本發(fā)明涉及太陽能利用技術領域，特別涉及一種蓄熱型太陽能光伏光熱與光導照明復合系統(tǒng)。

背景技術：

隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善，建筑能耗占社會總能耗比例逐年上升，目前我國能源緊張，這種建筑能耗勢必加劇能源供求矛盾。因此，零能耗建筑成為目前研究者關注的熱點。

零能耗建筑不消耗常規(guī)能源，完全依靠太陽能或者其它可再生能源，滿足建筑照明、采暖、通風、空調等系統(tǒng)運行的能耗需求。由于太陽能被認為是開發(fā)潛力無限的清潔能源，因此逐漸成為建筑節(jié)能設計的首選，同時，發(fā)展太陽能建筑也是解決現(xiàn)代社會中能源消耗過大的有效途徑。

目前太陽能在建筑中的應用方式主要有太陽能光熱利用和光伏發(fā)電，為提高太陽能利用率，一種能同時實現(xiàn)太陽能光熱利用和光伏發(fā)電的光伏光熱(PV/T)系統(tǒng)得到快速發(fā)展。此外，自然采光技術也是建筑節(jié)能的重要方面，光導照明技術就是其中之一。然而，由于太陽能資源具有密度低、分散、間斷、不穩(wěn)定等特點，導致其供需在時間、空間和強度上不匹配，如在夜間和陰雨天使用受到很大限制。因此，如何實現(xiàn)太陽能在建筑中的綜合利用，以及如何更高效率、低成本地實現(xiàn)低能耗甚至零能耗成為人們關注的重點。

技術實現(xiàn)要素：

基于上文所述，本發(fā)明提供一種集成光導照明、自然通風、采暖和防塵于一體的建筑物太陽能復合利用系統(tǒng)，本系統(tǒng)充分利用太陽能資源，不消耗常規(guī)能源就可以維持建筑物內的舒適環(huán)境以及照明問題，進而實現(xiàn)建筑的低能耗甚至零能耗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種蓄熱型太陽能光伏光熱與光導照明復合系統(tǒng)，包括光導照明裝置，能量轉換與儲存裝置，通風裝置和空氣過濾器；

其中，光導照明裝置包括設于室外接收太陽能的采光罩，貫穿于室內外的導光管和設于室內的漫射器；

通風裝置包括依次通過管道連接的進風口、風機和送風口，管道包括送風管道、連接管道和進風管道，其中：進風管道始端形成進風口設置于室外，且進風口處設置有空氣過濾器，送風管道套設于導光管外圍形成同心套管結構，送風管道和導光管之間設置有間隙作為氣流通道，送風管道外壁包裹有相變層，送風管道終端形成送風口設置于室內；

能量轉換與儲存裝置包括PV/T集熱器，儲能設備，加熱設備和輔助照明設備，加熱裝置連接于風機和PV/T集熱器之間管道上，儲能裝置的輸入端與PV/T集熱器的電輸出端連接，儲能裝置的輸出端分別與加熱裝置，輔助照明設備和風機連接。

根據(jù)本發(fā)明具體實施例，本發(fā)明中儲能設備為蓄電池。

進一步地，為了避免光線進入送風管道從而影響到漫射器發(fā)射出光線的照明效果，所述送風口位于漫射器上方。

進一步地，為了節(jié)約室內使用空間，所述輔助照明設備安裝于導光管內壁面。

進一步地，為使得進入室內的空氣潔凈且加熱，空氣過濾裝置設置在進風口與PV/T集熱器之間的連接管道上。

本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明將光導照明和通風裝置相結合以滿足建筑物內對采光和通風的需求，這樣既有利于節(jié)能又能夠改善室內空氣質量，進一步地，采用導光管和送風管道形成同心套管結構，有效減少了建筑中管道的占用空間；通過光伏光熱集熱器將太陽能轉換為電能和熱能，電能驅動風機、加熱設備和其余用電設備，進一步地，還設置有儲能設備和輔助照明設備，因此能夠儲存多余電能用于夜間或者陰天使用，解決了傳統(tǒng)光導照明系統(tǒng)使用局限性的問題；同時，光伏光熱集熱器產生的熱能在實際需要時能夠作為熱源，加熱進入室內的空氣從而實現(xiàn)采暖的功能，本發(fā)明設有加熱設備進一步保證采暖功能的正常運行，此外本發(fā)明在送風管外壁包裹相變層，通過選擇合適的相變層材料進行溫度控制，減小室內溫度波動，減輕加熱裝置的耗能，提高舒適度的同時實現(xiàn)多余熱量的回收再利用。本系統(tǒng)結構設計合理，充分利用太陽能資源實現(xiàn)室內采光、采暖、供電、新風供應和排風功能的一體化，運行成本低且安裝方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的建筑物太陽能復合利用系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本系統(tǒng)中導光管、送風管和相變層的結構示意圖；

其中，1為采光罩，2為導光管，3為漫射器，4為送風管道，5為相變層，6為輔助照明設備，7為送風口，8為風機，9為電加熱器，10為連接管道，11為PV/T集熱器，12為空氣過濾器，13為進風口，14為進風管道，15為蓄電池。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖，詳細描述本發(fā)明的技術方案：

實施例：

如圖1所示為本發(fā)明提供的蓄熱型太陽能光伏光熱與光導照明復合系統(tǒng)的結構示意圖，包括光導照明裝置，能量轉換與儲存裝置，通風裝置和空氣過濾裝置；

其中，光導照明裝置包括設于室外接收太陽能的采光罩1，貫穿于室內外的導光管2和設于室內的漫射器3；

根據(jù)本領域技術人員可知，采光罩1外表面經過拋光處理，透光率高，用來收集室外的太陽光，根據(jù)不同環(huán)境的要求可有不同的外形和結構。通常在實際應用中，采光罩1外表面可以覆一層防紫外線的涂層，這樣一方面可使進入裝置內的紫外線大大減少，另一方面也能延緩采光罩1的老化過程，使裝置經久耐用。此外，采光罩1表面覆有耐磨擦涂層必要時，還設置有防雨板。

光導管2的內壁鍍有一層高反射率的薄膜，而從光導管2傳至室內的光線不是完全均勻，因此要使室內的光線均勻分散，就要借助于漫射裝置3的光散射特性。

通風裝置包括依次通過管道連接的進風口13、風機8和送風口7，管道包括送風管道4、連接管道10和進風管道14，其中：進風管道14始端形成進風口13設置于室外，且進風口13與PV/T集熱器11之間的進風管道14上設置有空氣過濾器12，如圖2所示，送風管道4套設于導光管2外圍形成同心套管結構，送風管道4和導光管2之間設置有間隙作為氣流通道，送風管道4外壁包裹有相變層5，送風管道4終端形成送風口7設置于室內；

當送風管道4內熱空氣溫度在合理范圍內時，相變層5與熱空氣進行熱交換，將熱空氣中多余熱量進行回收儲存；當送風管道4內熱空氣溫度不在合理范圍內時，相變層5放熱進行溫度調控；當相變層5儲存的熱量不足以加熱空氣達到合適溫度，此時啟動輔助熱源電加熱器9直接對管道內的空氣進行加熱。

為了避免影響光導照明裝置的正常運行，送風管道4終端形成的送風口7位于漫射器3上方，而送風管道4的頂部位于采光罩1下方；

能量轉換與儲存裝置包括PV/T集熱器11，蓄電池15，電加熱器9和輔助照明設備6，電加熱器連接于風機8和PV/T集熱器11之間管道上，蓄電池15的輸入端與PV/T集熱器11的電輸出端連接，蓄電池15的輸出端分別與電加熱器9，輔助照明設備6和風機8連接；

本發(fā)明具體實施例將輔助照明設備6安裝在導光管2的內壁面，從而避免了在室內安裝照明設備而占用室內空間。

以下詳細闡述本系統(tǒng)的工作過程及原理：

根據(jù)照明模式的不同，本發(fā)明公開的建筑物太陽能復合利用系統(tǒng)的照明原理具體如下：

模式一：自然照明模式

在晴朗的白天，采光罩1采集自然光，自然光通過導光管2傳輸后由系統(tǒng)底部的漫射器3均勻地照射到室內，實現(xiàn)室內自然光照明。

模式二：輔助照明模式

在夜間或者陰天，PV/T集熱器11將產生的多余電能儲存于畜電池15中，蓄電池15中儲存的電能可保證輔助照明設備6持續(xù)工作。

根據(jù)采熱模式的不同，本發(fā)明公開的建筑物太陽能復合利用系統(tǒng)的采熱原理具體如下：

模式一：自給模式

在采暖季晴朗的白天，采光罩1采集自然光，自然光通過導光管2傳輸后由系統(tǒng)底部的漫射器3均勻地照射到室內，實現(xiàn)室內自然光照明；

PV/T集熱器11將太陽能轉換產生的電能一部分用于驅動風機8運行，剩余部分電能儲存在蓄電池15中，環(huán)境冷空氣由進風口13進入系統(tǒng)，經進風管道14上的空氣過濾器12過濾后進入PV/T集熱器11，當PV/T集熱器11換熱負荷較小時，空氣吸收PV/T集熱器11產生的熱量而被加熱；熱空氣被風機8送入送風管道4，然后通過送風口7進入室內，實現(xiàn)室內采暖和新風供應。

模式二：相變釋熱模式

當PV/T集熱器11換熱負荷較大時或PV/T集熱器11停止運行時(例如在采暖季的夜間或者陰天)，相變層儲存有熱量，蓄電池15中儲存的電能可保證輔助照明設備6和風機8持續(xù)工作，此時，環(huán)境冷空氣由進風口13進入系統(tǒng)，經進風管道14上的空氣過濾器12過濾，空氣在送風管道4中被相變材料釋放的能量加熱；熱空氣被風機8送入送風管道4，然后通過送風口7進入室內，實現(xiàn)室內采暖和新風供應。

模式三：輔助熱源加熱模式

當PV/T集熱器11換熱負荷較大或PV/T集熱器11停止運行(例如在采暖季的夜間或者陰天)，相變層的熱量不足以加熱空氣時，蓄電池15中儲存的電能可保證輔助照明設備6、風機8和電加熱器9持續(xù)工作，此時開啟電加熱器9，環(huán)境冷空氣由進風口13進入系統(tǒng)，經進風管道14上的空氣過濾器12過濾后通過電加熱器9進行加熱；熱空氣被風機8送入送風管道4，然后通過送風口7進入室內，實現(xiàn)室內采暖和新風供應。

根據(jù)通風模式的不同，本發(fā)明公開的建筑物太陽能復合利用系統(tǒng)的通風原理具體如下：

模式一：新風模式

在采暖季，環(huán)境冷空氣由進風口13進入系統(tǒng)，經進風管道14上的空氣過濾器12過濾后，被風機8送入送風管道4，此間通過不同采熱模式實現(xiàn)空氣加熱，然后通過送風口7進入室內，實現(xiàn)新風供應。

模式二：排風模式

在非采暖季，通過改變風機8的方向，實現(xiàn)通風裝置的排風性能，此時，室內空氣通過風機8的作用進入管道，通過空氣被加熱帶走PV/T集熱器11產生的熱量，避免PV/T集熱器11的溫度升高影響正常工作。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用與限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的申請范圍內所做的任何修改，等同替換和改進等均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。