幕墻集成式空氣能太陽能集熱器
作者：西班牙Tecnalia的Roberto Garay和Julen Astudillo
產品描述
簡要概念說明
該系統是氣動太陽能集熱器，旨在集成到建筑物外墻的不透明表面中。它由一個玻璃腔構成，該玻璃腔可以收集太陽能，然后將其用于空間加熱應用。
已經開發了該系統的不同變體。被動式太陽能集熱器的變體（圖40）包含多個風門/滾輪，可控制空腔與室外和室內空間的連接，以實現被動的加熱和冷卻效果。在一些變型中，相變材料被并入以創建蓄熱并將太陽熱的使用擴展至深夜。而且，在需要時可以使用外部百葉窗來增加腔室的能力。已開發出一種通氣式變體，用于集成到建筑物的機械通風系統中，以便在主動供暖階段之前對空氣進行預熱。根據集成過程的不同，收集的熱量還可用于基于干燥劑的冷卻過程的（部分）再生。
這個概念是由TECNALIA開發的，其重點是建筑物的圍護結構改造，但也可以應用于新建筑。該系統原本是用來收集太陽能的，但是采用后絕緣材料使得該解決方案也適合將封套升級為最新的建筑能源法規。
圖40.被動式太陽能集熱器的操作方案，顯示為垂直截面。根據冬季，夏季，白天和夜晚的要求，可以使用不同的氣流路徑（用箭頭突出顯示）。
建筑和技術融入信封
集熱器的美觀外觀是整體式玻璃幕墻系統。目前的原型是在鋁中開發的，但是也可以使用其他材料（鋼，復合框架等）。也可以將系統與其他信封元素（例如熱涂層和/或窗戶）集成在一起。
圖41.在制造過程中的空氣驅動太陽能集熱器系統。
融入建筑物：系統與舒適度
被動式太陽能收集器系統通過建筑物壁的直接穿孔而集成在一起，從而使空氣收集器的腔體與建筑物內部空間相連。每個模塊在地面和天花板高度需要四個穿孔（模塊的表面約為2,629x0,869m = 2,28m2）。帶有嵌入式傳感器和執行器的集成控制系統可控制風門。在建筑物內部放置了一個小型控制顯示屏，還可以通過智能手機控制系統。
帶有接口的變型通過管道連接到建筑物，該管道為空氣處理單元（AHU）提供替代供氣，從而允許與建筑物的集中式機械通風系統簡單集成。帶有嵌入式傳感器和執行器的集成控制系統可操作一系列風門，風門可將預熱的空氣引導至AHU的進氣口（由通風機提供動力）或將其驅散到環境中。
因此，減少了建筑物的供暖和制冷負荷，并提供了接近舒適溫度的通風空氣。該系統可立即使用太陽能，無需與液壓回路連接，也無需使用蓄熱器。
圖42.集成到建筑物圍護結構中的系統（KUBIK測試設施中的測試設置）。
SWOT分析
長處
弱點
- 非玻璃/金屬表面的建筑物的建筑集成性需要改進
- 在某些變型中，它需要與空氣處理單元連接（可能不適用于所有建筑物）
- 在某些變體中，它需要與建筑物內部連接
機會
- 它正處于將可再生能源整合到建筑物改造活動中的強勁市場趨勢之內
- 未來法規的變化將要求將太陽能系統集成到建筑圍護結構中，以滿足NZEB的要求
威脅
- 市場和法規仍然側重于附加的可再生能源，對信封式可再生能源系統了解不足
- 從中長期來看，其他可再生能源技術（如光伏）可能會更具成本競爭力
- 住宅市場對能源效率的意識仍然有限
得到教訓
- 該系統導致了南面外立面大量的太陽熱能收集。
- BIST系統需要高度集成的開發，其中包括來自不同背景的專業人員。
- 全面的實驗導致了早期檢測和糾正故障。
- 故障模式分析導致改進的設計以及更好的操作和維護程序。
進一步閱讀
Garay Martinez，R.，Astudillo Larraz，J.，立面集成玻璃空氣太陽能集熱器的性能評估，Energy Procedia 115（2017），353-360，https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.05。 032
