[发明专利]一种光伏一体化ETFE气枕建筑

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏一体化ETFE气枕建筑，属于建筑工程技术领域。

背景技术

光伏一体化建筑(BIPV)技术是近10年诞生的一种新建筑技术，具体是将光伏发电技术与建筑技术进行有机融合，利用太阳能这种绿色能源，减少热量排放。但是，传统的光伏一体化建筑技术采用刚性光伏电池应用到刚性结构屋顶，如小型的民用住宅、大型的公共建筑(机场航站楼、展览馆、高铁站房)等。

ETFE气枕是近10年发展起来的一种新型充气膜建筑，主要应用于体育场馆(如“水立方”)等。由于ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜热阻值低，具有95%以上透光率；因此，在充分享受阳光的同时也带来了建筑热设计的难题：夏天热、冬天冷，而采用空调却导致能耗升高。

经过对现有技术的检索发现，王双军、陈先明著的“水立方ETFE充气膜结构技术”(化学工业出版社，2010.2)研究介绍了ETFE充气膜系统集成技术，该技术包括ETFE充气膜建筑、结构、充气系统、制作与施工等。王凯著的“ETFE充气膜结构设计方法与ETFE薄膜特性研究”(上海交通大学硕士学位论文，2010.11)研究介绍了ETFE充气膜结构设计方法、压力控制系统设计原理与设备选择、ETFE气枕高温交变试验以及ETFE薄膜材料性能力学试验。沈辉、曾祖勤著的“太阳能光伏发电技术”(北京：化学工业出版社，2005)介绍了太阳能光伏发电的原理、系统构成和应用等。周南著的“柔性薄膜太阳能电池力学性能及其在膜结构中的应用研究”(浙江大学硕士学位论文，2010.1)研究介绍了薄膜光伏太阳能电池应用张拉膜结构的技术、试验和分析。陈建著的“空间结构屋面太阳能应用及光伏屋面板开发研究”(浙江大学硕士学位论文，2008.3)研究介绍了光伏电池应用于大跨空间结构屋面的技术。

发明内容

有鉴于现有技术之间的弱结合性，本发明提供一种将ETFE气枕与柔性薄膜光伏相结合的新型光伏一体化ETFE气枕建筑。其目的在于针对现有ETFE气枕技术、光伏一体化建筑技术未涉及的技术领域和技术不足；利用薄膜光伏电池产生电供气枕系统使用和建筑本身使用；同时，利用ETFE透光、薄膜电池半透光的特性，实现采光和防热。因此，本发明的建筑体系可以满足零能耗要求，符合可持续建筑概念。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，具体地，在利用ETFE气枕作为屋面围护建筑透光建筑效果之际，同时也增加其热阻和降低能耗。本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑利用光伏发电新技术，可广泛应用于工业与民用建筑的屋顶和立面。

本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的：

一种新型光伏一体化ETFE气枕建筑，包括三层ETFE气枕薄膜、柔性薄膜太阳能电池阵列、第一压力控制单元、第二压力控制单元、太阳能控制器、中央控制系统、支撑结构。

其中，所述三层ETFE气枕薄膜为上层ETFE气枕薄膜、中间层ETFE气枕薄膜和下层ETFE气枕薄膜。三层ETFE气枕薄膜依次相互连接成为具有两个气室的ETFE气枕；具体地，上层ETFE气枕薄膜连接中层ETFE气枕薄膜形成第一气室，下层ETFE气枕薄膜连接中层ETFE气枕薄膜形成第二气室。两个气室分别与第一压力控制单元、第二压力控制单元相连，并由第一压力控制单元、第二压力控制单元分别控制其气室压力。

在本发明的具体技术方案中，柔性薄膜太阳能电池铺设在中间层ETFE气枕薄膜上面，且柔性薄膜太阳能电池连接成柔性薄膜太阳能电池阵列，并连接到太阳能控制器。优选地，柔性薄膜太阳能电池阵列与中间层ETFE气枕薄膜采用鸡眼锁扣连接。

在本发明的较佳实施方式中，柔性薄膜太阳能电池为不锈钢基底薄膜太阳能电池、聚酰亚胺基底等薄膜太阳能电池。更优选地，柔性薄膜太阳能电池阵列布置为纵阵列、横阵列、纵横阵列或辐射阵列。

在本发明中，优选地，ETFE气枕为平面矩形、方形、菱形或圆形。

本发明所述的ETFE气枕的周边与支撑结构相连接。优选地，本发明的支撑结构为钢结构、铝合金材料。

在本发明的光伏一体化ETFE气枕建筑中，中央控制系统与太阳能控制器相连接，且中央控制系统连接第一压力控制单元、第二压力控制单元。

本发明的第一压力控制单元和第二压力控制单元由中央控制系统控制。优选地，第一压力控制单元和第二压力控制单元还各自含有鼓风机、压力传感器、风速仪和控制器。