一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，包括窗體組件、聚光光伏電池板（5）、風(fēng)口擋板（13）、控制裝置、驅(qū)動裝置、進(jìn)風(fēng)加熱組件和降噪過濾通道箱（12），窗體組件包括一體式窗框（1）、窗扇（2）及兩側(cè)的中空玻璃，兩塊中空玻璃之間形成保溫通風(fēng)流道（3），控制裝置包括光伏控制器（14）和蓄電池（15），驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)組、同步傳動軸（18）、同步帶（19）、轉(zhuǎn)動軸（4）和固定軸承座（20），進(jìn)風(fēng)加熱組件包括進(jìn)風(fēng)通道箱（11）和相變熱管—電熱管互補(bǔ)式散熱器。本發(fā)明專利技術(shù)將光伏電池的電能與余熱充分利用，同時實現(xiàn)定時控制通風(fēng)換氣和加熱新風(fēng)，以解決窗戶的通風(fēng)效果與室內(nèi)保溫效果不能兼容的問題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗所屬
本專利技術(shù)屬于太陽能光伏與建筑一體化，具體涉及一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗。
技術(shù)介紹
隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛地發(fā)展，人們對于居住環(huán)境的關(guān)注點(diǎn)逐漸趨向于追求健康、舒適的品質(zhì)。在冬季窗戶長時間處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)空氣缺乏流通將會變得污濁，從而影響人體健康，就需要打開窗戶通風(fēng)換氣，而窗戶打開，隨著低溫空氣的流入，不僅會增大室內(nèi)供暖負(fù)荷，造成更大地能源消耗，同時影響舒適性，而且如果空氣中夾雜灰塵和污染物仍會影響人體健康造成危害。尤其在北方農(nóng)村地區(qū)，由于取暖方式多為傳統(tǒng)式獨(dú)戶供暖，例如火炕、火爐等。這些取暖方式設(shè)備簡陋、造價低廉，存在燃燒率低、向空氣中散發(fā)大量的污染物質(zhì)如一氧化碳、二氧化硫和可吸入顆粒物的問題，加之一些不良的生活習(xí)慣如室內(nèi)吸煙，以及通風(fēng)排煙措施的缺乏，導(dǎo)致室內(nèi)空氣品質(zhì)不佳，嚴(yán)重危害居民健康。因此，在冬季要提高室內(nèi)空氣質(zhì)量及改善居住環(huán)境就需要良好的通風(fēng)換氣技術(shù)。開窗通風(fēng)是最簡單、有效地利用自然通風(fēng)對室內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，但是其缺點(diǎn)很明顯，由于冬季室內(nèi)、外溫差很大，不僅會使體感溫度下降，舒適性難以保證，同時造成供暖負(fù)荷增加，能暖消耗增大，而且受霧霾、雨雪等惡劣天氣的限制。新風(fēng)系統(tǒng)是一種高效、環(huán)保的通風(fēng)換氣技術(shù)，在大型建筑及工業(yè)廠區(qū)中使用普遍，但是其初期投資成本過高，尤其對于大多數(shù)普通住宅居民其推廣仍然存在問題。通風(fēng)換氣窗即通過窗戶上設(shè)置開口，替代傳統(tǒng)的開啟方式，將室外新風(fēng)引入室內(nèi)，其成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，適用于廣大普通住宅用戶。根據(jù)送風(fēng)的動力不同，分為自然通風(fēng)窗，機(jī)械通風(fēng)窗和混合動力通風(fēng)窗。自然通風(fēng)窗主要利用“煙囪效應(yīng)”原理，將室外新風(fēng)送入室內(nèi)，無需安裝風(fēng)機(jī)，不用消費(fèi)高品位電能，且無噪聲，符合當(dāng)今節(jié)能減排理，但它有送風(fēng)量波動大，受室外條件限制大的缺陷。機(jī)械送風(fēng)窗是利用風(fēng)機(jī)提高風(fēng)壓，將室外空氣抽引至室內(nèi)，雖然消耗電能，但有穩(wěn)定、可控的送風(fēng)量?；旌蟿恿λ惋L(fēng)窗兼有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)的一種送風(fēng)方式。在自然動力滿足要求時采用自然動力送風(fēng)，自然動力不滿足時，開啟風(fēng)機(jī)送風(fēng)，在保證穩(wěn)定送風(fēng)量的前提下使能耗最低。經(jīng)過專利檢索，中國專利授權(quán)公告號CN204850978U，技術(shù)名稱為：一種太陽能發(fā)電換氣窗，該換氣窗在窗框上亮子部位安裝換氣扇，窗扇內(nèi)采用雙層中空玻璃，太陽能玻璃內(nèi)嵌于雙層中空玻璃之間，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能提供給換氣扇，節(jié)省了電能的消耗。然而其并未考慮冬季使用時，冷風(fēng)大量的進(jìn)入室內(nèi)將會導(dǎo)致室內(nèi)供暖負(fù)荷增加不利于節(jié)能且舒適性下降，同時完全透明的太陽能玻璃仍處于開發(fā)階段。經(jīng)過專利檢索，中國專利授權(quán)公告號CN201605952U，技術(shù)名稱為：可清洗式太陽能空調(diào)換氣窗，該換氣窗利用太陽對中間層玻璃上涂抹的吸熱材料加熱，將熱量傳遞到玻璃夾層內(nèi)的空氣，實現(xiàn)不開窗即可換氣加熱。其缺陷是換氣口開啟的方式是通過手動抽拉換氣玻璃片，位于室內(nèi)側(cè)的上換氣玻璃片在操作起來由于高度原因造成不便，同時，其加熱空氣的方式是利用吸熱材料吸收太陽輻射，不僅效率低而且受天氣因素限制。經(jīng)過專利檢索，中國專利授權(quán)公告號CN201605952U，技術(shù)名稱為：一種太陽能通風(fēng)換氣窗戶，該換氣窗在窗扇關(guān)閉狀態(tài)下，利用太陽能光伏板驅(qū)動直流電風(fēng)機(jī)，直流電風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流空氣從進(jìn)氣入口吸入，經(jīng)空氣濾芯過濾后和超導(dǎo)管熱交換器換熱后，流經(jīng)進(jìn)氣通道進(jìn)入導(dǎo)風(fēng)室，經(jīng)導(dǎo)風(fēng)室直流電風(fēng)機(jī)增壓后從進(jìn)氣出口進(jìn)入到室內(nèi)，室內(nèi)的被污染空氣被從排氣入口經(jīng)排氣通道，達(dá)到窗扇關(guān)閉就能通風(fēng)換氣的目的。該換氣窗的光伏電池板位于窗體上部，如果產(chǎn)生的余熱不能有效消除，將會導(dǎo)致光伏電池轉(zhuǎn)換率下降，縮短電池壽命。為保證冬季不開窗即可通風(fēng)換氣，同時，滿足室內(nèi)供暖負(fù)荷不會大幅增加，將光伏電池板輸出的電能與產(chǎn)生的余熱充分利用起來，以解決冬季窗戶的通風(fēng)換氣與室內(nèi)保溫效果不能兼容的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：基于上述問題，提供一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，通過光伏電池提供電能及光伏控制器定時控制，實現(xiàn)在窗戶關(guān)閉狀態(tài)下仍可進(jìn)行通風(fēng)換氣，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。同時利用熱管技術(shù)將光伏電池的余熱和蓄電池儲存電能的電流熱效應(yīng)來提高送風(fēng)溫度，保證在通風(fēng)換氣的過程中不會增大采暖負(fù)荷。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種冬季時控型光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，包括窗體組件、聚光光伏電池板、風(fēng)口擋板、控制裝置、驅(qū)動裝置、進(jìn)風(fēng)加熱組件和降噪過濾通道箱箱，窗體組件包括一體式窗框、窗扇及鑲嵌在窗扇內(nèi)的室內(nèi)側(cè)中空玻璃和室外側(cè)中空玻璃，兩玻璃板之間形成保溫通風(fēng)流道；聚光光伏電池板安裝在室外側(cè)中空玻璃下部的窗扇內(nèi)，風(fēng)口擋板安裝在在室內(nèi)側(cè)中空玻璃上部的窗扇內(nèi)，二者兩側(cè)邊緣上部均連接轉(zhuǎn)動軸，由驅(qū)動裝置調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動；進(jìn)風(fēng)加熱組件包括進(jìn)風(fēng)加熱通道箱和相變熱管—電熱管互補(bǔ)式散熱器，相變熱管—電熱管互補(bǔ)式加熱器位于進(jìn)風(fēng)加熱通道箱的內(nèi)部并貼合在光伏電池板的針肋背板，進(jìn)風(fēng)加熱通道箱安裝在光伏電池板的邊框上，進(jìn)風(fēng)通道箱的進(jìn)風(fēng)口安裝防塵過濾網(wǎng)，出風(fēng)口安裝小型軸流風(fēng)扇；降噪過濾通道箱由殼體、PM2.5空氣過濾網(wǎng)及鋪設(shè)在降噪過濾通道箱內(nèi)壁的梯度吸音棉組成，降噪過濾通道箱安裝在風(fēng)口擋板的背面?zhèn)?，其上、下殼體板面開設(shè)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。所述的一體式窗框與窗扇均采用PVC型材，一體式窗框下部內(nèi)腔布置光伏控制器和蓄電池，較上部內(nèi)腔空間大，左右內(nèi)腔靠近墻體側(cè)的本體安裝固定軸承，室內(nèi)側(cè)窗框下部開設(shè)光伏控制器監(jiān)測窗口。所述的窗扇鑲嵌在一體式窗框洞口，室外側(cè)的窗扇為固定窗扇，室內(nèi)側(cè)窗扇為可開啟窗扇，采用鉸鏈與窗框鉸接，用戶可根據(jù)實際情況通過執(zhí)手窗鎖打開室內(nèi)側(cè)窗扇對玻璃清洗等。所述的控制裝置包括光伏控制器和蓄電池，光伏控制器除具有防止蓄電池過充電和過放電，防止光伏電池、蓄電池極性接反，防止短路及溫度補(bǔ)償?shù)然竟δ?，還設(shè)置其負(fù)載模式為時控模式。所述的驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動器、轉(zhuǎn)動軸與伺服電機(jī)連接的同步傳動軸、同步帶、固定軸承座。伺服電機(jī)工作時驅(qū)動同步傳動軸，同步傳動軸安裝兩個同步齒輪，兩個轉(zhuǎn)動軸各安裝一個同步輪，同步傳動軸依靠同步帶的嚙合向兩個轉(zhuǎn)動軸傳遞動力，帶動聚光光伏電池板和風(fēng)口擋板及與二者各裝接在一起的進(jìn)風(fēng)加熱組件和降噪過濾通道箱轉(zhuǎn)動。固定軸承座安裝在窗框的左右內(nèi)腔中用于支撐轉(zhuǎn)動軸和同步傳動軸。所述的聚光光伏電池板由太陽能電池片、旁通二極管、針肋背板、超白鋼化真空玻璃、EVA密封層、邊框、遮光板卡槽、獨(dú)立式復(fù)合拋物面聚光器及導(dǎo)線構(gòu)成。獨(dú)立式復(fù)合拋物面聚光器的出射口與每一片太陽能電池片吻合，使每個光伏電池片都配置與之單獨(dú)使用的聚光器。聚光光伏電池板吸收太陽輻射產(chǎn)生電能通過導(dǎo)線輸送到蓄電池中儲存起來。邊框采用絕熱絕緣材料，與超白鋼化真空玻璃形成閉合保溫結(jié)構(gòu)，使得太陽能電池片產(chǎn)生的熱量只能沿著針肋背板方向傳遞。室外側(cè)的下邊框及左右邊框設(shè)有遮光板卡槽插放遮光擋板，用于夏季停止光伏電池的運(yùn)行。所述的進(jìn)風(fēng)加熱組件包括相變熱管-電熱管互補(bǔ)式散熱器和進(jìn)風(fēng)通道箱，相變熱管-電熱管互補(bǔ)式加熱器由若干鋁嵌合熱管散熱片、若干扣具、若干基座一體化U型相變熱管、若干電熱管、方形翅片組成?；惑w化U型相變熱管的冷凝段上下平行貫穿方形翅片，電熱管平行于基座一體化U型相變熱管之間，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，其特征在于:包括窗體組件、聚光光伏電池板（5）、風(fēng)口擋板（13）、控制裝置、驅(qū)動裝置、進(jìn)風(fēng)加熱組件和降噪過濾通道箱（12）,窗體組件包括一體式窗框（1）、窗扇（2）及兩側(cè)的中空玻璃，兩塊玻璃之間形成保溫通風(fēng)流道（3），一體式窗框（1）的內(nèi)腔中安裝控制裝置和驅(qū)動裝置，控制裝置包括光伏控制器（14）和蓄電池（15），通過導(dǎo)線（17）向各用電部件輸電，驅(qū)動裝置包括步進(jìn)電機(jī)組、同步傳動軸（18）、同步帶（19）、轉(zhuǎn)動軸（4）及安裝在一體式窗框兩側(cè)內(nèi)腔的固定軸承座（20），聚光光伏電池板（5）與進(jìn)風(fēng)加熱組件連接一體安裝在室外側(cè)窗扇（2）下部，風(fēng)口擋板（13）與降噪過濾通道箱（12）連接一體安裝在室內(nèi)側(cè)窗扇（2）上部，聚光光伏電池板（5）和風(fēng)口擋板（13）的兩側(cè)邊緣上部各安裝轉(zhuǎn)動軸（4），由驅(qū)動裝置提供動力在控制裝置的時控模式下進(jìn)行轉(zhuǎn)動，進(jìn)風(fēng)加熱組件包括進(jìn)風(fēng)通道箱（11）和相變熱管—電熱管互補(bǔ)式散熱器。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，其特征在于:包括窗體組件、聚光光伏電池板（5）、風(fēng)口擋板（13）、控制裝置、驅(qū)動裝置、進(jìn)風(fēng)加熱組件和降噪過濾通道箱（12）,窗體組件包括一體式窗框（1）、窗扇（2）及兩側(cè)的中空玻璃，兩塊玻璃之間形成保溫通風(fēng)流道（3），一體式窗框（1）的內(nèi)腔中安裝控制裝置和驅(qū)動裝置，控制裝置包括光伏控制器（14）和蓄電池（15），通過導(dǎo)線（17）向各用電部件輸電，驅(qū)動裝置包括步進(jìn)電機(jī)組、同步傳動軸（18）、同步帶（19）、轉(zhuǎn)動軸（4）及安裝在一體式窗框兩側(cè)內(nèi)腔的固定軸承座（20），聚光光伏電池板（5）與進(jìn)風(fēng)加熱組件連接一體安裝在室外側(cè)窗扇（2）下部，風(fēng)口擋板（13）與降噪過濾通道箱（12）連接一體安裝在室內(nèi)側(cè)窗扇（2）上部，聚光光伏電池板（5）和風(fēng)口擋板（13）的兩側(cè)邊緣上部各安裝轉(zhuǎn)動軸（4），由驅(qū)動裝置提供動力在控制裝置的時控模式下進(jìn)行轉(zhuǎn)動，進(jìn)風(fēng)加熱組件包括進(jìn)風(fēng)通道箱（11）和相變熱管—電熱管互補(bǔ)式散熱器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，其特征在于:聚光光伏電池板（5）的針肋背板（5-3）在進(jìn)風(fēng)加熱組件一側(cè)具有針肋結(jié)構(gòu)以強(qiáng)化散熱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬季時控型聚光光伏電熱耦合通風(fēng)系統(tǒng)的換氣窗，其特征在于:聚光光伏電池板（5）的邊框（5-6）室外側(cè)的下側(cè)及左右側(cè)設(shè)有遮光板卡槽（5-7）插放遮光擋板，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李棟，王迪，劉昌宇，齊晗兵，劉曉燕，吳國忠，
申請(專利權(quán))人：東北石油大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江,23