專利名稱：太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置，是一種在 建筑坡屋頂上的帶有太陽能空氣集熱與熱水集熱功能的復(fù)合屋面裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的建筑屋面裝置均為純粹的建筑構(gòu)部件，用于建筑物頂面上的防風(fēng)、 防雨及隔熱保溫。而現(xiàn)有的太陽能空氣集熱器和太陽能熱水集熱器，種類繁多， 盡管形式各異，但都是做成一組獨立的器材，放置在建筑物屋頂之上，只同其 所在的建筑物產(chǎn)生構(gòu)造上的聯(lián)系，它們同其所在的建筑物沒有進行同時設(shè)計、 同時建造，因此它們同建筑物之間很難取得各個方面的協(xié)調(diào)，甚至在某種情況 下破壞了建筑物的原設(shè)計意圖，而使建筑物的業(yè)主、設(shè)計師難以接受。也有少 數(shù)太陽能空氣集熱器和太陽能熱水集熱器，比較巧妙地同其所在的建筑物進行 同時設(shè)計、同時建造，也能同建筑物之間取得各個方面的協(xié)調(diào)，但是沒有把太 陽能空氣集熱器和太陽能熱水集熱器同建筑物的屋面構(gòu)件進行同時設(shè)計、同時 建造，成為建筑物屋面的一種有機構(gòu)件，甚至直接成為一種特殊的屋面板，于 是，它們在建造過程中難以解決建筑標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化方面的一系列問題。
另外，放置在屋面板上的太陽能空氣集熱器和太陽能熱水集熱器的面積不 能過大，其集熱路線較單一， 一般為垂直進出通道，并且集熱路線較短，所以 使得進入集熱器內(nèi)的空氣集熱效果差，產(chǎn)生熱空氣的熱量不足，難以滿足高緯 度地區(qū)在寒冷季節(jié)里的供暖需要和熱水需求。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽能空氣集熱與 熱水集熱復(fù)合屋面裝置，能實現(xiàn)太陽能空氣集熱與熱水集熱的構(gòu)造同建筑物的 構(gòu)造完全徹底的一體化，能同時設(shè)計、同時建造，并且集熱效果好，產(chǎn)生熱空 氣的熱量大，能滿足絕大多數(shù)地區(qū)在寒冷季節(jié)里的供暖需要和熱水需求。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是
一種太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置，將太陽能空氣集熱構(gòu)件、 熱水集熱構(gòu)件與建筑物的坡屋面合為一體。建筑物的坡屋面包括屋面板及支撐
屋面板的屋架；太陽能空氣集熱構(gòu)件由豎向凸形龍骨、橫向龍骨、保溫層、太 陽能空氣集熱層、玻璃層、空氣進口及空氣出口組成；太陽能熱水集熱構(gòu)件包 括太陽能熱水集熱板、進水管和出水管。在屋面板上交錯固定布置若干突出屋 面的豎向凸形龍骨和橫向龍骨，圍成一個留有空氣進口的集熱區(qū)域，其中豎向 凸形龍骨布置在屋面板的兩邊和中間，豎向凸形龍骨的低臺階與橫向龍骨同高， 共同支撐太陽能空氣集熱層，太陽能熱水集熱板設(shè)在太陽能空氣集熱層上并部 分覆蓋太陽能空氣集熱層，太陽能熱水集熱板兩端的進水管和出水管穿透太陽 能空氣集熱層、保溫層和屋面板連通建筑物內(nèi)部的供水管路。玻璃層蓋于太陽 能空氣集熱層及太陽能熱水集熱板上，由豎向凸形龍骨的高臺階支撐；屋面板 與集熱層之間的空間構(gòu)成能夠密閉的空氣集熱室，空氣集熱室的四周及底面鋪 設(shè)保溫層；空氣集熱室相對空氣進口的另一端設(shè)置空氣出口，空氣出口穿透保 溫層和屋面板與建筑物內(nèi)部的空氣集熱管道相通。
本實用新型中，豎向凸形龍骨和橫向龍骨的長短及設(shè)置決定了空氣集熱路 線的長短和集熱效果。保溫層為保證空氣集熱效果而設(shè)。太陽能空氣集熱層所 采用的集熱介質(zhì)材料品種、厚度數(shù)量和分層狀況，決定了集熱效果的高低。玻 璃層采用透明的玻璃或有機物成型，保護太陽能空氣集熱層的正常運行，并經(jīng) 得起對屋面的踩踏和擊打。太陽能熱水集熱板部分覆蓋了太陽能空氣集熱層， 與太陽能空氣集熱層分別完成熱水集熱和空氣集熱功能。
實際使用中可以根據(jù)建筑物所處的地理位置和集熱的需要，在建筑物向陽 的坡屋面上，局部或全部地實施本實用新型，使得局部屋面或整個屋面都成為 太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置。建筑物的室外空氣，通過太陽能空 氣集熱復(fù)合屋面裝置的空氣進口引入，進到太陽能空氣集熱層以下的空氣集熱 室，由于接受太陽能輻射而使太陽能集熱介質(zhì)的溫度升高，加熱了集熱介質(zhì)上 下周圍的空氣，導(dǎo)致集熱層和保溫層之間的空氣集熱室內(nèi)的空氣溫度也隨之相 應(yīng)升高，熱空氣從空氣出口引出，導(dǎo)入建筑物內(nèi)部的空氣集熱管道。 由于采用了上述方案，本實用新型同現(xiàn)有的技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是
1、 能實現(xiàn)太陽能空氣集熱與熱水集熱構(gòu)件同建筑物屋面的一體化，使得太 陽能空氣集熱與熱水集熱裝置的設(shè)置能保留原建筑物的設(shè)計意圖，不會造成建 筑物的造型變化。
2、 可以根據(jù)所需要熱量的多少，盡可能大面積地設(shè)置本實用新型太陽能空 氣集熱復(fù)合屋面裝置，充分利用太陽能，保證和提高空氣集熱效果。
3、 可以靈活地布置和建造太陽能空氣集熱裝置的功能構(gòu)造，減少或加長集 熱空氣的流動路線，可以控制和調(diào)節(jié)空氣同集熱介質(zhì)的接觸，獲得向建筑物內(nèi) 解決冬季供暖所需要的熱量。
4、 同單獨制作太陽能空氣集熱板和太陽能熱水集熱板，然后放置在建筑物 的屋面上的方法相比較，本實用新型可以降低建設(shè)費用，同時減少對建筑物屋 面的占用，同時為熱水集熱提供了輔助熱量。
5、 建筑師可以按照設(shè)計用途比較自由地進行建筑設(shè)計，選擇不同的屋面劃 分和風(fēng)格；并可以在建筑物的建造階段， 一氣呵成，完成整個太陽能空氣集熱 復(fù)合屋面裝置的建設(shè)。


圖1是本實用新型太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置結(jié)構(gòu)的剖面示 意圖。
圖1中，l為屋面板，2為屋架，3為豎向凸形龍骨，4為橫向龍骨，5為保 溫層，6為太陽能空氣集熱層，7為玻璃層，10為太陽能熱水集熱板，11為進 水管，12為出水管。
圖2是本實用新型太陽能空氣集熱復(fù)合屋面裝置中龍骨的平面布置及太陽 能熱水集熱板IO的位置示意圖。
圖2中，l為屋面板，3為豎向凸形龍骨，4為橫向龍骨，8為空氣進口， 9 為空氣出口， IO為太陽能熱水集熱板，ll為進水管，12為出水管。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步描述。
本實用新型設(shè)計提供的太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置將太陽能 空氣集熱構(gòu)件、熱水集熱構(gòu)件與建筑物的坡屋面合為一體，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。 其中，建筑物的坡屋面包括屋面板1及支撐屋面板的屋架2;太陽能空氣集熱構(gòu) 件包括豎向凸形龍骨3、橫向龍骨4、保溫層5、太陽能空氣集熱層6及玻璃層 7;太陽能熱水集熱構(gòu)件包括太陽能熱水集熱板IO、進水管11和出水管12。在 屋面板1上交錯固定布置若干突出屋面的豎向凸形龍骨3和橫向龍骨4，圍成一 個留有空氣進口的集熱區(qū)域，其中豎向凸形龍骨3布置在屋面板1的兩邊和中 間，豎向凸形龍骨3的低臺階與橫向龍骨4同高，共同支撐太陽能空氣集熱層6。 太陽能熱水集熱板10設(shè)在太陽能空氣集熱層6上并部分覆蓋太陽能空氣集熱層 6，太陽能熱水集熱板10兩端的進水管11和出水管12穿透太陽能空氣集熱層6、 保溫層5和屋面板1連通建筑物內(nèi)部的供水管路。玻璃層7蓋于太陽能空氣集 熱層6及太陽能熱水集熱板10上，由豎向凸形龍骨3的高臺階支撐。屋面板l 與集熱層6之間的空間構(gòu)成能夠密閉的空氣集熱室，空氣集熱室的四周及底面 鋪設(shè)保溫層5。
圖2給出了本實用新型中豎向凸形龍骨3、橫向龍骨4的平面布置，以及太 陽能熱水集熱板10的位置示意。圖2中未畫出太陽能空氣集熱層和玻璃層。如 圖2所示，在屋面板1上交錯固定布置若干豎向凸形龍骨3和橫向龍骨4，圍成 一個集熱區(qū)域并留有空氣進口 8，其中豎向凸形龍骨3布置在屋面板1的兩邊和 中間，豎向凸形龍骨3的低臺階與橫向龍骨4用以共同支撐太陽能空氣集熱層， 豎向凸形龍骨3的高臺階則用以支撐玻璃層。太陽能熱水集熱板10設(shè)在太陽能 空氣集熱層上并部分覆蓋太陽能空氣集熱層，太陽能熱水集熱板10兩端的進水 管11和出水管12連通建筑物內(nèi)部的供水管路。屋面板1與集熱層6之間的集 熱區(qū)域空間構(gòu)成能夠密閉的空氣集熱室，與空氣進口 8相對的另一端設(shè)置空氣 出口 9，空氣出口 9穿透保溫層和屋面板與建筑物內(nèi)部的空氣集熱管道相通。
本實用新型中，所述突出屋面的豎向凸形龍骨3，可以根據(jù)屋面板的情況決 定材質(zhì)，或與屋面板同時為混凝土澆注，或采用其它材料與屋面板固定在一起。
所述橫向龍骨4可采用較為輕質(zhì)的材料制成，只要能夠固定在屋面板1上， 又有足夠的強度能夠支撐集熱層6即可。所述保溫層5是為防止空氣集熱的熱量向屋面板傳導(dǎo)損失而設(shè)。
所述太陽能空氣集熱層6的集熱介質(zhì)，可采用鐵、銅、鉬、錳等合金材料， 做成板狀或多層網(wǎng)狀、表面涂黑色敷料，是空氣集熱的主要構(gòu)件。太陽能空氣 集熱層6的高度為1. 5 2. 5厘米，與豎向凸形龍骨3的高臺階的高度對應(yīng)。
相應(yīng)的，空氣集熱室的高度與豎向凸形龍骨3低臺階的高度以及橫向龍骨4 的高度對應(yīng)，為3.5-4.5厘米。
所述玻璃層7可采用4毫米厚的鋼化玻璃，也可采用透明有機玻璃，寬度 為50-90厘米，與市售玻璃尺寸相對應(yīng)。玻璃層7保護太陽能空氣集熱層的正 常運行，并經(jīng)得起對屋面的踩踏和擊打。
本實用新型中，豎向凸形龍骨3的長短，決定了空氣集熱路線的長短，根 據(jù)建筑物所處的地球緯度、所處地點的氣候狀況和建筑物保持冬季采暖集熱的 需要，從而選定豎向凸形龍骨3的長短。橫向龍骨4的長短及設(shè)置也同樣決定 了空氣流動的路線長短和集熱效果，應(yīng)該根據(jù)集熱要求和空氣流動阻力計算進 行設(shè)定。豎向凸形龍骨3及橫向龍骨4的設(shè)置最終決定了太陽能空氣集熱復(fù)合 屋面裝置的面積和形狀。
保溫層5為保證空氣集熱效果而設(shè)，其隔熱性能和材料導(dǎo)熱系數(shù)決定了它 的厚度；太陽能空氣集熱層6是整個太陽能空氣集熱復(fù)合屋面裝置的核心要件， 能否取得集熱效果，取決于集熱層所采用的集熱介質(zhì)材料品種、厚度數(shù)量和分 層狀況。建筑物外的空氣只能從空氣進口 8進入空氣集熱室，集熱后的空氣只 能從空氣出口 9離開，導(dǎo)入集熱空氣管道。玻璃層7蓋住太陽能空氣集熱層6 和太陽能熱水集熱板10，保持相對的密閉，采用透明的玻璃或有機物成型，不 遮擋太陽光的輻射，牢固而能耐溫、防風(fēng)、放水、抗震、抗擊和抗雹；空氣進 口 8用橫龍骨制成，留空口的大小和形狀，視熱量集熱、空氣流通路線和流速 等條件計算而定；空氣出口 9是穿透保溫層和屋面板的空洞，大小和形狀應(yīng)按 照熱量集熱、空氣流通路線和流速等條件以及空氣集熱管道的銜接而定。太陽 能熱水集熱板10，可采用鐵、銅、鉬、錳等合金材料作為集熱介質(zhì)，做成板狀 水箱、表面涂黑色敷料；進水管11和出水管12則根據(jù)流量決定管徑。
本實用新型太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置的工作原理和使用過 程是可以根據(jù)建筑物所處的地球緯度、所處地點的氣候狀況和建筑物保持冬 季采暖集熱的需要，在建筑物向陽的坡屋面上，局部或全部地實施本實用新型， 使得局部屋面或整個屋面都成為太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置。建 筑物的室外空氣，通過太陽能空氣集熱復(fù)合屋面裝置下面的進空氣口 8引入， 進到太陽能空氣集熱層6以下的空氣集熱室，由于接受太陽能輻射而使太陽能 空氣集熱介質(zhì)的溫度升高，加熱了集熱介質(zhì)上下周圍的空氣，導(dǎo)致集熱介質(zhì)和 保溫層之間的空氣集熱室內(nèi)的空氣溫度也隨之相應(yīng)升高，從出空氣口 9引出， 導(dǎo)入建筑物內(nèi)部的空氣集熱管道。進水管11內(nèi)的水流進太陽能熱水集熱板10， 由于接受太陽能輻射而使太陽能熱水集熱板集熱介質(zhì)的溫度升高，加熱了太陽 能熱水集熱板內(nèi)的水而成為熱水，再經(jīng)出水管12流出，向建筑物內(nèi)提供熱水。
權(quán)利要求1、一種太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置，其特征在于將太陽能空氣集熱構(gòu)件、熱水集熱構(gòu)件與建筑物的坡屋面合為一體；建筑物的坡屋面包括屋面板(1)及支撐屋面板的屋架(2)；太陽能空氣集熱構(gòu)件由豎向凸形龍骨(3)、橫向龍骨(4)、保溫層(5)、太陽能空氣集熱層(6)、玻璃層(7)、空氣進口(8)及空氣出口(9)組成；太陽能熱水集熱構(gòu)件包括太陽能熱水集熱板(10)、進水管(11)和出水管(12)；在屋面板(1)上交錯固定布置若干突出屋面的豎向凸形龍骨(3)和橫向龍骨(4)，圍成一個留有空氣進口(8)的集熱區(qū)域，其中豎向凸形龍骨(3)布置在屋面板(1)的兩邊和中間，豎向凸形龍骨(3)的低臺階與橫向龍骨(4)同高，共同支撐太陽能空氣集熱層(6)，太陽能熱水集熱板(10)設(shè)在太陽能空氣集熱層(6)上并部分覆蓋太陽能空氣集熱層(6)，太陽能熱水集熱板(10)兩端的進水管(11)和出水管(12)連通建筑物內(nèi)部的供水管路；玻璃層(7)蓋于太陽能空氣集熱層(6)及太陽能熱水集熱板(10)上，由豎向凸形龍骨(3)的高臺階支撐屋面板(1)與集熱層(6)之間的空間構(gòu)成能夠密閉的空氣集熱室，空氣集熱室的四周及底面鋪設(shè)保溫層(5)；空氣集熱室相對空氣進口(8)的另一端設(shè)置的空氣出口(9)穿透保溫層(5)和屋面板(1)與建筑物內(nèi)部的空氣集熱管道相通。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能空氣集熱復(fù)合屋面裝置，其特征在于所述太 陽能空氣集熱層(6)的高度為1.5 2.5厘米，采用合金材料做成板狀或多層網(wǎng) 狀，表面涂黑色敷料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的太陽能空氣集熱復(fù)合屋面裝置，其特征在于所述空氣 集熱室的高度為3. 5-4.5厘米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能空氣集熱復(fù)合屋面裝置，其特征在于所述玻璃 層(7)采用鋼化玻璃或透明有機玻璃構(gòu)成，寬度為50-90厘米。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能空氣集熱與熱水集熱復(fù)合屋面裝置，將太陽能空氣集熱構(gòu)件、熱水集熱構(gòu)件與建筑物的坡屋面合為一體。在建筑物的屋面板上交錯布置若干突出屋面的豎向凸形龍骨和橫向龍骨，圍成一個留有空氣進口的集熱區(qū)域，其中豎向凸形龍骨的低臺階與橫向龍骨共同支撐太陽能空氣集熱層，太陽能熱水集熱板設(shè)在太陽能空氣集熱層上，玻璃層蓋于太陽能空氣集熱層及太陽能熱水集熱板上，由豎向凸形龍骨的高臺階支撐；屋面板與集熱層之間的空間構(gòu)成空氣集熱室，空氣集熱室的四周及底面鋪設(shè)保溫層。本實用新型實現(xiàn)太陽能空氣集熱、熱水集熱與建筑的一體化，保證建筑物的整體協(xié)調(diào)，具有集熱效果好、節(jié)減建設(shè)費用的優(yōu)點。
文檔編號E04D11/00GK201007061SQ200720067298
公開日2008年1月16日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者焱 劉, 策 劉, 劉彬彬, 強 潘, 秦運華 申請人:上海環(huán)科建筑科技有限公司