一种新型太阳能自保温复合外墙板 -静态投资回收期1.1年

中国科学家设计出一种太阳能自保温复合外墙板，集太阳能集热板、光伏板和保温板于一体。据称该实验装置的静态投资回收期为1.1年。

中国研究人员提出了一种新型太阳能自保温复合外墙板，用于建筑应用。

该系统将太阳能集热板、光伏板和保温板集成于一体，为室内提供热空气。这是该团队研发的第四代装置，通过全封闭设计和增加光伏板实现了性能提升。

研究团队表示："本研究采用玻璃封装太阳能集热板，并用光伏板取代下部外露的集热板。这种设计减少了热损耗，并为太阳能墙系统风扇供电。复合外墙板采用模块化设计，可适配不同立面窗体和柱体尺寸，最大化利用立面面积。"

该设计的首层为内抹灰层，随后是150毫米厚的蒸压加气混凝土板，接着是30毫米岩棉板保温层和80毫米空气层。之后安装36度倾角的热能集热器，由涂覆高导热率吸热涂层的钢板或铝板构成，板上开有大量微孔。

研究人员解释称，首次采用市电驱动热空气泵入需供暖房间，并整合光伏板。利用模块的小部分面积驱动排热风扇。根据房间供暖需求和换气率设计的进风口位于光伏板两侧，这些进风口配备防尘滤网以确保通过集热板的室外空气得到净化。

完成设计后，团队使用Fluent软件进行仿真模拟。分别在冬季和夏季晴天模拟9小时，测量出风口温度。此外，实验装置于2024年12月4日、7日和8日在中国青岛某开放区域进行实测。

"光伏供电系统采用12V、转速4500rpm、最大风量约35.963m³/h的风扇，由720mm×540mm单晶60W 18V光伏板、12V控制器和两块12AH蓄电池供电。"研究团队说明，"太阳能集热板采用带0.5-3mm换热孔（开孔率0.1%-10%）的2mm钢板。"

模拟显示：冬季晴天出风口平均温升41.33℃，较部分外露配置提高20.1℃，较全外露配置提高22.55℃；夏季晴天平均温升54.33℃，较部分外露配置提升21.77℃。

实测数据显示，三个测试日的平均温升分别为41.23℃、40.93℃和40.88℃，与模拟值41.33℃高度吻合。"实验数据与模拟结果在整体趋势上呈现良好一致性。"研究人员强调。

研究结论指出："该复合外墙板节能效果显著，经计算建筑热负荷与采暖煤耗显示节能率达65.47%，静态投资回收期1.1年。改造后的复合外墙板可设计为模块化单元，适用于装配式建筑，兼容钢结构、钢筋混凝土框架、木结构等多种体系。"

该成果发表在《建筑研究前沿》期刊"太阳能供暖复合外墙板的优化设计与热性能研究"论文中，由山东科技大学与山东建筑大学联合完成。