一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置

摘要

本发明公开了一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，包括通过组件框架安装在屋顶的若干光伏组件、位于屋顶的降温部、位于地下的低温热源部、以及将降温部和低温热源部相互连通的连接管路系统，其中，降温部包括设置在光伏组件下方的坑状降温穴，所述连接管路系统将低温热源部的冷却空气输送至降温穴来为光伏组件降温，并在经过屋顶流通时为屋顶降温。本发明利用天然的地下冷空气作为低温热源，对斜面建筑的室内及光伏建筑一体的太阳能电池板组件进行逐次降温冷却，即改善了室内的温度环境又提高了太阳能电池板的发电效率，而且不需要任何能源投入、不污染环境，具有较大的实用性与环保和经济性，尤其在昼夜温差较大及高原地区值得推广。

权利要求

1.一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，该装置包括通过组件框架安装在屋顶的若干光伏组件、位于屋顶的降温部、位于地下的低温热源部、以及将降温部和低温热源部相互连通的连接管路系统，其中，降温部包括设置在光伏组件下方的坑状降温穴，所述连接管路系统将低温热源部的冷却空气输送至降温穴来为光伏组件降温，并在经过屋顶流通时为屋顶降温；所述降温部还包括降温层，该降温层包括降温风道和吸热层，吸热层安装在屋顶上，降温风道设置在吸热层与所述组件框架之间。

2.如权利要求1所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述低温热源部包括设置于地下的低温热源室。

3.如权利要求2所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述降温风道的下端与所述连接管路系统的冷却空气输入端相连通，并且所有的所述降温穴的气体入口均与所述降温风道相连通，通过所述降温风道向所有的所述降温穴均布输入冷却空气。

4.如权利要求1所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述连接管路系统包括循环串接所述低温热源部至所述降温部的上风管和下风管、连通所有的所述降温穴并向其输入冷却空气的入风管网、连通所有的所述降温穴并输出吸热后空气的出风管网；出风管网的总端口与下风管连通，两者的交接处设置有出口开关。

5.如权利要求4所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述降温风道的下端口与上风管上端口之间设置有入口开关。

6.如权利要求4所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所有的所述降温穴的冷却空气输入口通过所述入风管网并联设置而均与降温风道连通，所有的所述降温穴的空气输出口通过所述出风管网并联设置而均与所述下风管顶端连通并向其输出气体。

7.如权利要求1所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述降温穴为边缘带突起沿的方形坑座，所述光伏组件固定安装在突起沿上。

8.如权利要求4所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述上风管和下风管位于所述低温热源室的端部分别设置有上风泵、下风泵。

9.如权利要求4所述的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，其特征在于，所述降温风道的上端口与下风管之间设置有直通开关。

说明书

一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及BIPV建筑屋顶装置，尤其是一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置。

背景技术

[0002] BIPV的光伏组件必须满足光伏组件的性能要求，同时又要满足相关的建筑物安全性能要求，因此需要有比普通组件更高的力学和热学性能。尤其是耐热的温度，在不同的地点，不同的楼层高度，不同的屋顶方式，都对它的热学性能提出了严格的要求。

[0003] 光伏电池板物理指标及其相关的工作特性显示：光伏电池组件的工作温度较高时，工作效率下降。随着光伏电池温度的升高，开路电压减小，在20-100摄氏度范围，大约每升高1摄氏度，光伏电池的电压减小2mV，而光电流随温度的升高略有上升，大约每升高1摄氏度电池的光电流增加千分之一。总的来说，温度每升高1摄氏度，则功率减少0.35%。这就是温度系数的基本概念，不同的光伏电池，温度系数也不一样，所以温度系数是光伏电池性能的评判标准之一。由此不难看出温度对光伏电池发电效率的影响，如何提高发电效率从另一个方面说就是如何降低它的工作温度。

[0004] BIPV建筑中使用的光伏组件一般被安置于墙面和屋顶，由于地理位置、四季气候等变换因素影响，这中间温度差会很大；加上近些年的全球性气候变暖，特别是在夏季时段工作温度一定会相当高，而恰在此时日照辐射最强烈且太阳能电池的发电功率也最高。由此可见，如何避免组件自身的温升过高或直接降低其温度，就成为解决温度与发电效率这一对矛盾的关键。

[0005] 在另外一个方面，从建筑及其环境温度的相互关系来讲，一幢建筑地底层温度高低决定于其有无地下建筑结构。以北方为例，对有无地下室的建筑做过一个夏季三伏天一层楼室内的温度对比，其结果是在关窗的条件下有地下室的一层温度比没有的要高出7-8度。这充分说明了地下建筑结构对建筑内温度的影响，也从另一个角度反映了地下低温热源所蕴藏的巨大制冷潜力，它不仅可作为建筑内部的制冷低温热源，而且还能为与建筑一体的太阳能电池板降温。

[0006] 综上所述，通过将两个问题联系起来解决，对于设置于屋顶的光伏组件，在夏季获得较高的发电效率并降低光伏屋顶的工作温度，同时又能兼备屋顶的冷却降温功能，成为了总体解决的突破口。

发明内容

[0007] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种装置简单，为光伏组件和屋顶同时降温的利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置。

[0008] 为实现上述目的，本发明一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，包括通过组件框架安装在屋顶的若干光伏组件、位于屋顶的降温部、位于地下的低温热源部、以及将降温部和低温热源部相互连通的连接管路系统，其中，降温部包括设置在光伏组件下方的坑状降温穴，所述连接管路系统将低温热源部的冷却空气输送至降温穴来为光伏组件降温，并在经过屋顶流通时为屋顶降温。

[0009] 进一步，所述低温热源部包括设置于地下的低温热源室。

[0010] 进一步，所述降温部还包括降温层，该降温层包括降温风道和吸热层，吸热层安装在屋顶上，降温风道设置在吸热层与所述组件框架之间。

[0011] 进一步，所述降温风道的下端与所述连接管路系统的冷却空气输入端相连通，并且所有的所述降温穴的气体入口均与所述降温风道相连通，通过所述降温风道向所有的所述降温穴均布输入冷却空气。

[0012] 进一步，所述连接管路系统包括循环串接所述低温热源部至所述降温部的上风管和下风管、连通所有的所述降温穴并向其输入冷却空气的入风管网、连通所有的所述降温穴并输出吸热后空气的出风管网；出风管网的总端口与下风管连通，两者的交接处设置有出口开关。

[0013] 进一步，所述降温风道的下端口与上风管上端口之间设置有入口开关。

[0014] 进一步，所有的所述降温穴的冷却空气输入口通过所述入风管网并联设置而均与降温风道连通，所有的所述降温穴的空气输出口通过所述出风管网并联设置而均与所述下风管顶端连通并向其输出气体。

[0015] 进一步，所述降温穴为边缘带突起沿的方形坑座，所述光伏组件固定安装在突起沿上。

[0016] 进一步，所述上风管和下风管位于所述低温热源室的端部分别设置有上风泵、下风泵。

[0017] 进一步，所述降温风道的上端口与下风管之间设置有直通开关。

[0018] 本发明利用天然的地下冷空气作为低温热源，对斜面建筑的室内及光伏建筑一体的太阳能电池板组件进行逐次降温冷却，即改善了室内的温度环境又提高了太阳能电池板的发电效率，而且不需要任何能源投入、不污染环境，具有较大的实用性与环保和经济性，尤其在昼夜温差较大及高原地区值得推广。

附图说明

[0019] 图1为本发明装置结构的整体截面主视示意图；

[0020] 图2为本发明装置结构的顶部结构示意图；

[0021] 图3为本发明装置顶部的冷却空气流向示意图。

具体实施方式

[0022] 下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

[0023] 为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

[0024] 应用原理：利用冷空气对流循环传导降温，空气作为热的载体在低温热源放热、在高温热源吸热。其中高温热源指房顶和降温穴部位，那里的高温热量分别来自室内和太阳能电池板组件，因此吸热可降低两地的环境温度而达到降温目的。

[0025] 如图1至图3所示，本发明一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温的装置，包括位于屋顶的降温部、位于地下的低温热源部、以及将降温部和低温热源部相互连通的连接管路系统，降温部、低温热源部及连接管路系统集成一体。

[0026] 其中，降温部包括光伏组件层和降温层；低温热源部包括设置于地下的低温热源室7。

[0027] 连接管路系统包括：循环串接地下低温热源部至屋顶降温部的上风管8和下风管9、连通光伏组件层和降温层的入风管网13、连通光伏组件层与下风管9的出风管网14、出口开关16、连通上风管8和降温层的入口开关15。连接管路系统的入口开关15设置于上风管8顶端与降温风道10斜面的低端之间，出口开关16设置于下风管9顶端与出风管网
14在组件框架1斜面顶端的接口之间。

[0028] 光伏组件层结构说明：如图1、2所示，其设置于屋顶的斜面，包括：组件框架1、扣装于其上的若干光伏组件3、光伏组件3下方的坑状降温穴4，以及分别与降温穴4的斜面低端一侧和高端一侧连通的入风管网13和出风管网14。其中入风管网13又连通降温风道10顶部；出风管网14又在组件框架1的斜面顶端连通降温穴4顶部与下风管9顶端。若干个沿斜面排列的降温穴4在出风管网14中并联连通。本发明中，所有的降温穴4的冷却空气输入口通过入风管网13并联设置而均与降温风道10连通，所有的降温穴4的空气输出口通过出风管网14并联设置而均与下风管9顶端连通向其管内输出气体。入风管网13和出风管网14的结构设置，达到了布气均匀，输气通畅的作用。

[0029] 降温穴4为边缘带突起沿的方形坑座，光伏组件3固定安装在突起沿上，其与光伏组件3形成带突起沿的瓶口瓶盖匹配结构。

[0030] 屋顶降温层结构说明：如图1、2所示， 其包括降温风道10和吸热层2，降温风道10为一长方屋顶空间结构，设置位置介于其上方的光伏组件层与其下方的吸热层2之间，吸热层2安装在屋顶上，吸热层2由导热材料制成，吸热层2可吸收屋顶的热量，以降低屋顶及室内的温度。

[0031] 工作时：如图1、2、3所示，系统的冷气通过开口、于低温热源室7下部并沿阳面墙上下设置的上风管8、再经入口开关15送至降温风道10来为屋顶降温；同时通过降温风道10顶部的入风管网13开口进入降温穴4的底部为光伏组件3降温，随后冷却空气经降温穴
4顶部的接口进入并通过出风管网14，再经出口开关16进入下风管9输至地下完成降温循环。其间如有需要可打开位于低温热源室7的上风管8、下风管9两接口处的下风泵5、上风泵6促进冷气循环。

[0032] 降温风道10的上端口与下风管9之间设置有直通开关18，直通开关18控制连通、隔离下风管9的顶部与降温风道10的斜坡顶部空间，当需要加速室内降温时，打开直通开关18，使降温风道10与下风管9直接连通，低温热源室7内的冷气从上风管8快速通过降温风道10、下风管9进行循环，通过加大冷气循环来达到加快室内19降温的目的。其中单箭头21表示冷气循环流动方向。