專利名稱：用于外墻面的選擇性太陽(yáng)能隧道的制作方法
用于外墻面的選擇^:陽(yáng)能, 駄領(lǐng)域本發(fā)明涉及^ 會(huì)^頁(yè)域，尤其是涉及一種用于外墻面的選擇^:陽(yáng)獸,。
背景技術(shù)：
隨著人類居住環(huán)境要求的不斷提高，纖貌也呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。腿國(guó)家統(tǒng)計(jì)資料 顯示，，會(huì)嫩可占國(guó)家總會(huì)繼的四分之一SH分之一，因此^1 能mi:了各國(guó)ii5^和學(xué)者 的議事日程。西方aii國(guó)家大^^開展皿節(jié)能已,了三十多年，如今高^(guò)t^、低旨^ft宅已相對(duì) 普遍，歐洲已^j世界上居住品質(zhì)最高、最科學(xué)的地區(qū)。同時(shí)西方m國(guó)家的皿節(jié)能內(nèi)容一直 在不斷魏最初強(qiáng)調(diào)^mU能，后來(lái)又強(qiáng)調(diào)在離中鵬能源、M^,損失，上t^己90制戈 重點(diǎn)為提!^t中的艙源荊用率。駄21魅己后^1 能的主要內(nèi)容是離能源的可搟賣性。 我國(guó)的經(jīng)濟(jì)aM—皿取以資源高消費(fèi)和犧牲環(huán)境為代價(jià)的禾MM增長(zhǎng)模式，^TM魏域與西 方腿國(guó)家相比有很媳巨。隨^^來(lái)我國(guó)能源供應(yīng)短缺問(wèn)題日益凸顯、能源^W斷提高， ^CU能問(wèn)題的解決B^杯黎1。禾,太陽(yáng)能斷氐離倉(cāng)嫩的思路早已有之，但駄陽(yáng)能熱禾傭方面仍械一些困難(1) 太陽(yáng)集 ^皿一體化的問(wèn)題不易解決，集賣繊的布置如何與自的夕卜觀良 ^合、 集MI如何實(shí)5I^M靴等一對(duì)U問(wèn)題目前仍需要大量的理論研究和實(shí)踐探索；(2) 駄偏高，目前太陽(yáng)集^^不但3竝于^^J件緲卜制作，而腿要消耗大M^S，由此帶來(lái)的高淋限制了太陽(yáng)能熱利用的規(guī)模；(3) 太陽(yáng)集^&對(duì)太陽(yáng)的吸收沒有選擇性，被動(dòng)sUc陽(yáng)集熱系^a季會(huì)的過(guò)熱的問(wèn)題不易解決，緲卜增加了離f嫩。主動(dòng)式系郷攤以避絲統(tǒng)鋭帶來(lái)的^*進(jìn)一步提高；發(fā)明內(nèi)容財(cái)問(wèn)題:本發(fā)明的目的^JIf共一種便于實(shí)現(xiàn)與離一體化的，在無(wú)ttf5J環(huán)^^污染的剝牛下，大幅度斷氐離會(huì)激，節(jié)約能源，具有特點(diǎn)的用于外墻面的選擇駄陽(yáng)能麟。財(cái)方案本發(fā)明用于外墻面的選擇駄陽(yáng)會(huì)鵬道，由聚集有保溫氣體的聚光體，設(shè)在聚光 體底部的吸嫩和將聚光體密封的透明頂蓋構(gòu)成。臓的聚光體上下內(nèi)表面為接收體^SIt纖,物面，左右兩側(cè)面為垂直平面，聚光體 與透明，的結(jié)合面和與吸M的結(jié)合面為方形;戶皿的聚光體內(nèi)^li物面敷有一MS^，的 鋁膜反^t才料；^M聚光體的方形端口邊長(zhǎng)為20 50nrn; ^ ^&吸皿由 ^和附著在 _1:的吸熱層構(gòu)成；皿吸熱層的豐才料為黑鎳、或黑鉻、或陽(yáng)^gft化鋁。本發(fā)明的有 ^:依據(jù)太陽(yáng)高度角的不同產(chǎn)4^擇性礎(chǔ)，由于^^太陽(yáng)高度角低，陽(yáng)光 入射角小于吸收半角，鵬被鄉(xiāng)MM入太陽(yáng)麟內(nèi)部，難射能被轉(zhuǎn)化為熱能春、夏、t 季，特別是夏季，太陽(yáng)高度角高，陽(yáng)^AIt角遠(yuǎn)大于吸收半角，麟被鋪礎(chǔ)出鵬，不吸收熱量；鵬內(nèi)封裝的氣體可以懶U縦內(nèi)辦n外部的傳熱，這1性在#^可以提高選擇駄陽(yáng)f,的太陽(yáng)集熱效率，夏季可以減小外界對(duì)內(nèi)部的傳熱，形成"冬暖夏涼"的效果。以正午 12時(shí)的最大太陽(yáng)高度角作為吸收半角設(shè)i"H^擇駄陽(yáng)能鵬(Selective Solar Tunnel簡(jiǎn)稱 為SST)，貝唭間太陽(yáng)光的Mt角恒小于吸收半角，因此可保ffi^段時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)鵬都倉(cāng)超噠 選擇駄陽(yáng)麟的吸繊，力口之其內(nèi)部封裝流體的保溫作用，從而超呔陽(yáng)會(huì)採(cǎi)暖的目的。而在 非^Sm除早tt陽(yáng)岡折，'^T時(shí)的高度角外(一般時(shí)間,，M陽(yáng)輻射值也較小)太陽(yáng) 高度角糊每大^t擇M陽(yáng)M的吸收半角，太陽(yáng)，會(huì)mS^面Mlt出選擇^陽(yáng)M， Kit了體至i姑吸繊，糊贓夏季，太陽(yáng)高度角會(huì)很肚升至U—1^:的值，這樣太陽(yáng)鵬4MS 入到選擇駄陽(yáng)麟內(nèi)，力口之其內(nèi)部封裝流體的阻熱作用，可以顯著地防ih^i^溫。選擇駄陽(yáng)會(huì)^t^構(gòu)小巧，開口尺寸通常小于50nm，形成的1 ^構(gòu)可以抑制內(nèi)部氣體的自然對(duì)流， ^>對(duì)流傳熱量。因llt^鵬熱的作用。這"^點(diǎn)在^^可以提高選擇l^陽(yáng)倉(cāng)^t的太陽(yáng)倉(cāng)讓熱效率，夏季可以^>^;得熱。選擇l4i:陽(yáng),內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)ftM運(yùn)動(dòng)部件，^:f賺。 將多^ 駄陽(yáng) ￡陣列^^^^龍央、保溫磚、夕卜墻板勢(shì)卜表面，可以方便、勢(shì)鵬制成 各種選擇性^E^件，劍S^構(gòu)件誠(chéng)的^[物可以在^S駄陽(yáng)能，斷氏甚至完絲，碟 麟負(fù)荷；夏季可以懶u^:接數(shù)陽(yáng)輻射，而且保溫隔熱，從而[^f氐空調(diào)熱負(fù)荷。劍選擇性太陽(yáng)^ts^便于實(shí)現(xiàn)與離一體化，在無(wú)ftfs^凝污染的斜牛下，大巾破斷氐離倉(cāng)嫩，節(jié)約 倉(cāng)繊。


圖1是本發(fā)明的選擇駄陽(yáng)能(13t^構(gòu)主視圖；圖2是本發(fā)明的選^fe^日能^I^構(gòu)左視圖； 圖3是本發(fā)明的選#^陽(yáng)肯^31光學(xué)原理示意圖； 圖4是本發(fā)明的選^ltt陽(yáng)能Piit光學(xué)系統(tǒng)i譜圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例示意圖。圖中1—透明頂蓋，2—聚光體，3—吸 ， 4—保溫氣體，5—空A贈(zèng)，6"M單元。具體實(shí)駄式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)"^描逸圖l所示，選擇性太陽(yáng)會(huì),(SST)由透明頂蓋l，聚光體2和吸熱板3構(gòu)成，透明頂蓋l密封在聚光體2的頂部，吸皿3固定在聚光體2的底部，形成密閉空間的聚光體2內(nèi)聚集有保 溫氣體4。透明頂蓋l的作用是狄陽(yáng)繊艦，ffljh吸收表面的MHll!f和M^對(duì)流損失，從 而保ffi^擇駄陽(yáng)鵬的聚光體2具^(guò) 的絕熱性能。聚光體2的上下內(nèi)表面^li物面，左右 M直平面，其內(nèi)表面涂(鍍)有鍍鋁薄膜反射才料，其作用是將小于吸收半角e的鵬匯雜 吸繊3上，而將大于吸收半角的微湖出選擇駄陽(yáng)^t聚光體2外；聚光體2與透明頂蓋 1的結(jié)合面和與吸 3的結(jié)合面為方形，圖2 B^為聚光體2與透明m 1的結(jié)合面的左視圖， 其方形端口邊長(zhǎng)為20 50imi。吸熱板3由基板和涂(鍍)在^i:的太陽(yáng)離及熱層構(gòu)成，繊 可以^kM的，也可以是非鍋的，吸實(shí)娠材料為黑鎳、或黑鉻、或陽(yáng)tStt化鋁、赫是多層磁 控M選^t才料如Al"C-N-Al，作用是將所吸,啲太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能，^G熱能傳避合室內(nèi)空 氣。保溫氣體4封裝f透明蓋板l、聚光體2、吸 3之間的空間內(nèi)，冬季利用流體的保溫性 能，M^室內(nèi)向夕卜別專遞熱量，夏季利用流體的隔熱性能，P甜卜界熱KtA室內(nèi)。圖3際，對(duì)^^擇肽陽(yáng)麟，以最^A射半角PAIf的所有體，都必鄉(xiāng)服吸艦3的邊 緣出射。也縦說(shuō)，AM艦中的影剛麟也應(yīng)是吸繊的影Ki麟。A^周知，解行于 入射半角e方向上，焦點(diǎn)在戶的拋t^就能實(shí)i!S個(gè)要求。i!3lA射孔徑《和最^A射半角"就 可以完全確定了復(fù)合拋物面的皿。根據(jù)以上原理，就可以設(shè)計(jì)出選Stti:陽(yáng),的光學(xué)系統(tǒng)。剖面線部分為選擇ltt陽(yáng),的 縱截面，設(shè)《^A射麟的進(jìn)口口徑，^是吸M口徑，,是CPC的長(zhǎng)度，e為接收半角，拋 物線a為選擇駄陽(yáng)麟的一支，F(xiàn)為焦點(diǎn)。以拋繊的5(^r舶為/軸，以拋tl^頂點(diǎn)o'為原點(diǎn)，M^飾坐標(biāo)系;c'oy，貝iJ^i足的方禾ia^坐標(biāo)系x'oy中標(biāo)為x' = —/2/4/ 式中^=/為焦距。設(shè)G點(diǎn)在o:c'y'坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為fe, ^),貝UY; = of2 sin(90。 — 6>) = cf2 cos 6>x; =乂2/4/ "22 cos2 0/4/ 由幾何絲，選擇駄陽(yáng),的焦距為/ = (d2 / 2)2 cos2 e / / +d 2sin 0 = c/2 / 2(1 + sin 6>) 選擇肽陽(yáng)麟的微/ = l/2(《+d2)"g6> 選擇酞陽(yáng)鵬截面型線(拋物線)方程/ = jc'2 /4/ = x'2 /[2d2(1 + sin6>)]利用，li^法，很易了解選擇l4i:陽(yáng)^(寸，的選擇性。當(dāng)太陽(yáng):tif平行于拋物線的 主軸時(shí)(入射角0,=0，《為入射，與選擇t^陽(yáng)nm^r舶之間的夾角)，光^l^^匚，其焦點(diǎn)F,如附圖4 (a);當(dāng)入射角《小于e，則由附圖4 (b)可知，入射^#直 到 SI^HM后到3i3iMfe^陽(yáng),的吸皿；當(dāng)入射角《大于0，如附圖4 (c)，入射 ^ 一^^f后將到達(dá)焦點(diǎn)F的上方，最終將返回選擇l^陽(yáng),的開口而不肯倒達(dá)吸mh。由此可見，如果拋物線是理想的，娜S^擇駄陽(yáng)麟開口上的士0之間的贈(zèng)翻紛皮匯穀販繊3上，而^^一角度范圍之外的所有細(xì)每最終^sij"回夕卜部空間中，也m^說(shuō)，就學(xué)系艦具有一定Alt角的麟具有選擇性吸收鵬。綜j^腿，選擇駄陽(yáng)M中接收半角0是一個(gè)^i的,，它的大小直,定了對(duì)，的 接收范圍。太陽(yáng)高度角是太陽(yáng)光線同水平面(地平面)的夾角。當(dāng)選捧M陽(yáng)能M ( SST)正南水 平腿，太陽(yáng)高度角即為太陽(yáng)3ti4Am擇駄陽(yáng)P縦的入射角。 1中，太陽(yáng)高度角是在不斷變 化的。日出日落的時(shí)候，太陽(yáng)SE^在地平線上。這時(shí)，太陽(yáng)高度角就是零度。等到正午(地方時(shí) 12點(diǎn))的時(shí)候，太陽(yáng)升到最高。這時(shí)，太陽(yáng)高度角超'J^S大值，被稱為正午太陽(yáng)高度角。 4中，每天同一時(shí)刻的太陽(yáng)高度角也是在不斷變化的，夏天的太陽(yáng)高度角明顯大于同一時(shí)刻冬天的太陽(yáng)高度角。Max天的太陽(yáng)高度角有雜一彿征，在日出后糊艮短時(shí)間內(nèi)可以很決超u 駄的太陽(yáng)高度角。由此，若以本地的集中tW^ (以徐州為例12月初 次年2月底)，正午12時(shí)的最大太陽(yáng) 高度角作為接受半角e設(shè)i"H^駄陽(yáng)麟，貝唭間太陽(yáng)光的入射角《恒小于接受半角^因此 可保^^段時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng) 都倉(cāng)廷1^^擇 陽(yáng),的吸 ，加之其內(nèi)部封裝流體的保溫作 用，從而超呔陽(yáng)倉(cāng)^H爰的目的。而在非采日翻，除早tt陽(yáng)岡折魅P^T時(shí)的高度角外d 時(shí)間g^豆，且太陽(yáng)^f值也較小)太陽(yáng)高度角翻每大^^擇駄陽(yáng),的接收半角e，太陽(yáng)繊 會(huì)被Slt面湖出選擇舦陽(yáng)麟，fflji:了媳到達(dá)吸繊，特別在夏季，太陽(yáng)高度角會(huì)很feh 升到一^^:的值，這樣太陽(yáng)體船t3tA到選擇駄陽(yáng)隧道內(nèi)，加之其內(nèi)部封裝流體的阻熱作 用，可以顯著地防止^[^溫。圖5麻，為辦駄陽(yáng)離具體的實(shí)施例，在妒空'll嚇的過(guò)程中，將選擇駄陽(yáng)I^I^賊 集繊附ij，即將多^M^駄陽(yáng)^t單元6直^K在空A被5辦才料中，圖5 (a)戶麻，形鵬 有選擇性的太陽(yáng)倉(cāng)^ft撫專圖5 (b)戶標(biāo)。集挪專堆砌^*形成了一面選擇駄陽(yáng)軎^ ，超IJ 了太陽(yáng)能與皿一體化的目的。與建筑物一體4t^合的時(shí)候，空'M專5并不Jt^擇t^陽(yáng)隧直的唯 一鵬載體，選擇舦陽(yáng)M^可以駄多種,卜墻板形賂種太陽(yáng)肯繊據(jù)繊織才。選擇駄陽(yáng)鵬的光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形頁(yè)ttf50!M調(diào)節(jié)，就可以^^擇性功能，因iW^也樹驢。劍陣列^U;陽(yáng)集熱的結(jié)構(gòu)使得個(gè)別繊駄陽(yáng)麟的破t^t鄉(xiāng)系統(tǒng)的影響很小。由前^#駄陽(yáng)倉(cāng),的光學(xué)原理可知，春、夏、IfcH^mfeS^出選擇駄陽(yáng)^t^ 并不是朝同一方向，，而,生多方向的散射，這樣可以^^S免光污染的產(chǎn)生。也正是由于 選擇性的特點(diǎn)魏物外J^iffl選^l^陽(yáng)M^職會(huì)產(chǎn)生她的鄉(xiāng)，在^^A^酞 陽(yáng)離的墻條上去,深，複季鵬變淺。
權(quán)利要求
1.一種用于外墻面的選擇性太陽(yáng)能隧道，其特征在于它由聚集保溫氣體(4)的聚光體(2)，設(shè)在聚光體(2)底部的吸熱板(3)和將聚光體(2)密封的透明頂蓋(1)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i臓的用于外墻面的選擇肽陽(yáng)能鵬，^mi在于艦的聚光體(2)上下內(nèi)表面為接收^^S^f纖的拋物面，左右兩側(cè)面為垂直平面，聚光體(2)與透明頂蓋(1) 的結(jié)合面和與吸 (3)的結(jié)合面為方形。
3. 職權(quán)利要求i或2戶腐的用于外墻面的選擇駄陽(yáng)會(huì),，辦征在于戶;M聚光體(2) ,物面上敷有一層娜體的鋁膜反光材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求i或2戶腐的用于外墻面的選擇駄陽(yáng)能鵬，欺寺征在于戶; M聚光體(2) e^形端口邊長(zhǎng)為20 50nrn。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的用于外墻面的選^M陽(yáng)能麟，賺征在于戶腐的吸繊(3) 由繊和附著在MJ:的吸熱層構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5臓的用于外墻面的選擇瞎日能麟，辦征在于臓的吸熱層材 料為黑鎳、或黑鉻、或陽(yáng)麟化鋁。
全文摘要
一種用于外墻面的選擇性太陽(yáng)能隧道，由可吸收保溫氣體的聚光體，設(shè)在聚光體底部的吸熱板和將聚光體密封的透明頂蓋構(gòu)成。依據(jù)太陽(yáng)高度角的不同產(chǎn)生選擇性反射，冬季太陽(yáng)高度角低，光線被全部反射入太陽(yáng)隧道內(nèi)部，其輻射能被轉(zhuǎn)化為熱能；春、夏、秋三季，特別是夏季，太陽(yáng)高度角高，光線被全部反射出隧道，不吸收熱量。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，成本低廉。將多個(gè)選擇性太陽(yáng)隧道成陣列嵌入建筑砌塊、保溫磚、外墻板等外表面，可以方便、美觀地制成各種選擇性建筑構(gòu)件，運(yùn)用這些構(gòu)件建成的建筑物可以在冬季吸收太陽(yáng)能，降低甚至完全承擔(dān)采暖熱負(fù)荷；夏季可以抑制建筑接受太陽(yáng)輻射，而且保溫隔熱，從而降低空調(diào)熱負(fù)荷，大幅度降低建筑能耗，節(jié)約能源。
文檔編號(hào)F24J2/00GK101307623SQ20081012338
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者東 肖, 寧 陳 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)