一種太陽能建筑一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能建筑一體化裝置，包括至少兩列東西軸向平行布置的第一屋頂結(jié)構(gòu)、第二屋頂結(jié)構(gòu)、第一屋頂結(jié)構(gòu)上布置的聚光器及第二屋頂結(jié)構(gòu)上布置的接收器；其特征在于，所述第一屋頂結(jié)構(gòu)和/或第二屋頂結(jié)構(gòu)面向陽坡面傾斜布置；所述聚光器與第一屋頂結(jié)構(gòu)傾斜方向相近；所述接收器靠近第二屋頂結(jié)構(gòu)布置；所述聚光器將太陽光反射至接收器內(nèi)部；所述接收器將匯聚太陽光轉(zhuǎn)化成電能和/或熱能。適宜廣泛生活的熱及電的利用，具有效率高，成本低，回收快等特點(diǎn)，尤其適合大規(guī)模實(shí)施。
【專利說明】一種太陽能建筑一體化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能裝置，特別涉及一種與建筑結(jié)合的太陽能一體化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)建筑能耗占全社會能耗的比重比較大，熱水、空調(diào)和采暖能耗占建筑能耗的65%左右，而綜合利用太陽能，全面實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑一體化及太陽能光熱光電應(yīng)用一體化，太陽能熱水可補(bǔ)充15%的建筑能耗，采暖、制冷系統(tǒng)可解決50%的建筑能耗，光伏發(fā)電可節(jié)約30%的建筑能耗，就可建成最理想的零能耗房。
[0003]不同加熱系統(tǒng)具有不同的加熱能耗，例如以每天生產(chǎn)10噸60°C熱水，該熱水的起始溫度為20°C，則需要的熱量為467KWh (定義電價(jià)0.64元/ KWh，柴油價(jià)格6.4元/L);其中電鍋爐所耗電量490.5 Kffh (314元);燃煤116Kg (116元)，天然氣60.3m3 (241元);燃油鍋爐消耗51.3L柴油(328元)；太陽能建筑一體化所需要接收面積為186m2 (每平米每天產(chǎn)生的熱量2.5 KWh)，對于ー個(gè)大面積的廠房或者庫房或者居民房可以提供足夠受光面積。
[0004]常見的太陽能建筑一體化裝置多為太陽能熱水器和平板光伏模組，前者由于缺乏監(jiān)管カ度及設(shè)計(jì)意識，導(dǎo)致太陽能熱水器到處亂裝，與建筑缺乏統(tǒng)ー性，影響建筑外觀；目前集熱器主要有全玻璃真空管太陽能集熱管和平板集熱器，其中前者易爆管，抗壓抗震、抗擊能力較差；后者4mm鋼化玻璃，鋁合金邊框，可承壓運(yùn)行，易干與建筑結(jié)合，但單個(gè)模組成本高。在與傾斜向陽屋頂結(jié)構(gòu)結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)，一般取當(dāng)?shù)劓f度冬天加10° ,夏天減10° ;對于平板光伏模組，一般傾斜布置于建筑屋頂結(jié)構(gòu)或者布置于墻體壁面，接收太陽能光進(jìn)行發(fā)電，但光伏電池只能接收ー個(gè)太陽光強(qiáng)能量，需要通過較大的光伏電池面積才能獲得特定發(fā)電量，雖然光伏電池價(jià)格有所下調(diào)，但整體模組成本及安裝成本也很高；另外，還有ー種光伏/光熱建筑一體化(熱電聯(lián)產(chǎn))的模式，使用水對光伏電池模組進(jìn)行冷卻，在光伏電池發(fā)電過程中，獲得一定溫度的熱水；例如2005年國際太陽能協(xié)會(IEA)制定了為期3年的“PV/T太陽能系統(tǒng)”研究計(jì)劃；通過熱像儀可知水冷PV/T電池片溫度比不冷卻的電池片溫度低大約20°C ;—般太陽硅電池的效率在溫度超過25°C時(shí)，每增加1°C，效率下降約0.4% ；雖然如此，想獲得更多的能量，使用I個(gè)太陽光照，仍然需要較大光伏電池接收面積，成本依舊居高不下，很難在農(nóng)村的新農(nóng)村建設(shè)中大規(guī)模使用；如何獲得ー種光伏電池使用量少，同時(shí)兼顧太陽能光伏發(fā)電和光熱利用的低成本綜合利用技術(shù)，成為太陽能建筑一體化大規(guī)模實(shí)施的重要瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種太陽能建筑一體化裝置，在只需要很少的集熱管道和/或太陽能光伏電池的情況下，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)提供光熱利用或者光伏發(fā)電，也可以同時(shí)提供熱水供應(yīng)和發(fā)電的輸出裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模安裝利用，降低建筑墻壁和屋頂結(jié)構(gòu)的溫度，并滿足建筑內(nèi)部用戶的熱水或電カ使用。本發(fā)明提供一種太陽能建筑一體化裝置，包括至少兩棟平行布置的第一屋頂結(jié)構(gòu)和第二屋頂結(jié)構(gòu)、第一屋頂結(jié)構(gòu)上布置的聚光器及第ニ屋頂結(jié)構(gòu)上的接收器；所述屋頂結(jié)構(gòu)面向陽坡面傾斜布置；所述聚光器將太陽光反射至接收器內(nèi)部；所述接收器將匯聚太陽光轉(zhuǎn)化成電能和/或熱能。
[0006]進(jìn)ー步地，所述聚光器為各反射鏡旋轉(zhuǎn)軸東西方向布置，且與第一屋頂結(jié)構(gòu)相近傾斜方向的菲涅爾陣列反射聚光器；即菲涅爾陣列反射聚光器與第一屋頂結(jié)構(gòu)都向陽坡面傾斜布置，二者的傾斜角度可以不完全相同，可以在屋頂結(jié)構(gòu)面建設(shè)一定支撐架以支撐反射鏡聚光器。
[0007]進(jìn)ー步地，所述菲涅爾陣列反射聚光器的反射鏡陣列組間隔不等地布置；例如當(dāng)菲涅爾陣列反射聚光器向陽坡面傾斜布置于房屋建筑頂面時(shí)，連續(xù)布置可能遮擋太陽光，一體化裝置為了避免與建筑內(nèi)部的生活發(fā)生視覺或陽光需求上的沖突，反射鏡陣列組間采取間隔不等地布置。
[0008]進(jìn)ー步地，所述菲涅爾陣列反射聚光器統(tǒng)ー聯(lián)動驅(qū)動；多個(gè)反射鏡為ー維弧形反射鏡，統(tǒng)ー由端部的驅(qū)動完成對太陽光線的匯聚。
[0009]進(jìn)ー步地，所述接收器為光熱接收裝置或光伏接收裝置或光熱光伏混合接收裝置；位于第二屋頂結(jié)構(gòu)上的一體化裝置的接收器，可以為單獨(dú)的光熱接收裝置，直接將匯聚來的太陽光，通過集熱器，將換熱介質(zhì)水進(jìn)行加熱；也可以為單獨(dú)的光伏電池接收裝置，直接將匯聚來的太陽光進(jìn)行多倍太陽光強(qiáng)度光伏發(fā)電；還可以為光伏接收裝置與光熱接收裝置相結(jié)合的光熱光伏混合裝置，實(shí)現(xiàn)熱水和電量的雙重輸出，滿足日常生活用水和生活用電需求。
[0010]進(jìn)ー步地，所述聚光器具有角度調(diào)整器，具體通過聚光器的統(tǒng)ー跟蹤角度的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)光熱光伏混合接收器中二者接收太陽光能量比例的調(diào)整。
[0011 ] 進(jìn)ー步地，為了獲得更穩(wěn)定的夜間熱水和電量輸出，所述接收器具有儲熱裝置和/或儲電裝置。
[0012]進(jìn)ー步地，所述第一屋頂結(jié)構(gòu)和第二屋頂結(jié)構(gòu)為居民房屋頂結(jié)構(gòu)、廠房屋頂結(jié)構(gòu)或庫房屋頂結(jié)構(gòu)或庫房聯(lián)體屋頂結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)ー步地，所述居民房屋頂結(jié)構(gòu)為遠(yuǎn)離赤道方向漸退式結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)ー步地，所述第一屋頂結(jié)構(gòu)和/或第二屋頂結(jié)構(gòu)在向陽面布置聚光器，在背陽面布置接收器；或者第二屋頂結(jié)構(gòu)為支撐接收器的簡易支撐架；如此一體化裝置可多陣列大規(guī)模使用。【專利附圖】

【附圖說明】
下面參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明太陽能建筑一體化裝置的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明太陽能建筑一體化裝置的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明太陽能建筑一體化裝置的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是實(shí)施例中接收器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一歩的詳細(xì)說明。
[0017]圖1是本發(fā)明太陽能建筑一體化裝置的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該太陽能建筑一體化裝置包括兩棟平行布置的第一屋頂結(jié)構(gòu)110和第二屋頂結(jié)構(gòu)112、第一屋頂結(jié)構(gòu)110上布置的聚光器100、第二屋頂結(jié)構(gòu)上的接收器120，及支撐聚光器100的支架130。所述第一屋頂結(jié)構(gòu)110和第二屋頂結(jié)構(gòu)112均面向陽坡面傾斜布置；聚光器100為菲涅爾陣列反射聚光器，位于第一屋頂結(jié)構(gòu)110上，各反射鏡旋轉(zhuǎn)軸，例如反射鏡旋轉(zhuǎn)軸101和反射鏡旋轉(zhuǎn)軸104東西方向布置，且與第一屋頂結(jié)構(gòu)110的傾斜方向相近；即菲涅爾陣列反射聚光器100與第一屋頂結(jié)構(gòu)110都向陽坡面傾斜布置，二者的傾斜角度可以不完全相同，如此可以抗風(fēng)、降低成本、増加空間利用率、便于維護(hù)，且便于反射鏡更加有效地吸收太陽光；菲涅爾陣列反射聚光器100統(tǒng)ー聯(lián)動驅(qū)動，多個(gè)反射鏡為ー維弧形反射鏡，統(tǒng)一由端部的驅(qū)動完成對太陽光線的匯聚。接收器120位于第二屋頂結(jié)構(gòu)112上，且靠近第二屋頂結(jié)構(gòu)布置，以增強(qiáng)抗風(fēng)性能，且在不需增加高支撐情況下能便于維護(hù)，降低成本和安全性；該接收器120接收來自聚光器100反射的陽光，接收器120可以為單獨(dú)的光熱接收裝置，直接將匯聚來的太陽光，通過集熱器，將換熱介質(zhì)水進(jìn)行加熱；也可以為單獨(dú)的光伏電池接收裝置，直接將匯聚來的太陽光進(jìn)行多倍太陽光強(qiáng)度光伏發(fā)電；還可以為光伏接收裝置與光熱接收裝置相結(jié)合的光熱光伏混合接收裝置，光熱光伏混合裝置中二者接收太陽光能量的比例可調(diào)，具體操作是通過聚光器100的統(tǒng)ー跟蹤角度的微調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)熱水和電量的按熱量所需比例雙重輸出，滿足日常生活用水和生活用電需求，節(jié)能環(huán)保；所述支架130為支撐聚光器100和接收器120的支架。
[0018]圖1中描述屋頂結(jié)構(gòu)例如第一屋頂結(jié)構(gòu)為ニ層居民房屋頂結(jié)構(gòu)，其中A為ー層樓；B為ニ層樓；C為ニ層的陽臺；D為屋頂結(jié)構(gòu)的小院；該類居民房的屋頂結(jié)構(gòu)為遠(yuǎn)離赤道方向漸退式結(jié)構(gòu)，例如在北半球中，ニ層B比ー層A要向北邊后移，整體向陽傾斜。在ニ層樓的上部位置布置有用于光熱接收器的儲熱裝置140及用于光伏接收器的儲電裝置150。
[0019]圖2是本發(fā)明太陽能建筑一體化裝置的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，第一屋頂結(jié)構(gòu)210和/或第二屋頂結(jié)構(gòu)212在向陽面布置聚光器，在背陽面布置接收器；具體地第一屋頂結(jié)構(gòu)210上布置有聚光器200 ;包括東西軸向布置的反射鏡旋轉(zhuǎn)軸201和反射鏡旋轉(zhuǎn)軸204 ;第二屋頂結(jié)構(gòu)212的向陽面上布置有聚光器202，包括東西軸向布置的反射鏡旋轉(zhuǎn)軸206和反射鏡旋轉(zhuǎn)軸207，且背陽面布置有接收裝置220 ;最南面的第二屋頂結(jié)構(gòu)為簡易支撐架，用以支撐接收器221 ;如此可以實(shí)現(xiàn)多陣列大規(guī)模使用。一體化裝置為了避免與建筑內(nèi)部的生活發(fā)生視覺或陽光需求上的沖突，設(shè)計(jì)聚光器為菲涅爾反射鏡陣列組，且所述聚光器設(shè)置有采光帶；例如反射鏡陣列組之間間隔不等地布置，例如第二屋頂結(jié)構(gòu)212上的反射鏡206和反射鏡207 ;為了不影響對陽臺C的采光效果，兩個(gè)反射鏡之間的間隔設(shè)置較大；也或者如第一屋頂結(jié)構(gòu)210上布置的反射鏡204，該反射鏡204 (在圖中顯示虛線)可以整體移動特定距離，利用反射鏡204的可移動性，所述反射鏡陣列組中的至少I組反射鏡可以整體移動特定距離，為居民房屋頂結(jié)構(gòu)提供陽光所需。
[0020]圖3是本發(fā)明太陽能建筑一體化裝置的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，屋頂結(jié)構(gòu)為ー層普通居民房屋頂結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；其中該太陽能建筑一體化裝置包括兩棟平行布置的第一屋頂結(jié)構(gòu)310和第二屋頂結(jié)構(gòu)312、第一屋頂結(jié)構(gòu)310上布置的聚光器300、第ニ屋頂結(jié)構(gòu)312上的接收器320，及支撐聚光器300和接收器320的支架330。所述第一屋頂結(jié)構(gòu)310和第二屋頂結(jié)構(gòu)312均面向陽坡面傾斜布置；聚光器300位于第一屋頂結(jié)構(gòu)310上，各反射鏡旋轉(zhuǎn)軸，例如反射鏡旋轉(zhuǎn)軸301和反射鏡旋轉(zhuǎn)軸303東西方向布置，且與第一屋頂結(jié)構(gòu)310的傾斜方向相近；即菲涅爾陣列反射聚光器300與第一屋頂結(jié)構(gòu)310都向陽坡面傾斜布置，二者的傾斜角度可以不完全相同，便于反射鏡更加有效地吸收太陽光；菲涅爾陣列反射聚光器300統(tǒng)ー聯(lián)動驅(qū)動，多個(gè)反射鏡為ー維弧形反射鏡,統(tǒng)一由端部的驅(qū)動完成對太陽光線的匯聚。接收器320位于第二屋頂結(jié)構(gòu)312上，接收來自聚光器300反射的陽光，接收器320可以為單獨(dú)的光熱接收裝置，直接將匯聚來的太陽光，通過集熱器，將換熱介質(zhì)水進(jìn)行加熱；也可以為單獨(dú)的光伏電池接收裝置，直接將匯聚來的太陽光進(jìn)行多倍太陽光強(qiáng)度光伏發(fā)電；還可以為光伏接收裝置與光熱接收裝置相結(jié)合的光熱光伏混合接收裝置，光熱光伏混合裝置中二者接收太陽光能量的比例可調(diào)，具體操作是通過聚光器300的統(tǒng)ー跟蹤角度的微調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)熱水和電量的按熱量所需比例雙重輸出，滿足日常生活用水和生活用電需求，節(jié)能環(huán)保；所述支架330為支撐聚光器300和接收器320的支架。
[0021]圖4是實(shí)施例中接收器結(jié)構(gòu)示意圖；如圖4所示，接收器420為光熱光伏混合接收裝置；包括光熱接收裝置422和光伏接收裝置421 ;其中光熱接收裝置422包括吸收管424和輔助聚光器428 ;光伏接收裝置421包括光伏電池423和輔助聚光器428，優(yōu)選地，光伏電池為單晶硅電池，實(shí)施低倍率發(fā)電，且只通過自然對流散熱進(jìn)行高效率的光伏發(fā)電。
[0022]需要特殊注意的是:本發(fā)明的屋頂結(jié)構(gòu)可以為居民房屋頂結(jié)構(gòu)、廠房屋頂結(jié)構(gòu)或庫房屋頂結(jié)構(gòu)或庫房聯(lián)體屋頂結(jié)構(gòu)等。
[0023]顯而易見，在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前提下，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化。因此，所有對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能建筑一體化裝置，包括至少兩列東西軸向平行布置的第一屋頂結(jié)構(gòu)、第ニ屋頂結(jié)構(gòu)、第一屋頂結(jié)構(gòu)上布置的聚光器及第ニ屋頂結(jié)構(gòu)上布置的接收器；其特征在干，所述第一屋頂結(jié)構(gòu)和/或第二屋頂結(jié)構(gòu)面向陽坡面傾斜布置；所述聚光器與第一屋頂結(jié)構(gòu)傾斜方向相近；所述接收器靠近第二屋頂結(jié)構(gòu)布置；所述聚光器將太陽光反射至接收器內(nèi)部；所述接收器將匯聚太陽光轉(zhuǎn)化成電能和/或熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述聚光器為菲涅爾反射鏡陣列組，且所述聚光器設(shè)置有采光帯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述反射鏡陣列組之間間隔不等地布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述反射鏡陣列組中的至少I組反射鏡可以整體移動特定距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述接收器為光熱接收裝置或光伏接收裝置或光熱光伏混合接收裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述聚光器具有角度調(diào)整器，具體通過聚光器的統(tǒng)ー跟蹤角度的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)光熱光伏混合接收器中二者接收太陽光能量比例的調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述接收器具有儲熱裝置和/或儲電裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述第一屋頂結(jié)構(gòu)和第二屋頂結(jié)構(gòu)為居民房屋頂結(jié)構(gòu)、廠房屋頂結(jié)構(gòu)或庫房屋頂結(jié)構(gòu)或庫房聯(lián)體屋頂結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述居民房屋頂結(jié)構(gòu)為遠(yuǎn)離赤道方向漸退式結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述第一屋頂結(jié)構(gòu)和/或第二屋頂結(jié)構(gòu)在向陽面布置聚光器，在背陽面布置接收器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述第二屋頂結(jié)構(gòu)為支撐接收器的簡易支撐架。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽能建筑一體化裝置，其特征在于，所述一體化裝置可多陣列大規(guī)模使用。
【文檔編號】G02B7/198GK103590546SQ201210289636
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】劉陽 申請人:北京兆陽能源技術(shù)有限公司