一種屋頂光伏/半導體溫度調節系統的制作方法

本發明涉及太陽能應用領域，具體涉及一種屋頂光伏/半導體溫度調節系統。

背景技術：

目前，我國建筑面積已達到約500億m²，每年以20億m²的速度增加。從數量上講，建筑能耗已接近全社會總能耗的1/3并且隨著我國城市化進程的加快，建筑能耗將繼續保持增長趨勢，加快可再生能源在建筑領域中的規模化應用，是降低建筑能耗、調整建筑用能結構的主要措施之一。

太陽能光伏發電系統作為建筑電源系統或多能互補的建筑能源系統，如何與建筑有機結合，是光伏技術工程化應用必須解決的問題。隨著太陽能光伏發電系統在建筑中的大量應用，光伏系統及組件也隨著一體化水平的提高，不斷進行技術改進和創新，如低倍聚焦光伏技術、光伏薄膜夾膠玻璃、光伏百葉窗等都為建筑光伏發展提供了有效的技術創新支持。如何將光伏發電技術與降低建筑能耗有效結合是最近幾年的研究熱點。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種節能、能有效調節室內溫度的屋頂光伏/半導體溫度調節系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種屋頂光伏/半導體溫度調節系統，該系統包括設置在屋頂的支架、架設在支架上方與屋頂平行布置的光伏板單元和半導體組件以及用于充放電的蓄電池，所述半導體組件下方的屋頂上開設進風口，進風口處設置進風風機，所述蓄電池通過光伏控制逆變器與光伏板單元連接，且蓄電池與半導體組件及進風風機連接。

半導體是一個熱傳遞的工具。當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成的熱電偶對中有電流通過時，兩端之間就會產生熱量轉移，熱量就會從一端轉移到另一端，從而產生溫差形成冷熱端。但是半導體自身存在電阻當電流經過半導體時就會產生熱量，從而會影響熱傳遞。而且兩個極板之間的熱量也會通過空氣和半導體材料自身進行逆向熱傳遞。當冷熱端達到一定溫差，這兩種熱傳遞的量相等時，就會達到一個平衡點，正逆熱傳遞相互抵消。此時冷熱端的溫度就不會繼續發生變化。為了達到更低的溫度，可以采取散熱等方式降低熱端的溫度來實現。

制熱半導體和制冷半導體一般采用直流電作為能源，這與光伏發電具有很好的結合性。同時半導體片可同時制冷、制熱，可滿足不同季節建筑的需求并且半導體制冷/制熱片的工作溫度與人類居住所需的環境溫度具有一定的一致性。另外，光伏板單元的發電量一部分用于提供半導體組件、風機及功率控制器所需的電能，剩余的部分儲存在蓄電池中供無輻照或家庭使用。

所述的半導體組件包括在支架上并列布置的半導體片，所述半導體片包括中心的半導體、設置在半導體片外側的翅片以及涂覆在半導體片和翅片之間的導熱層，所述翅片與屋頂平行布置，其中，半導體的一側可以制冷，一側可以制熱。

所述的導熱層通過固定卡箍固定在半導體片和翅片之間。安裝翅片，可以強化對流換熱。

所述的導熱層為導熱硅脂。導熱硅脂的熱阻低，可加強對流換熱。

所述的半導體組件底部通過轉軸與光伏板單元的頂端連接，因此半導體組件可以翻轉，使得半導體組件可以選擇制冷面朝下或制熱面朝下，這是通過功率控制器來實現的。

所述的光伏板單元包括多塊呈串并聯布置的光伏板。

所述的蓄電池的充電電極通過光伏控制逆變器與所述光伏板單元連接。光伏控制逆變器具有最大功率點跟蹤功能，可保證光伏板單元始終以最大功率點工作；同時控制逆變器可將直流電轉為交流電，供用戶家庭使用。

所述蓄電池的放電電極通過功率控制器與半導體組件及進風風機連接。功率控制器可獨立、同時控制半導體片的翻轉功能及輸出功率，還能調節風機的輸出功率。此外，室內還可以設有溫度計與該功率控制器連接，溫度計將室內溫度的信號傳遞給功率控制器，功率控制器與設定的溫度進行比對，然后控制半導體組件的模式及功率。

所述光伏板單元下方的屋頂開設出風口，出風口處設有排風風機。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在以下幾方面：

(1)通過光伏板單元和半導體組件，能有效調節室內的溫度，且通過功率控制器和溫度計的共同作用，可以自動切換模式，使得夏天吹冷風，冬天吹熱風，自動化程度高；

(2)本系統可以實現清潔無污染地工作，所有設備的工作不會對環境產生不利影響，系統工作無需消耗外界能量。

附圖說明

圖1為本發明的連接示意圖；

圖2為本發明半導體片的結構示意圖；

圖3為夏季制冷時室內外空氣流動的示意圖；

圖4為冬季制冷時室內外空氣流動的示意圖。

其中，1為半導體組件，2為光伏板單元，3為進風風機，4為進風口，5為出風口，6為出風風機，7為光伏控制逆變器，8為蓄電池，9為功率控制器，10為溫度計，11為空氣流道，12為支架，13為半導體片，14為導熱硅脂，15為固定卡箍，16為翅片，17為冷氣流，18為熱氣流。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

一種屋頂光伏/半導體溫度調節系統，其結構如圖1所示，系統由半導體組件1、光伏板單元2、進風風機3、進風口4、出風口5、出風風機6、光伏控制逆變器7、蓄電池8、功率控制模塊9、溫度計10、空氣流道11、支架12等組成。

半導體組件1和光伏板單元2平行安裝于屋頂，與屋頂之間預留一定高度，形成空氣流道11；組件1位于組件2的下方；其中半導體組件的制冷、制熱可根據需要進行轉換，以滿足不同的建筑負荷要求。

在屋頂上開進風口4、出風口5，并在相應的氣體口安裝進風風機3和出風風機6；

光伏板單元2通過光伏控制逆變器6與蓄電池7連接；半導體組件1、進風風機3和出風風機6與蓄電池7連接，由蓄電池7提供所需電能；

溫度計9與功率控制模塊8連接；

功率控制模塊8與半導體組件1、進風風機3和出風風機6連接，通過比較與設定值之間的偏差來調節半導體組件1、進風風機3和出風風機6的功率大小；

其中，半導體組件1的結構如圖2所示，半導體組件1由半導體片13、翅片16、導熱硅脂14、固定卡箍15等組成。導熱硅脂14具有高的導熱率，具有較小的導熱熱阻；翅片16可增強空氣的對流換熱面積，提高對流換熱系統；由于導熱硅脂14為液態粘性物質，因此模塊化時需要在外面增加固定卡箍15。此結構的半導體組件1具有較小的熱阻，同時結構比較簡單、可靠。半導體組件1的構成可根據蓄電池的電壓、用戶制冷/制熱負荷通過合適的串并聯構成。

系統基本工作流程如下：光伏板單元2吸收太陽輻照，經光伏控制逆變器6給蓄電池7充電；功率控制模塊8通過比較溫度計9的值與設定值的大小，調節半導體組件1、進風風機3和出風風機6的功率，直至溫度達到設定要求。

春秋季節無制冷及供暖需求時，只需將風進出口4、出風口5關閉即可，同時關閉半導體組件1的供電。系統此時只具備光伏發電功能。蓄電池7中的電能可通過光伏控制逆變器6轉變成交流電供家庭使用。

圖3、圖4分別是夏季制冷及冬季采暖時室內外空氣的流動示意圖，決定著半導體組件1和光伏板單元2的相對位置關系。無論是夏季還是冬季室內的空氣流動形式基本一致，都是下進上出。因此，主要是考慮室外空氣的流動形式。

夏季工作模式時，此時半導體組件1的制冷面朝向室內，制熱面朝外；冷氣流17通過進風風機、進風口4進入室內給房間制冷，室內空氣從出風口5排出進入空氣流道11；室外側，熱氣流18由于溫度高于環境溫度，空氣密度變小，周圍的環境冷空氣在重力的重力下會迫使熱氣流18向上流動。因此，夏季模式時，半導體組件1應位于光伏板單元2的上方；若相反的話，則熱氣流18會流行光伏板單元2的表面，使得光伏電池溫度升高，光電效率下降。

冬季工作模式時，此時半導體組件1的制冷面朝外，制熱面朝向室內方向。熱氣流18通過進風風機、進風口4進入室內給房間供暖，室內空氣從出風口5排出進入空氣流道11；室外側，冷氣流17由于溫度低于環境溫度，空氣密度變大，在重力的作用下會朝下流動，冷氣流流經光伏板單元2可進一步降低光伏組件的溫度，提高其光電效率。因此冬季時，半導體組件1也應位于光伏板單元2的上方。