一种光伏建筑一体化装置

1.本发明涉及光伏一体化技术领域，尤其是涉及一种光伏建筑一体化装置。


背景技术：

2.随着碳达峰、碳中和目标的提出，建筑业减碳、降碳的研究成为热点。中国建筑行业面临普遍的碳排放总量大、用能技术和效率低等问题，光伏与建筑一体化为实现“双碳”目标提供了新的思路。目前，光伏板主要安装在建筑物的屋顶，因屋顶的使用面积小，使得光伏板的发电量有限。而建筑外立面的使用面积明显大于建筑物的屋顶面积，因此如何将光伏技术应用在建筑的外立面上成为了亟待解决的问题。
3.目前，太阳能光伏墙是一种将光伏技术应用到建筑的外立面上的手段，其主要是将光伏板镶嵌或设计进建筑的外墙，从而实现太阳能发电。这种方式虽然拓宽了太阳能光伏发电的应用场所，但存在光伏板因温度过高光电转换效率降低的问题。另外，夏热冬冷地区的建筑南面窗墙面积比相对更大，这就对太阳能光伏墙的使用形成了限制，也降低了建筑外立面的利用率。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种光伏建筑一体化装置，该光伏建筑一体化装置可在不影响建筑采光的前提下对建筑的外立面空间进行尽可能的应用，既能发电又能改善室内的热环境。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光伏建筑一体化装置，包括带窗户的墙体，所述的墙体上设置有光伏机构和垂直绿化机构，所述的光伏机构包括安装在所述的墙体上的光伏安装框架，所述的光伏安装框架内设置有光伏板组件，所述的垂直绿化机构包括设置在所述的光伏安装框架下方的窗框，所述的窗框框设安装在所述的墙体对应窗户的位置上，所述的窗框内可启闭地设置有窗扇，所述的窗扇内设置有用于放置植物的植物放置篮。
6.所述的窗框内设置有两个所述的窗扇，两个所述的窗扇呈向外对开式设置，每个所述的窗扇内设置有所述的植物放置篮。结构简单，打开关闭操作方便。
7.每个所述的窗扇内自上而下并列间隔设置有多个所述的植物放置篮。在不影响采光的前提下，实现对窗框的最大化利用，有利于室内热环境的改善。
8.所述的光伏板组件包括上下并列设置在所述的光伏安装框架内的上光伏板和下光伏板，所述的上光伏板竖向固定设置在所述的光伏安装框架内，所述的下光伏板的上端可转动地安装在所述的光伏安装框架内，所述的下光伏板的外侧部与所述的光伏安装框架对应的内侧部之间设置有风撑机构。下光伏板可转动地安装在光伏安装框架内，使得气流流经的横截面积从大变小，加快了气流的流速，可以为光伏板的背部带来较好的减温效果，风撑机构用于实现下光伏板转动位置的支撑。
9.所述的光伏安装框架包括横向设置的长条状的上安装板，所述的上安装板的两侧
下部分别设置有竖向的侧安装管，两个所述的侧安装管并列间隔设置，两个所述的侧安装管的下部前端通过横向设置的长条状的下安装板相连接。上述光伏安装框架结构简单，制造成本低。
10.所述的光伏安装框架上设置有用于对所述的光伏板组件的外立面进行清理的清洁刷，所述的清洁刷可左右活动地设置在所述的上安装板和所述的下安装板之间，所述的清洁刷的清理部正对所述的光伏板组件的外立面且在清理时与所述的光伏板组件的外立面相接触。通过清洁刷用于对光伏板的外立面进行清洁，可有效提高光伏板的工作效率。
11.所述的清洁刷包括清洁刷本体，所述的清洁刷本体的后端面设置有所述的清理部，所述的清洁刷本体的上端设置有上滚轮，所述的清洁刷本体的下端设置有下滚轮，所述的上安装板的下端面设置有左侧开口的与所述的上滚轮相配合的上滑轨，所述的下安装板的上端面设置有左侧开口的与所述的下滚轮相配合的下滑轨；所述的光伏安装框架的左侧贴合设置有清洁刷装载座，所述的清洁刷装载座上设置有右侧开口的供所述的清洁刷左右滑移的滑移安装腔，所述的滑移安装腔与所述的上滑轨和下滑轨对接，在清洁使用时，使所述的上滚轮嵌设在所述的上滑轨内并沿着所述的上滑轨左右移动，所述的下滚轮嵌设在所述的下滑轨内并沿着所述的下滑轨左右移动。上述清洁刷结构简单，通过上滑轨配合上滚轮、下滑轨配合下滚轮实现清洁刷在光伏安装框架上稳定地左右滑移，从而对光伏板组件的外立面进行较为有效的清洁；在不使用的状态下，清洁刷设置在清洁刷装载座内，实现稳定的定位。
12.所述的上安装板的下端面设置有左侧开口的上限位导向槽，所述的上限位导向槽间隔设置在所述的上滑轨的后方，所述的下安装板的上端面设置有左侧开口的下限位导向槽，所述的下限位导向槽间隔设置在所述的下滑轨的后方，所述的清洁刷本体的上部向上延伸设置有与所述的上限位导向槽相配合的上限位板，所述的清洁刷本体的下部向下延伸设置有与所述的下限位导向槽相配合的下限位板，所述的上限位板位于所述的上滚轮的后方，所述的下限位板位于所述的下滚轮的后方，所述的滑移安装腔的纵向截面呈t型包括自前向后依次设置的前安装腔和后安装腔，所述的后安装腔与所述的上限位导向槽和所述的下限位导向槽对接；在清洁使用时，所述的清洁刷移动到所述的上安装板和所述的下安装板之间，所述的上限位板可左右活动地嵌设在所述的上限位导向槽内，所述的下限位板可左右活动地嵌设在所述的下限位导向槽内，所述的上滚轮嵌设在所述的上滑轨内并沿着所述的上滑轨左右移动，所述的下滚轮嵌设在所述的下滑轨内并沿着所述的下滑轨左右移动。通过上述结构实现清洁刷在不使用时在清洁刷装载座上的稳定安装，以及在使用时能够稳定地在光伏安装框架内左右滑移。
13.所述的滑移安装腔的侧部设置有第一磁铁，所述的清洁刷相对应的左侧部设置有第二磁铁，所述的第一磁铁和所述的第二磁铁磁性相反。通过第一磁铁和第二磁铁的配合实现清洁刷在清洁刷装载座上的更为稳定的定位安装。
14.所述的清洁刷装载座可上下活动地设置在所述的光伏安装框架的左侧部，所述的上安装板向左延伸设置有左延伸部，所述的左延伸部的下端面具有供所述的清洁刷装载座的上部伸入限位安装的限位凹槽，当所述的清洁刷装载座的上部顶端与所述的限位凹槽的顶部内端面贴合时，所述的滑移安装腔与所述的上滑轨、所述的下滑轨、所述的上限位导向槽和所述的下限位导向槽实现对接。需要对清洁刷进行清理时，可将清洁刷装载座下放到
窗户边上，将清洁刷取下，操作较为方便。
15.所述的窗扇可拆卸地安装在所述的窗框内，所述的窗框包括竖向平行且间隔设置的侧支撑杆，两个所述的侧支撑杆的下部通过横向设置的下连接杆相连接，侧安装管为内部具有上下贯通的可用于收纳所述的侧支撑杆的收纳腔的中空管，每个所述的侧支撑杆对应设置在一个所述的侧安装管的下方，所述的侧支撑杆通过第一钢绳卷绕机构实现上升收纳到所述的侧安装管内或下降实现在所述的墙体上的窗户位置的安装。当整个装置安装到墙面上后，为了获得更多的光线，也可将窗扇从窗框上拆卸下来，然后将用于构成窗框的两个侧支撑杆收纳到中空管内，以满足不同的使用需求。
16.所述的光伏安装框架上方设置有喷淋系统。该喷淋系统不仅可在清洁刷清洁光伏板组件的外立面时提供冲洗作用，同时可对植物放置篮中放置的植物进行浇灌。
17.所述的第一钢绳卷绕机构包括第一钢绳卷绕器、第一转换器、第一卷绕钢绳和两根第一支撑钢绳，所述的第一钢绳卷绕器设置在所述的墙体内，每根所述的第一支撑钢绳第一端分别固定安装在一个所述的侧支撑杆上，所述的墙体内对应设置有两个第一支撑滑轮，两个所述的第一支撑滑轮之间设置有第二支撑滑轮，所述的第二支撑滑轮靠近设置在位于左侧所述的第一支撑滑轮的侧部，位于左侧的所述的第一支撑钢绳的第一端向上穿设在对应的所述的侧安装管内并伸入到所述的墙体内绕过对应位置上的一个所述的第一支撑滑轮，位于右侧的所述的第一支撑钢绳的第一端向上穿设在对应的所述的侧安装管内并伸入到所述的墙体内绕过对应位置上的一个所述的第一支撑滑轮后绕过所述的第二支撑滑轮与另一所述的第一支撑钢绳形成竖向并行后分别固定在所述的第一转换器的两端，所述的第一转换器的重心位置与所述的第一钢绳卷绕器之间通过所述的第一卷绕钢绳相连，通过转动所述的第一钢绳卷绕器实现对侧支撑杆的上下活动操作。结构简单，操作方便。
18.所述的清洁刷装载座通过第二钢绳卷绕机构实现上下活动；所述的第二钢绳卷绕机构包括第二钢绳卷绕器、第二转换器、第二卷绕钢绳和两根第二支撑钢绳，所述的第二钢绳卷绕器设置在所述的墙体内，两根所述的第二支撑钢绳左右平行且间隔设置，所述的第二支撑钢绳的第一端固定安装在所述的清洗刷装载座的上端，所述的左延伸部上对应设置有两个第三支撑滑轮，所述的墙体内对应所述的第三支撑滑轮的位置上分别对应设置有两个第四支撑滑轮，每根所述的第二支撑钢绳的第二端向上穿过所述的左延伸部并绕过对应位置上的一个所述的第一滑轮伸入到所述的墙体内绕过对应位置上的一个所述的第四支撑滑轮后，两根所述的第二支撑钢绳的第二端分别固定在所述的第二转换器的两端，所述的第二转换器的重心位置与所述的第二钢绳卷绕器之间通过所述的第二卷绕钢绳相连，通过转动所述的第二钢绳卷绕器实现对清洁刷装载座的上下活动操作。结构简单，操作方便。
19.所述的第一卷绕钢绳和所述的第二卷绕钢绳设置在同一收纳盒内，所述的收纳盒上设置有用于操作所述的第一卷绕钢绳和所述的第二卷绕钢绳转动的把手。实现整体结构的紧凑整齐。
20.整个装置还具有用于控制清洁刷左右活动对光伏板组件的外立面进行清洁的遥控器，清洁刷上设置有太阳能供电板和可充电电池，太阳能供电板用于吸收太阳能并将太阳能转化为电能用于给可充电电池充电，同时左延伸部的限位凹槽的顶部内端面上设置有行程开关，行程开关与遥控器电信号连通，当清洁刷装载座向上活动到位，即滑移安装腔与上滑轨、下滑轨、上限位导向槽和下限位导向槽实现对接，此时清洁刷装载座的顶端与该行
程开关接触使接触信号导通，该信号传导到遥控器，提示遥控器清洁刷已就位，此时通过操纵遥控器就可以操控清洁刷左右移动对光伏板组件的外立面进行清理。实现针对光伏板组件外立面清洁的自动化控制，提高清洁效率。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）通过光伏机构和垂直绿化机构结合，可实现对带窗户的建筑墙体的充分利用，提高建筑外立面的利用率；（2）通过在植物放置篮内放置植物形成的垂直绿化机构，可以改善夏季室内的热环境，缓解热岛效应，提高空气质量，夏季遮阳，冬季不影响采光；（3）光伏机构配合垂直绿化机构，利用植物的蒸腾作用可有效降低光伏板的温度，使得光伏板的工作效率得以有效提高。
附图说明
22.图1为本发明安装在建筑外墙部分的结构示意图；图2为图1中j处的放大结构示意图；图3为本发明中清洁刷的立体结构示意图；图4为本发明安装在建筑内腔部分的结构示意图；图5为本发明中清洁刷装载座的立体结构示意图；图6为本发明中清洁刷在不使用下放状态下的立体结构示意图；图7为图6中k处的放大结构示意图；图8为本发明中下光伏板在转动打开状态下的立体结构示意图；图9为本发明中清洗刷在工作状态下的立体结构示意图；图10为本发明中窗框在收拢状态下的结构示意图。
具体实施方式
23.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
24.如图所示，一种光伏建筑一体化装置，包括带窗户的墙体1，墙体1上设置有光伏机构和垂直绿化机构，光伏机构包括安装在墙体1上的光伏安装框架a1，光伏安装框架a1内设置有光伏板组件，垂直绿化机构包括设置在光伏安装框架a1下方的窗框b1，窗框b1框设安装在墙体1对应窗户的位置上，窗框b1内可启闭地设置有窗扇b2，窗扇b2内设置有用于放置植物的植物放置篮b3。
25.在此具体实施例中，窗框b1内设置有两个窗扇b2，两个窗扇b2呈向外对开式设置，每个窗扇b2内设置有植物放置篮b3。结构简单，打开关闭操作方便。
26.在此具体实施例中，每个窗扇b2内自上而下并列间隔设置有多个植物放置篮b3。在不影响采光的前提下，实现对窗框b1的最大化利用，有利于室内热环境的改善。
27.在此具体实施例中，光伏板组件包括上下并列设置在光伏安装框架a1内的上光伏板a2和下光伏板a3，上光伏板a2竖向固定设置在光伏安装框架a1内，下光伏板a3的上端可转动地安装在光伏安装框架a1内，下光伏板a3的外侧部与光伏安装框架a1对应的内侧部之间设置有风撑机构a4。下光伏板a3可转动地安装在光伏安装框架a1内，使得气流流经的横截面积从大变小，加快了气流的流速，可以为光伏板的背部带来较好的减温效果，风撑机构
a4用于实现下光伏板a3转动位置的支撑。
28.在此具体实施例中，光伏安装框架a1包括横向设置的长条状的上安装板a101，上安装板a101的两侧下部分别设置有竖向的侧安装管a102，两个侧安装管a102并列间隔设置，两个侧安装管a102的下部前端通过横向设置的长条状的下安装板a103相连接。上述光伏安装框架a1结构简单，制造成本低。
29.在此具体实施例中，光伏安装框架a1上设置有用于对光伏板组件的外立面进行清理的清洁刷c，清洁刷c可左右活动地设置在上安装板a101和下安装板a103之间，清洁刷c的清理部c1正对光伏板组件的外立面且在清理时与光伏板组件的外立面相接触。通过清洁刷c用于对光伏板的外立面进行清洁，可有效提高光伏板的工作效率。
30.在此具体实施例中，清洁刷c包括清洁刷本体c2，清洁刷本体c2的后端面设置有清理部c1，清洁刷本体c2的上端设置有上滚轮c3，清洁刷本体c2的下端设置有下滚轮c4，上安装板a101的下端面设置有左侧开口的与上滚轮c3相配合的上滑轨a1011，下安装板a103的上端面设置有左侧开口的与下滚轮c4相配合的下滑轨a1031；光伏安装框架a1的左侧贴合设置有清洁刷装载座d，清洁刷装载座d上设置有右侧开口的供清洁刷c左右滑移的滑移安装腔d1，滑移安装腔d1与上滑轨a1011和下滑轨a1031对接，在清洁使用时，使上滚轮c3嵌设在上滑轨a1011内并沿着上滑轨a1011左右移动，下滚轮c4嵌设在下滑轨a1031内并沿着下滑轨a1031左右移动。上述清洁刷c结构简单，通过上滑轨a1011配合上滚轮c3、下滑轨a1031配合下滚轮c4实现清洁刷c在光伏安装框架a1上稳定地左右滑移，从而对光伏板组件的外立面进行较为有效的清洁；在不使用的状态下，清洁刷c设置在清洁刷装载座d内，实现稳定的定位。
31.在此具体实施例中，上安装板a101的下端面设置有左侧开口的上限位导向槽a1012，上限位导向槽a1012间隔设置在上滑轨a1011的后方，下安装板a103的上端面设置有左侧开口的下限位导向槽a1032，下限位导向槽a1032间隔设置在下滑轨a1031的后方，清洁刷本体c2的上部向上延伸设置有与上限位导向槽a1012相配合的上限位板c5，清洁刷本体c2的下部向下延伸设置有与下限位导向槽a1032相配合的下限位板c6，上限位板c5位于上滚轮c3的后方，下限位板c6位于下滚轮c4的后方，滑移安装腔d1的纵向截面呈t型包括自前向后依次设置的前安装腔d11和后安装腔d12，后安装腔d12与上限位导向槽a1012和所述的下限位导向槽a1032对接；在清洁使用时，清洁刷c移动到上安装板a101和下安装板a103之间，上限位板c5可左右活动地嵌设在上限位导向槽a1012内，下限位板c6可左右活动地嵌设在下限位导向槽a1032内，上滚轮c3嵌设在上滑轨a1011内并沿着上滑轨a1011左右移动，下滚轮c4嵌设在下滑轨a1031内并沿着下滑轨a1031左右移动。通过上述结构实现清洁刷c在不使用时在清洁刷装载座d上的稳定安装，以及在使用时能够稳定地在光伏安装框架a1内左右滑移。
32.在此具体实施例中，滑移安装腔d1的侧部设置有第一磁铁d13，清洁刷c相对应的左侧部设置有第二磁铁（图中未显示），第一磁铁d13和第二磁铁磁性相反。通过第一磁铁d13和第二磁铁的配合实现清洁刷c在清洁刷装载座d上的更为稳定的定位安装。
33.在此具体实施例中，清洁刷装载座d可上下活动地设置在光伏安装框架a1的左侧部，上安装板a101向左延伸设置有左延伸部a1013，左延伸部a1013的下端面具有供清洁刷装载座d的上部伸入限位安装的限位凹槽a1014，当清洁刷装载座d的上部顶端与限位凹槽
a1014的顶部内端面贴合时，滑移安装腔d1与上滑轨a1011、下滑轨a1031、上限位导向槽a1012和下限位导向槽a1032实现对接。需要对清洁刷c进行清理时，可将清洁刷装载座d下放到窗户边上，将清洁刷c取下，操作较为方便。
34.在此具体实施例中，窗扇b2可拆卸地安装在窗框b1内，窗框b1包括竖向平行且间隔设置的侧支撑杆b101，两个侧支撑杆b101的下部通过横向设置的下连接杆b102相连接，侧安装管a102为内部具有上下贯通的可用于收纳侧支撑杆b101的收纳腔的中空管，每个侧支撑杆b101对应设置在一个侧安装管a102的下方，侧支撑杆b101通过第一钢绳卷绕机构实现上升收纳到侧安装管a102内或下降实现在墙体1上的窗户位置的安装。当整个装置安装到墙面上后，为了获得更多的光线，也可将窗扇b2从窗框b1上拆卸下来，然后将用于构成窗框b1的两个侧支撑杆b101收纳到中空管内，以满足不同的使用需求。
35.在此具体实施例中，光伏安装框架a1上方设置有喷淋系统e。该喷淋系统e不仅可在清洁刷c清洁光伏板组件的外立面时提供冲洗作用，同时可对植物放置篮b3中放置的植物进行浇灌。
36.在此具体实施例中，第一钢绳卷绕机构包括第一钢绳卷绕器（图中未显示）、第一转换器f1、第一卷绕钢绳f2和两根第一支撑钢绳f3，第一钢绳卷绕器设置在墙体1内，每根第一支撑钢绳f3第一端分别固定安装在一个侧支撑杆b101上，墙体1内对应设置有两个第一支撑滑轮f4，两个第一支撑滑轮f4之间设置有第二支撑滑轮f5，第二支撑滑轮f5靠近设置在位于左侧第一支撑滑轮f4的侧部，位于左侧的第一支撑钢绳f3的第一端向上穿设在对应的侧安装管a102内并伸入到墙体1内绕过对应位置上的一个第一支撑滑轮f4，位于右侧的第一支撑钢绳f3的第一端向上穿设在对应的侧安装管a102内并伸入到墙体1内绕过对应位置上的一个第一支撑滑轮f4后绕过第二支撑滑轮f5与另一第一支撑钢绳f3形成竖向并行后分别固定在第一转换器f1的两端，第一转换器f1的重心位置与第一钢绳卷绕器之间通过第一卷绕钢绳f2相连，通过转动第一钢绳卷绕器实现对侧支撑杆b101的上下活动操作。结构简单，操作方便。
37.在此具体实施例中，清洁刷装载座d通过第二钢绳卷绕机构实现上下活动；第二钢绳卷绕机构包括第二钢绳卷绕器（图中未显示）、第二转换器g1、第二卷绕钢绳g2和两根第二支撑钢绳g3，第二钢绳卷绕器设置在墙体1内，两根第二支撑钢绳g3左右平行且间隔设置，第二支撑钢绳g3的第一端固定安装在清洗刷装载座的上端，左延伸部a1013上对应设置有两个第三支撑滑轮g4，墙体1内对应第三支撑滑轮g4的位置上分别对应设置有两个第四支撑滑轮g5，每根第二支撑钢绳g3的第二端向上穿过左延伸部a1013并绕过对应位置上的一个第一滑轮伸入到墙体1内绕过对应位置上的一个第四支撑滑轮g5后，两根第二支撑钢绳g3的第二端分别固定在第二转换器g1的两端，第二转换器g1的重心位置与第二钢绳卷绕器之间通过第二卷绕钢绳g2相连，通过转动第二钢绳卷绕器实现对清洁刷装载座d的上下活动操作。结构简单，操作方便。
38.在此具体实施例中，第一卷绕钢绳f2和第二卷绕钢绳g2设置在同一收纳盒h内，收纳盒h上设置有用于操作第一卷绕钢绳f2和所述的第二卷绕钢绳g2转动的把手h1。实现整体结构的紧凑整齐。
39.在此具体实施例中，整个装置还具有用于控制清洁刷c左右活动对光伏板组件的外立面进行清洁的遥控器（图中未显示），清洁刷c上设置有太阳能供电板c8，清洁刷c的内
部设置可充电电池c9，太阳能供电板c8用于吸收太阳能并将太阳能转化为电能用于给可充电电池c9充电，同时左延伸部a1013的限位凹槽a1014的顶部内端面上设置有行程开关（图中未显示），行程开关与遥控器电信号连通，当清洁刷装载座d向上活动到位，即滑移安装腔d1与上滑轨a1011、下滑轨a1031、上限位导向槽a1012和下限位导向槽a1032实现对接，此时清洁刷装载座d的顶端与该行程开关接触使接触信号导通，该信号传导到遥控器，提示遥控器清洁刷c已就位，此时通过操纵遥控器就可以操控清洁刷c左右移动对光伏板组件的外立面进行清理。实现针对光伏板组件外立面清洁的自动化控制，提高清洁效率。