幕墙集成式空气能太阳能集热器
作者：西班牙Tecnalia的Roberto Garay和Julen Astudillo
产品描述
简要概念说明
该系统是气动太阳能集热器，旨在集成到建筑物外墙的不透明表面中。它由一个玻璃腔构成，该玻璃腔可以收集太阳能，然后将其用于空间加热应用。
已经开发了该系统的不同变体。被动式太阳能集热器的变体（图40）包含多个风门/滚轮，可控制空腔与室外和室内空间的连接，以实现被动的加热和冷却效果。在一些变型中，相变材料被并入以创建蓄热并将太阳热的使用扩展至深夜。而且，在需要时可以使用外部百叶窗来增加腔室的能力。已开发出一种通气式变体，用于集成到建筑物的机械通风系统中，以便在主动供暖阶段之前对空气进行预热。根据集成过程的不同，收集的热量还可用于基于干燥剂的冷却过程的（部分）再生。
这个概念是由TECNALIA开发的，其重点是建筑物的围护结构改造，但也可以应用于新建筑。该系统原本是用来收集太阳能的，但是采用后绝缘材料使得该解决方案也适合将封套升级为最新的建筑能源法规。
图40.被动式太阳能集热器的操作方案，显示为垂直截面。根据冬季，夏季，白天和夜晚的要求，可以使用不同的气流路径（用箭头突出显示）。
建筑和技术融入信封
集热器的美观外观是整体式玻璃幕墙系统。目前的原型是在铝中开发的，但是也可以使用其他材料（钢，复合框架等）。也可以将系统与其他信封元素（例如热涂层和/或窗户）集成在一起。
图41.在制造过程中的空气驱动太阳能集热器系统。
融入建筑物：系统与舒适度
被动式太阳能收集器系统通过建筑物壁的直接穿孔而集成在一起，从而使空气收集器的腔体与建筑物内部空间相连。每个模块在地面和天花板高度需要四个穿孔（模块的表面约为2,629x0,869m = 2,28m2）。带有嵌入式传感器和执行器的集成控制系统可控制风门。在建筑物内部放置了一个小型控制显示屏，还可以通过智能手机控制系统。
带有接口的变型通过管道连接到建筑物，该管道为空气处理单元（AHU）提供替代供气，从而允许与建筑物的集中式机械通风系统简单集成。带有嵌入式传感器和执行器的集成控制系统可操作一系列风门，风门可将预热的空气引导至AHU的进气口（由通风机提供动力）或将其驱散到环境中。
因此，减少了建筑物的供暖和制冷负荷，并提供了接近舒适温度的通风空气。该系统可立即使用太阳能，无需与液压回路连接，也无需使用蓄热器。
图42.集成到建筑物围护结构中的系统（KUBIK测试设施中的测试设置）。
SWOT分析
长处
弱点
- 非玻璃/金属表面的建筑物的建筑集成性需要改进
- 在某些变型中，它需要与空气处理单元连接（可能不适用于所有建筑物）
- 在某些变体中，它需要与建筑物内部连接
机会
- 它正处于将可再生能源整合到建筑物改造活动中的强劲市场趋势之内
- 未来法规的变化将要求将太阳能系统集成到建筑围护结构中，以满足NZEB的要求
威胁
- 市场和法规仍然侧重于附加的可再生能源，对信封式可再生能源系统了解不足
- 从中长期来看，其他可再生能源技术（如光伏）可能会更具成本竞争力
- 住宅市场对能源效率的意识仍然有限
得到教训
- 该系统导致了南面外立面大量的太阳热能收集。
- BIST系统需要高度集成的开发，其中包括来自不同背景的专业人员。
- 全面的实验导致了早期检测和纠正故障。
- 故障模式分析导致改进的设计以及更好的操作和维护程序。
进一步阅读
Garay Martinez，R.，Astudillo Larraz，J.，立面集成玻璃空气太阳能集热器的性能评估，Energy Procedia 115（2017），353-360，https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.05。 032
