效果；在冬季，TEC的热端为工作端，而其冷端的冷量难以散发，会通过制冷片本身渗到热端，使热端温度降低，影响采暖效果。
[0005]因此，与理想情况相比，现阶段集成于房间内的TEC的实际换热效率很低，无法满足人们对温度调节的需求，这给“建筑集成TEC”这一绿色环保技术的进一步推广带来很大的限制。

技术实现思路

[0006]为了解决现阶段集成于室内的TEC因自身内部导热过强而实际换热效率较低的限制性问题，本专利技术提出将TEC的非工作端压于经过太阳能光伏光热一体化(Photovoltaic/Thermal，PV/T)系统加热后的水箱出水管上，提供了一种建筑集成太阳能
‑
半导体制冷采暖多功能系统(PVT
‑
TEC)，该系统利用水管在冬、夏季分别给TEC的非工作端加热、冷却，通过削弱制冷片内部的导热大大提高了工作端与室内环境的换热效率；该系统还兼具自行供电、提供生活热水的功能。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种建筑集成太阳能
‑
半导体制冷采暖多功能系统，包括光伏光热一体化系统和半导体制冷采暖系统；所述光伏光热一体化系统位于建筑室外，所述半导体制冷采暖系统位于建筑室内；
[0009]所述光伏光热一体化系统包括光伏电池(1)、吸热体(2)、水箱(3)、第一水管(4
‑
1)与保温层(6)；多个光伏电池(1)并排布置，形成光伏电池(1)的阵列组件；光伏电池(1)的阵列组件具有彼此相反的正面和背面，所述正面为接收太阳光侧；光伏电池(1)的阵列组件的背面上设置有吸热体(2)，吸热体(2)上设置有第一水管(4
‑
1)；水箱(3)的出水口连接第一
水管(4
‑
1)的进水口；光伏电池(1)的阵列组件与保温层(6)密封相连，形成内部空腔，第一水管(4
‑
1)的至少一部分和吸热体(2)均位于所述内部空腔内；
[0010]所述半导体制冷采暖系统包括半导体制冷组件(7)、第二水管(4
‑
2)和散热片(8)；半导体制冷组件(7)是制冷片阵列而成；半导体制冷组件(7)包括工作端和非工作端；第二水管(4
‑
2)包括进水立管、出水立管和多个支管；每个支管的一端连接于进水立管上，每个支管的另一端连接于出水立管上；进水立管与光伏光热一体化系统中的第一水管(4
‑
1)的出水口相连；支管以平行于每一排制冷片的形式贴附在半导体制冷组件(7)的非工作端上；出水立管连接至水箱(3)的进水口；散热片(8)为基于底座的多片式结构，散热片(8)的底座底面贴附在半导体制冷组件(7)的工作端上。
[0011]进一步地，光伏电池(1)的阵列组件与保温层(6)密封相连，分别构成系统外围结构的正面与底面。所述保温层(6)具有平面形式的底面和弯曲的弧状侧面，所述弯曲的弧状侧面用以连接光伏电池(1)的阵列组件从而构成系统外围。所述内部空腔是由系统外围围成的空腔。
[0012]进一步地，所述吸热体(2)表面覆盖吸热涂层。
[0013]进一步地，所述保温层(6)由聚氨酯、玻纤棉或酚醛树脂制成。
[0014]进一步地，所述半导体制冷采暖系统还包括挡板(9)，挡板(9)包括倾斜挡板、水平挡板与垂直挡板；在散热片(8)前端搭设垂直挡板构成垂直风道；在垂直挡板上下端处搭设水平挡板，与搭设于半导体制冷组件(7)上下端侧墙壁上的倾斜挡板所衔接的水平挡板构成上风道和下风道。
[0015]进一步地，所述半导体制冷采暖系统还包括导流风扇(10)，所述导流风扇(10)安装在上风道与垂直风道的衔接处和下风道与垂直风道的衔接处。
[0016]进一步地，支管以平行于每一排制冷片的形式贴附在半导体制冷组件(7)的非工作端上是指半导体制冷组件(7)每一排的非工作端涂抹导热硅胶粘结第二水管(4)的各支管；优选地，散热片(8)的底座底面贴附在半导体制冷组件(7)的工作端上是指散热片(8)的底座底面以平行于每一列制冷片的形式粘结半导体制冷组件(7)的工作端。
[0017]进一步地，所述多功能系统使用时，所述光伏光热一体化系统和半导体制冷采暖系统分体安装：所述光伏光热一体化系统整体通过保温层(6)底面壁挂于建筑南墙上，光伏电池层面朝南方；所述半导体制冷采暖系统整体通过半导体制冷组件(7)非工作端的底面壁挂于室内墙上，制冷片的工作端通过散热片(8)向室内空气换热。
[0018]进一步地，所述水箱(3)置于屋顶或壁挂于建筑南墙上。
[0019]进一步地，所述半导体制冷组件(7)是制冷片阵列而成是指：所述半导体制冷组件由半导体制冷片通过串联、并联或串并联混合连接组成；优选地，所述半导体制冷组件(7)是扁平式结构。
[0020]进一步地，所述散热片(8)采用翅片结构。
[0021]本专利技术提供的PV/T
‑
TEC系统包括光伏组件、吸热体、热水系统、保温层、半导体制冷组件、散热片、挡板、导流风扇。
[0022]所述光伏组件以阵列的形式分布；组件背板压于吸热体正面上，为降低热阻，两者间应以导热硅胶相连；可根据美观需求等因素选取不同规格、形状的光伏电池。
[0023]所述吸热体应采用高吸收率、良好导热性的材料；其背面敷设有来自水箱的冷水
管，并以导热硅胶相连。
[0024]所述热水系统由水箱、第一水管和水泵组成；水箱可置于屋顶，在高层建筑的应用中则应在不占用太阳能接收面积的前提下壁挂于外侧阳台上；第一水管内的水在水泵的作用下循环运行；经过PV/T加热后的第一水管进入室内成为进水立管并布置于制冷组件一侧，立管上布置的各水平并联支管敷设于每一排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑集成太阳能
‑
半导体制冷采暖多功能系统，其特征在于，包括光伏光热一体化系统和半导体制冷采暖系统；所述光伏光热一体化系统位于建筑室外，所述半导体制冷采暖系统位于建筑室内；所述光伏光热一体化系统包括光伏电池(1)、吸热体(2)、水箱(3)、第一水管(4
‑
1)与保温层(6)；多个光伏电池(1)并排布置，形成光伏电池(1)的阵列组件；光伏电池(1)的阵列组件具有彼此相反的正面和背面，所述正面为接收太阳光侧；光伏电池(1)的阵列组件的背面上设置有吸热体(2)，吸热体(2)上设置有第一水管(4
‑
1)；水箱(3)的出水口连接第一水管(4
‑
1)的进水口；光伏电池(1)的阵列组件与保温层(6)密封相连，形成内部空腔，第一水管(4
‑
1)的至少一部分和吸热体(2)均位于所述内部空腔内；所述半导体制冷采暖系统包括半导体制冷组件(7)、第二水管(4
‑
2)和散热片(8)；半导体制冷组件(7)是制冷片阵列而成；半导体制冷组件(7)包括工作端和非工作端；第二水管(4
‑
2)包括进水立管、出水立管和多个支管；每个支管的一端连接于进水立管上，每个支管的另一端连接于出水立管上；进水立管与光伏光热一体化系统中的第一水管(4
‑
1)的出水口相连；支管以平行于每一排制冷片的形式贴附在半导体制冷组件(7)的非工作端上；出水立管连接至水箱(3)的进水口；散热片(8)为基于底座的多片式结构，散热片(8)的底座底面贴附在半导体制冷组件(7)的工作端上。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸热体(2)表面覆盖吸热涂层。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保温层(6)由聚氨酯、玻纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂强，沙盈吟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：