一種光伏百葉半導體溫控節能窗的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑門窗技術領域，尤其涉及一種具有保溫隔熱并減少室內空調負荷特點的光伏百葉半導體溫控節能窗。
【背景技術】
[0002]隨著建筑行業的快速發展，建筑能耗問題已經成為一個亟待解決的重要問題。根據相關數據統計，建筑能耗大約占總能耗的30%，且這個比例將會隨著社會的發展而不斷增長。在日益增長的建筑能耗中，空調設備的能耗占到了很大的比重，而建筑圍護結構的傳熱是造成空調設備能耗過高的主要因素，因此，對于建筑圍護結構進行節能設計或者改造具有重大的意義。對于傳統的圍護結構，一般包括墻體和窗戶，其中通過窗戶所造成的空調負荷一般是墻體負荷的2倍。傳統的玻璃窗熱容較小、傳熱系數大，同時室外的太陽輻射極大的增加了夏季的室內空調負荷。因此，設計一種兼具利用太陽能資源和實現圍護結構保溫隔熱特點的新型窗戶，對于減少建筑能耗與實現可持續發展具有重要意義。
[0003]現有的節能窗戶大多采用雙層或者三層玻璃窗的結構設計，采用真空空腔的方式來減少窗戶的傳熱。首先，這樣的設計必然要求真空窗具有絕對的密閉性，但是由于窗體結構會隨著室內外溫度波動變化而造成熱脹冷縮的應力形變，在真空節能窗的長期使用過程中，窗體的密閉性難以得到保證。其次，普通真空節能窗采用增加真空夾層的方式增大了窗戶的熱阻，從而減小窗戶的熱傳導系數，但是在炎熱的夏季，室外強烈的太陽直射輻射、天空與地面的散射輻射都將通過透明玻璃進入室內，增加室內的空調負荷，采用普通百葉或者窗簾遮陽又達不到合理利用太陽能的目的。
[0004]經過專利檢索，中國專利授權公告號CN202706840U，實用新型專利名稱為:太陽能遮陽一體化節能窗，該節能窗技術主要采用太陽能集熱板設于落地窗下部或上懸窗上部，作為一種可活動遮陽設備的同時能夠利用太陽能的光熱資源制備一定量的熱水供室內使用，但是這種太陽能集熱板懸掛在窗戶外面會導致安全性得不到保障，并且該太陽能遮陽一體化節能窗僅能減少室外太陽直射輻射對室內的影響，對于減少窗戶本身熱傳導以及室外的散射輻射方面效果不顯著。
[0005]通過專利檢索還發現，中國專利授權公告號CN203285276U，實用新型專利名稱為:空氣流動節能窗，該技術采用雙層玻璃窗主體結構，在兩層玻璃之間設置普通百葉遮陽裝置阻擋室外太陽直射輻射，內側玻璃下方設有開口與室內空氣連通，利用雙層玻璃空腔中的熱空氣的浮升力作用，可將室內的空氣經由內側玻璃下方開口處向上流動，以造成空氣的循環，減少窗戶對室內的傳熱，但是從原理上用于冷卻雙層玻璃窗空腔的空氣是由室內空調設備制冷得到的，整體裝置對于減少室內空調設備負荷的能力有限。
[0006]為了同時利用太陽能的光電、光熱資源并且減少室外太陽直射與散射輻射對室內的影響，將太陽能光伏電池板與建筑圍護結構進行有機結合是一個較好的選擇。同時考慮到，太陽能光伏電池板能夠將太陽光轉化的直流電用于驅動半導體熱電芯片制冷或者制熱，從而達到控制窗戶的熱負荷的目的。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是克服現有節能窗的不足，提供一種能夠綜合利用太陽能光伏電池與半導體熱電芯片的節能窗戶，以阻擋室外太陽輻射，減少窗戶與室外空氣的傳熱，從而有效削減室內空調負荷。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是一種光伏百葉半導體溫控節能窗，所述裝置由外至內包括光伏百葉組件、散熱層、雙側空氣調節通道和雙層玻璃夾層，所述的光伏百葉組件由一系列太陽能光伏電池按照百葉形式組裝而成，所述的雙側空氣調節通道由窗框、空氣調節空腔、熱電熱泵芯片組、翅片散熱器和風機組成，所述的熱電熱泵芯片組與太陽能光伏電池通過電線連接，電線上設置電流方向控制開關。所述的散熱層由通風空腔、外玻璃表皮、通風口和風道開關組成，所述的光伏百葉組件置于散熱層的通風空腔中，散熱層的外玻璃表皮設有上下位置的兩個通風口，上下兩個通風口均設置有風道開關。所述的光伏百葉組件位于散熱層的空腔內部，雙側空氣調節通道位于雙層玻璃夾層的兩側，對稱分布。所述的電流方向控制開關聯動控制雙側空氣調節通道的風機、熱電熱泵芯片組以及外玻璃表皮通風口風道開關。
[0009]本發明的目的是通過如下技術思路實現的:
[0010]夏季制冷工況下，散熱層外玻璃表皮的通風口風道開關打開，散熱層與室外處于連通狀態，散熱層中的光伏百葉組件能夠有效的吸收太陽直射輻射以及天空與地面的散熱輻射，并將吸收的太陽輻射一部分轉化為直流電，剩余部分轉化為熱量經由太陽能光伏電池板背面通過對流換熱的方式與散熱層通風空腔內的空氣換熱，在室外風壓與通風空腔內熱空氣浮升力作用下，多余的熱量散入環境當中，從而有效降低光伏百葉組件的溫度，提高光電轉化效率。與此同時，光伏百葉組件產生的直流電用于驅動雙側空氣調節通道中的半導體熱電芯片。半導體熱電芯片內側面制冷，外側面制熱，外側面的制熱量經過外側翅片散熱器散入散熱層通風通道中，內側面的制冷量經過內側翅片散熱器散入空氣調節空腔中，減少了半導體熱電芯片冷熱端溫差，提高了熱電熱泵制冷效率。雙側空氣調節通道中的冷空氣通過頂部的風機送入雙層玻璃夾層中，利用冷空氣下沉的原理使得冷空氣更均勻的冷卻窗體玻璃表面溫度以及實現隔熱的作用。
[0011]冬季制熱工況下，散熱層的通風口風道開關關閉，散熱層與室外處于隔絕狀態，與此同時，改變輸入半導體熱電芯片的電流方向以及雙側空氣調節通道中的空氣流動方向，即將頂部風機改為抽風、底部風機改為送風。散熱層中的光伏百葉組件有效的吸收太陽直射輻射與散熱輻射，轉化為直流電后剩余的部分能量轉化為熱量經由太陽能光伏電池板背面通過對流換熱的方式與散熱層通風空腔內的空氣換熱，此時封閉的空腔相當于一個溫室。同時，光伏百葉組件產生的直流電用于驅動雙側空氣調節通道中的半導體熱電芯片。半導體熱電芯片內側面制熱，外側面制冷，外側面的制冷量經過外側翅片散熱器散入散熱層通風通道中，內側面的制熱量經過內側翅片散熱器散入空氣調節空腔中，減少了半導體熱電芯片冷熱端溫差，進一步提高了熱電熱泵制熱效率。雙側空氣調節通道中的熱空氣通過低部的風機送入雙層玻璃夾層中，利用熱空氣上浮的原理實現熱空氣的均勻分布以及實現窗體保溫的作用。
[0012]與傳統的節能窗戶相比，本發明的優點在于:采用百葉型太陽能光伏電池板，光伏百葉角度可以自由調節，以此滿足室內自然采光需要的同時實現光伏發電最大化，采用太陽能光伏電池板驅動半導體熱電芯片制冷制熱，實現光伏發電的即發即用，利用散熱層的通風空腔帶走多余熱量，提高了光伏發電效率與半導體熱電熱泵的工作效率。通過雙側空氣調節通道向雙層玻璃夾層中輸送冷空氣或者熱空氣，實現節能窗戶夏季隔熱冬季保溫的要求，極大的減少室內空調負荷能耗。
[0013]綜上所述，本發明通過結合光伏百葉裝置與半導體熱電芯片的特點，構建了一種新型節能窗戶裝置，有效的利用了太陽能資源，減少了窗戶的熱負荷，進一步推進了建筑節能技術的發展與應用。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明一種光伏百葉半導體溫控節能窗的側面示意圖；
[0015]圖2為圖1中A-A處的剖面圖；
[0016]圖3為圖2中B-B處的剖面圖。
[0017]附圖中標號所示名稱為:1_光伏百葉組件；101_太陽能光伏電池；2_散熱層；201-通風空腔；202_外玻璃表皮；203_通風口 ；204_風道開關；3_雙側空氣調節通道；301-窗框；302-空氣調節空腔；303_熱電熱泵芯片組；304_外側面翅片散熱器；305_內側面翅片散熱器；306_頂部風機；307_底部風機；308_頂部風口 ；309_底部風口 ；4_雙層玻璃夾層；401-內層玻璃；402_外層玻璃；403_對流空腔；5_電流控制開關。