一种多面体光伏幕墙及其设计方法技术

本发明专利技术提供一种多面体光伏幕墙及其设计方法，多面体光伏幕包括幕墙单元，所述幕墙单元包括上倾斜光伏板、下倾斜光伏板、左侧光伏板和右侧光伏板，上倾斜光伏板、下倾斜光伏板、左侧光伏板和右侧光伏板相接形成一面为空面的中空五面体结构；空面为矩形，且朝向安装墙面。本发明专利技术提供的一种多面体光伏幕墙及其设计方法，提高吸光率和发电量，同时减少光污染。同时减少光污染。同时减少光污染。

【技术实现步骤摘要】
一种多面体光伏幕墙及其设计方法


[0001]本专利技术属于光伏幕墙
，具体来说，涉及一种多面体光伏幕墙及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着全球气候变暖和环境污染的日益严重，各国政府和企业正在积极采取节能减排措施以应对这一挑战。许多国家和地区也纷纷出台政策，鼓励和支持光伏发电技术的发展和应用。光伏幕墙作为光伏发电技术的一种，具有许多优点：可以充分利用建筑物表面的空间，能提高建筑物的能源效率和环保水平。目前，光伏幕墙在建筑行业中的应用也越来越广泛，已经成为了一种热门的建筑设计选择。近年来，随着技术的不断进步和政策的不断支持，光伏幕墙的成本不断降低，效率不断提高，未来将会更加普及。因此光伏幕墙拥有广泛的应用前景和发展潜力。
[0003]但是，目前绝大多数的BIPV外墙光伏模块都是竖直布置的，其发电效率被大大削减，难以持续达到最高效率所需要的光照角度，会极大地影响转换效率，对低纬度地区尤其不利。此外，竖直的光伏幕墙会反射太阳光线到附近地面，导致干扰行驶中的车辆、行人或居民生活，造成光污染。因此亟需提供一种新型光伏幕墙结构来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种多面体光伏幕墙及其设计方法，提高吸光率和发电量，同时减少光污染。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种多面体光伏幕墙，包括幕墙单元，所述幕墙单元包括上倾斜光伏板、下倾斜光伏板、左侧光伏板和右侧光伏板，上倾斜光伏板、下倾斜光伏板、左侧光伏板和右侧光伏板相接形成一面为空面的中空五面体结构；空面为矩形，且朝向安装墙面。
[0007]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述上倾斜光伏板和下倾斜光伏板均为梯形，左侧光伏板和右侧光伏板均为三角形。
[0008]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述上倾斜光伏板和下倾斜光伏板均为等腰梯形。
[0009]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述上倾斜光伏板与空面之间的夹角根据安装墙面所在地的纬度确定，且上倾斜光伏板与空面之间的夹角大于等于0
°
且小于等于90
°
。
[0010]作为本专利技术实施例的进一步改进，上倾斜光伏板与空面之间的夹角采用以下方法得到：
[0011]在0～90
°
范围内取多个α值，分别利用式(1)计算得到各α值对应的太阳辐射强度：
[0012][0013]其中，H
T
表示太阳辐射强度，H
b
表示直接辐射量，H
d
表示天空散射辐射量，H表示水平面太阳辐射总量，ρ表示地面反射率，R
b
表示上倾斜光伏板与水平面直接辐射量之比，δ＝23.5sin[360
×
(284+n)/365]，δ表示太阳赤纬，n表示一年中从1月1日起算的天数，表示安装墙面所在地的纬度，ω表示时角；
[0014]取太阳辐射强度最大值对应的α值，作为上倾斜光伏板与空面之间的夹角。作为本专利技术实施例的进一步改进，上倾斜光伏板与空面之间的夹角为其中，其中，表示安装墙面所在地的纬度；如果为负数，则上倾斜光伏板与空面之间的夹角为0
°
。
[0015]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述上倾斜光伏板与下倾斜光伏板相接的一边边长与上倾斜光伏板的另一边边长之比为p，如果安装墙面朝南，则0.90≤p≤0.99；否则，0.85≤p≤0.95。
[0016]第二方面，本专利技术实施例还提供一种第一方面提供的多面体光伏幕墙的设计方法，包括以下步骤：
[0017]步骤10，根据安装墙面的长度、宽度和高度，设计单个幕墙单元的空面的边长以及幕墙单元的数量；
[0018]步骤20，分别设计单个幕墙单元的上倾斜光伏板与空面之间的夹角、上倾斜光伏板与下倾斜光伏板相接的一边边长以及上倾斜光伏板与下倾斜光伏板相接的一边到空面的距离。
[0019]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤20中，上倾斜光伏板与空面之间的夹角为其中，其中，表示安装墙面所在地的纬度；如果为负数，则上倾斜光伏板与空面之间的夹角为0
°
。
[0020]作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤20中，上倾斜光伏板与下倾斜光伏板相接的一边边长与上倾斜光伏板的另一边边长之比为p，如果安装墙面朝南，则0.90≤p≤0.99；否则，0.85≤p≤0.95；将p乘以上倾斜光伏板的另一边边长，得到上倾斜光伏板与下倾斜光伏板相接的一边边长。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0022](1)单个幕墙单元中，上倾斜光伏板和下倾斜光伏板上下设置，且上倾斜光伏板倾斜向下，下倾斜光伏板倾斜向上，左侧光伏板和右侧光伏板左右设置，四个光伏板相接形成中空五面体结构，空面作为安装面与安装墙面相接，在安装墙面上形成外凸的上下左右四个太阳能采光面，相比于竖直光伏幕墙，在有限的空间内安装更多的光伏板，增加了单位安
装面积上的采光面积，提高吸光率和发电量。
[0023](2)上倾斜光伏板和下倾斜光伏板均为梯形，左侧光伏板和右侧光伏板均为三角形，上倾斜光伏板倾斜向下，下倾斜光伏板倾斜向上，左侧光伏板倾斜向右，右侧光伏板倾斜向左，太阳光照射角度发生变化时幕墙单元均可以进行采光，在不同的时间段和季节能更有效地吸收太阳能，提高光吸收率和发电量，最大化地利用太阳能并产生更高的能量输出。
[0024](3)根据安装墙面的所在地纬度、朝向等，合理设计上倾斜光伏板的倾斜角度，即上倾斜光伏板与空面之间的夹角，上倾斜光伏板与下倾斜光伏板连接的一边边长与上倾斜光伏板的另一边边长之间的比例，以及上倾斜光伏板与下倾斜光伏板连接的一边与空面之间的距离，从而得到发电量较优的四个光伏板的面积以及倾斜角度，有效提高整个幕墙的发电量。
[0025](4)幕墙单元采用多个不同角度的光伏板来吸收太阳光，相比于竖直光伏幕墙，减少了反射光的产生，降低光污染的风险，使得多面体光伏幕墙在城市环境以及其他需要减少光污染影响的场合中的应用具有更高的优势，并且可以更好地保护周围的生态环境和人类健康。
[0026](5)相比于竖直光伏幕墙，多面体光伏幕墙可以更多地降低建筑物的空调能源消耗。可以将太阳辐射转化为电能，同时降低太阳辐射的透过率，减少室内的紫外线和热辐射，减少热量向室内传导的现象，从而减少室内空调的能耗。多面体光伏幕墙具有更高的能源利用效率和更好的环境可持续性，从而推动建筑行业向更加可持续的方向发展。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0028]图1是本专利技术实施例的多面体光伏幕墙的立体结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多面体光伏幕墙，其特征在于，包括幕墙单元(1)，所述幕墙单元(1)包括上倾斜光伏板(11)、下倾斜光伏板(12)、左侧光伏板(13)和右侧光伏板(14)，上倾斜光伏板(11)、下倾斜光伏板(12)、左侧光伏板(13)和右侧光伏板(14)相接形成一面为空面(15)的中空五面体结构；空面(15)为矩形，且朝向安装墙面。2.根据权利要求1所述的多面体光伏幕墙，其特征在于，所述上倾斜光伏板(11)和下倾斜光伏板(12)均为梯形，左侧光伏板(13)和右侧光伏板(14)均为三角形。3.根据权利要求2所述的多面体光伏幕墙，其特征在于，所述上倾斜光伏板(11)和下倾斜光伏板(12)均为等腰梯形。4.根据权利要求1所述的多面体光伏幕墙，其特征在于，所述上倾斜光伏板(11)与空面(15)之间的夹角根据安装墙面所在地的纬度确定，且上倾斜光伏板(11)与空面(15)之间的夹角大于等于0
°
且小于等于90
°
。5.根据权利要求4所述的多面体光伏幕墙，其特征在于，上倾斜光伏板(11)与空面(15)之间的夹角采用以下方法得到：在0～90
°
范围内取多个α值，分别利用式(1)计算得到各α值对应的太阳辐射强度：其中，H
T
表示太阳辐射强度，H
b
表示直接辐射量，H
d
表示天空散射辐射量，H表示水平面太阳辐射总量，ρ表示地面反射率，R
b
表示上倾斜光伏板与水平面直接辐射量之比，δ＝23.5sin[360
×
(284+n)/365]，δ表示太阳赤纬，n表示一年中从1月1日起算的天数，表示安装墙面所在地的纬度，ω表示时角；取太阳辐射强度最大值对应的α值，作为上...

【专利技术属性】
技术研发人员：程清，刘朗星，王涵，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：