專利名稱：多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器組合模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自然能源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽(yáng)能空氣集熱建筑模塊， 尤其涉及一種具有采暖、蓄熱、新風(fēng)換氣多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣 集熱器組合模塊。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑的含義有了更深層的變化，在適應(yīng)自然環(huán)境的 同時(shí)能最大限度地利用自然環(huán)境的潛能，其形成的室內(nèi)環(huán)境與自然融為一體， 能夠?qū)嶋H感受到自然脈搏。就傳統(tǒng)太陽(yáng)能空氣集熱器組成的采暖系統(tǒng)來(lái)講，仍 存在許多常見(jiàn)的問(wèn)題，例如室外氣候條件的動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致太陽(yáng)能建筑室溫波動(dòng) 較大、運(yùn)行不合理導(dǎo)致熱損失過(guò)大等。國(guó)內(nèi)外對(duì)于太陽(yáng)能空氣集熱器的技術(shù)開(kāi) 發(fā)，主要關(guān)注在自然循環(huán)模式下集熱器熱性能的影響因素、傳熱過(guò)程的分析方 法以及集熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面。普遍存在集熱器或集熱墻的空氣出口溫度很 高，但室內(nèi)升溫卻非常緩慢，這說(shuō)明這種系統(tǒng)的供熱效果不僅與建筑熱工性能 有關(guān)，還很大程度地受到熱輸送方式的影響。如何通過(guò)對(duì)運(yùn)行過(guò)程的控制，使 太陽(yáng)能空氣集熱器所收集的太陽(yáng)熱能盡可能多地送到室內(nèi)，以達(dá)到更好的采暖 效果，是目前太陽(yáng)能建筑技術(shù)關(guān)注的問(wèn)題。
此外，被動(dòng)式太陽(yáng)房的冬季采暖性能越好，就越容易出現(xiàn)夏季過(guò)熱現(xiàn)象， 這一直是被動(dòng)式采暖降溫技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。到目前為止，有許 多自然降溫技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用，如利用屋頂?shù)耐繉臃瓷涮?yáng)光，利用綠色植物減少屋頂和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)得熱，改善墻體的保溫性能，對(duì)窗戶進(jìn)行遮陽(yáng) 和夜間自然通風(fēng)等，其中夜間自然通風(fēng)是應(yīng)用最廣泛的夏季降溫措施。通過(guò)將 夜間溫度較低的室外空氣引入室內(nèi)，利用熱質(zhì)蓄冷，達(dá)到降低次日室內(nèi)溫度峰 值的目的。因此，建筑自身熱空氣輸配方式與重質(zhì)建筑構(gòu)件結(jié)合是解決上述為 問(wèn)題的關(guān)鍵與良好途徑。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)專利號(hào)Wo/2006/041418公開(kāi)了一種復(fù)合型建筑構(gòu)件式空調(diào)系 統(tǒng)，其不同與不足之處是，利用多層結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備，如盤管層、多孔材料層、 隔熱層、空氣加濕器等實(shí)現(xiàn)供熱、制冷與通風(fēng)，主動(dòng)式與被動(dòng)式能源利用相結(jié) 合，能量傳輸需要消耗動(dòng)力。申請(qǐng)?zhí)?00810137392.0公開(kāi)了一種建筑一體化太 陽(yáng)能綜合熱利用系統(tǒng)，以解決玻璃幕墻結(jié)構(gòu)中夏季溫度過(guò)高。其不同與不足之 處是，上述專利通過(guò)被動(dòng)式集熱后，將加熱的空氣通過(guò)風(fēng)道導(dǎo)入空調(diào)機(jī)組引入 室內(nèi)，是被動(dòng)式與主動(dòng)式能源利用相結(jié)合，僅適合于具有玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的建筑 立面，因此在應(yīng)用上勢(shì)必受到建筑類型的限制，空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)需要消耗動(dòng)力， 并系統(tǒng)熱量?jī)?chǔ)存問(wèn)題尚未考慮。"模塊化太陽(yáng)能空氣循環(huán)空調(diào)裝置"(專利號(hào) 200720155626.5)，公開(kāi)了一種模塊化可吸收太陽(yáng)能的空氣循環(huán)空調(diào)裝置。其不 同與不足之處是，冬季對(duì)室內(nèi)進(jìn)行自循環(huán)加溫調(diào)節(jié)，新風(fēng)預(yù)熱或新風(fēng)換氣改善 室內(nèi)空氣品質(zhì)以及系統(tǒng)蓄熱問(wèn)題尚未考慮。另外，該裝置屬于建筑外掛設(shè)備， 與建筑外墻一體化設(shè)計(jì)的結(jié)合存在一定難度，如安裝不當(dāng)會(huì)影響建筑立面效果。
本發(fā)明系統(tǒng)在考慮太陽(yáng)能熱利用的同時(shí)，與建筑一體化設(shè)計(jì)，利用建筑物 本身特點(diǎn)，綜合實(shí)現(xiàn)能量有效地收集、傳輸和儲(chǔ)存問(wèn)題，解決被動(dòng)式太陽(yáng)能建 筑室內(nèi)舒適性自然調(diào)節(jié)的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用建筑物本身特點(diǎn)，綜合實(shí)現(xiàn)能量有效地收集、傳輸和儲(chǔ)存，被動(dòng)式自然調(diào)節(jié)太陽(yáng)能建筑室內(nèi)舒適性問(wèn)題，被動(dòng)式太陽(yáng) 能技術(shù)與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)集成化、產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題以及被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)形式的 更新問(wèn)題。本發(fā)明是在兼顧被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑集熱、蓄熱基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用 被動(dòng)式采暖降溫技術(shù)以自然調(diào)節(jié)的方式解決全年室內(nèi)環(huán)境舒適性問(wèn)題，從而提 出一種由采暖系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、換氣系統(tǒng)組成的多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng) 能空氣集熱器組合模塊。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它是由集熱板、通風(fēng)器、逆止閥加風(fēng) 機(jī)、中空鋼化玻璃蓋板、分隔板、插板閥、建筑外窗、建筑外墻、內(nèi)空腔、外 空腔、模板框架等組成。所述模塊系統(tǒng)由采暖模塊、新風(fēng)模塊和蓄熱模塊組成， 所述采暖、新風(fēng)和蓄熱模塊均安裝在建筑外墻上。所述采暖模塊安裝在窗間墻 外側(cè)，采暖模塊上端和下端穿墻部位各設(shè)一個(gè)風(fēng)口。所述新風(fēng)模塊安裝在窗下 墻外側(cè)，新風(fēng)模塊風(fēng)口采用通風(fēng)器，通風(fēng)器從底部插上與玻璃等長(zhǎng)。所述蓄熱 模塊安裝在窗上墻外側(cè)，蓄熱模塊內(nèi)設(shè)有分隔板，上端穿墻部位設(shè)有左右兩個(gè) 風(fēng)口及逆止閥，風(fēng)口對(duì)應(yīng)室內(nèi)樓板空氣間層。為了實(shí)現(xiàn)能量的自然傳輸與流通， 采暖模塊和新風(fēng)模塊之間，采暖模塊和蓄熱模塊之間都設(shè)有開(kāi)口，使模塊形成 一個(gè)整體循環(huán)系統(tǒng)。室外新風(fēng)和室內(nèi)空氣在新風(fēng)模塊中混合加熱，部分混合空 氣通過(guò)上風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)自然供熱，部分混合空氣流入蓄熱模塊與室內(nèi)空氣再次 混合加熱進(jìn)入樓板的空氣間層將熱量?jī)?chǔ)存和釋放到室內(nèi)。
所述模塊構(gòu)件需要若干中空鋼化玻璃蓋板和模板框架。所述集熱板采用開(kāi) 孔形式的白鋼板，其外涂選擇性吸收涂層以提高集熱量性能。集熱板與玻璃蓋 板和模塊背板分別形成內(nèi)空腔和外空腔，風(fēng)道的一端與內(nèi)空腔連通，逆止闊和 風(fēng)機(jī)設(shè)置在風(fēng)道上。所述中空鋼化玻璃蓋板對(duì)應(yīng)安裝在各模塊的最外側(cè)。為了 便于安裝測(cè)試系統(tǒng)和定期檢測(cè)，各構(gòu)件中空鋼化玻璃蓋板能夠開(kāi)啟，關(guān)閉時(shí)密封性好。
本發(fā)明的效果和益處是本發(fā)明倡導(dǎo)一種嶄新的以生態(tài)平衡原則為基礎(chǔ)的 設(shè)計(jì)理念，提出具有采暖、蓄熱、新風(fēng)換氣多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空 氣集熱器組合模塊。在調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境過(guò)程中，本模塊使建筑物能最大限度地發(fā) 揮自身的調(diào)節(jié)功能，收集、傳輸和儲(chǔ)存以太陽(yáng)能為中心的自然能量，實(shí)現(xiàn)低成 本、低環(huán)境負(fù)荷、高舒適性能地開(kāi)發(fā)利用可再生能源。同以前己有的技術(shù)相比， 本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性應(yīng)用價(jià)值以及便于與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)集成實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)等優(yōu) 點(diǎn)，適合于大面積推廣。本發(fā)明模塊安裝靈活，可實(shí)現(xiàn)與多層建筑一體化，能 夠有效降低和改善多層建筑的能耗，同時(shí)建筑自身還可以完成舒適性室內(nèi)環(huán)境 的調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以在量大面廣的新農(nóng)村住宅建設(shè)中應(yīng)用，這對(duì)于改善我國(guó)的 農(nóng)村住宅的多樣化、產(chǎn)業(yè)化及其環(huán)境的舒適性，提高農(nóng)村住宅能源的利用率具 有十分重要的推廣價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的實(shí)施在被動(dòng)式太陽(yáng)能熱利 用與建筑集成技術(shù)領(lǐng)域具有非常重要的意義。


圖1是本發(fā)明的多功能組合模塊的分解示意圖。
圖2是本發(fā)明的多功能組合模塊的組合示意圖。 圖3是本發(fā)明的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)立面示意圖。 圖4是圖1的A部放大圖。 圖5是圖7的B-B方向剖面圖。 圖6是圖7的C-C方向剖面圖。 圖7是蓄熱模塊送風(fēng)口 (8)的局部放大圖。 圖8是蓄熱模塊回風(fēng)口 (9)的局部放大圖。 圖9是蓄熱模塊的氣流組織示意圖。圖io是蓄熱模塊的氣流組織示意圖。
圖11是多功能組合模塊的氣流組織示意圖。
圖中l(wèi)建筑外墻，2采暖模塊，3新風(fēng)模塊，4蓄熱模塊，5建筑外窗，6 上風(fēng)口， 7下風(fēng)口， 8送風(fēng)口， 9回風(fēng)口， IO通風(fēng)器，11分隔板，12插板閥， 13新風(fēng)通風(fēng)口， 14模塊框架，15集熱板，15-l集熱板通孔、16內(nèi)空腔、17外 空腔、18玻璃蓋板、18-1超白中空玻璃蓋板、18-2普通中空玻璃蓋板、19風(fēng)機(jī)、 20逆止閥、21加固支架，22百葉風(fēng)口， 24套管，25保溫板，26混凝土墻，27 新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口， 28室外新風(fēng)，29南向房間，30過(guò)渡空間，31北向房間。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。 具體實(shí)施方案一如圖1 8所示，模塊系統(tǒng)主要由建筑外墻1、集熱板15、 風(fēng)機(jī)19、逆止閥20、通風(fēng)器10、中空鋼化玻璃蓋板18和模板框架14等組成。 模塊系統(tǒng)劃分為采暖模塊2、新風(fēng)模塊3和蓄熱模塊4，均安裝在建筑外墻1上。 采暖模塊2安裝在窗間墻外側(cè)，采暖模塊2上端穿墻部位設(shè)有上風(fēng)口6，下端穿 墻部位下風(fēng)口 7。新風(fēng)模塊3安裝在窗下墻外側(cè)，新風(fēng)模塊3的進(jìn)風(fēng)口采用通風(fēng) 器10，通風(fēng)器10從底部插上，通風(fēng)器10長(zhǎng)度與玻璃等長(zhǎng)。蓄熱模塊4安裝在 窗上墻外側(cè)，蓄熱模塊內(nèi)設(shè)有分隔板ll，上端穿墻部位設(shè)有送風(fēng)口8及逆止閥 20、回風(fēng)口9及逆止閥20，送風(fēng)口 8和回風(fēng)口9對(duì)應(yīng)室內(nèi)樓板空氣間層。建筑 外墻1安裝集熱建筑模塊的部分采用混凝土層外加聚苯板保溫層。集熱板14與 玻璃蓋板18和模塊背板分別形成內(nèi)空腔16和外空腔17，上風(fēng)口 6、下風(fēng)口 7、 送風(fēng)口8、回風(fēng)口9的一端與內(nèi)空腔16連通，風(fēng)機(jī)19設(shè)置在相應(yīng)風(fēng)道上。
具體實(shí)施方案二如圖1 3所示，集熱板15采用lmm厚通孔15-1形式白 鋼板，通孔15-1孔徑為5mm，孔間距為15mm。白鋼板表面經(jīng)過(guò)打磨后，增加表面粗糙度，其外涂選擇性深色吸收涂層吸收率>0.9，發(fā)射率約為0.45 0.5。
具體實(shí)施方案三如圖3 5所示，模板框架14均由擠塑板組成，內(nèi)襯鍍 鋅板，四周邊架外表皮覆蓋有白鋼板，圍合的內(nèi)腔進(jìn)一步通過(guò)白鋼方管加固支 架21加強(qiáng)。所述采暖模塊2和蓄熱模塊4之間的框架對(duì)應(yīng)位置設(shè)有插板閥12， 所述采暖模塊2和新風(fēng)模塊3之間的框架對(duì)應(yīng)位置設(shè)有新風(fēng)通風(fēng)口 13。
具體實(shí)施方案四如圖1 圖4所示，模塊系統(tǒng)最外側(cè)設(shè)置中空鋼化玻璃蓋 板18。采暖模塊2最外側(cè)安裝兩塊超白中空玻璃蓋板18-1，相應(yīng)位置設(shè)有開(kāi)口， 新風(fēng)模塊最外側(cè)安裝兩塊普通中空玻璃蓋板18-2，蓄熱模塊最外側(cè)安裝兩塊普 通中空玻璃蓋板18-2，各構(gòu)件中空鋼化玻璃蓋板能夠開(kāi)啟，關(guān)閉時(shí)密封性好。
具體實(shí)施方案五如圖5 11所示，冬季晴朗白天，室外空氣通風(fēng)器10進(jìn) 入新風(fēng)模塊3，通過(guò)新風(fēng)通風(fēng)口 13進(jìn)入采暖模塊2，與通過(guò)下風(fēng)口7來(lái)自室內(nèi) 的空氣混合加熱，部分空氣通過(guò)上風(fēng)口 6進(jìn)入室內(nèi)，如此循環(huán)，部分通過(guò)插板 閥12流入蓄熱模塊4加熱，蓄熱模塊4的風(fēng)口對(duì)應(yīng)樓板的空氣間層，通過(guò)送風(fēng) 口 8向混凝土樓板傳遞熱量，蓄熱體吸收的熱量一部分通過(guò)對(duì)流換熱傳到室內(nèi)， 另一部分貯存在蓄熱體內(nèi)，在夜間或陰天時(shí)釋放熱量。
夏季晴朗白天，模塊的垂直空氣間層能夠起到太陽(yáng)能煙囪的作用，室內(nèi)空 氣從外墻的下風(fēng)口 7進(jìn)入空氣間層，被加熱的間層空氣不斷的通過(guò)采暖模塊玻 璃蓋板上的百葉風(fēng)口22流向室外，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)白天的熱壓通風(fēng)調(diào)節(jié)室內(nèi)的 溫度和相對(duì)濕度。夜間通風(fēng)與樓板內(nèi)蓄熱體結(jié)合，蓄熱模塊4的風(fēng)口對(duì)應(yīng)樓板 的空氣間層，利用樓板內(nèi)蓄熱體傳遞和貯存冷量，通過(guò)對(duì)流換熱傳到室內(nèi)和在 次日白天逐漸釋放到室內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器組合模塊，其特征在于a)所述多功能太陽(yáng)能空氣集熱組合模塊由建筑外墻(1)、建筑外窗(5)、集熱板(15)、風(fēng)機(jī)(19)、逆止閥(20)、通風(fēng)器(10)、中空鋼化玻璃蓋板(18)和模板框架(14)組成；b)模塊系統(tǒng)劃分為采暖模塊(2)、新風(fēng)模塊(3)和蓄熱模塊(4)，均安裝在建筑外墻(1)上；c)采暖模塊(2)安裝在窗間墻外側(cè)，采暖模塊(2)上端穿墻部位設(shè)有上風(fēng)口(6)，下端穿墻部位下風(fēng)口(7)；d)新風(fēng)模塊(3)安裝在窗下墻外側(cè)，新風(fēng)模塊(3)的進(jìn)風(fēng)口采用通風(fēng)器(10)，通風(fēng)器(10)從底部插上，通風(fēng)器(10)長(zhǎng)度與玻璃等長(zhǎng)；e)蓄熱模塊(4)安裝在窗上墻外側(cè)，上端穿墻部位設(shè)有送風(fēng)口(8)、回風(fēng)口(9)及逆止閥(20)；f)集熱板(14)與玻璃蓋板(18)和模塊背板分別形成內(nèi)空腔(16)和外空腔(17)，上風(fēng)口(6)、下風(fēng)口(7)、送風(fēng)口(8)、回風(fēng)口(9)的一端與內(nèi)空腔(16)連通，風(fēng)機(jī)(19)設(shè)置在相應(yīng)風(fēng)道上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器 組合模塊，其特征在于集熱板(15)采用lmm厚通孔(15-1)形式白鋼板， 通孔(15-1)孔徑為5mm,孔間距為15mm;白鋼板表面經(jīng)過(guò)打磨后，增加表 面粗糙度，其外涂選擇性深色吸收涂層吸收率>0.9，發(fā)射率為0.45-0.5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器組合模塊，其特征在于所述模塊系統(tǒng)最外側(cè)設(shè)置若干中空鋼化玻璃蓋板(18)，采暖模塊(2)最外側(cè)安裝超白中空玻璃蓋板(18-1)，其它安裝普通中空玻璃蓋 板(18-2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器組合模塊，其特征在于模板框架(14)均由擠塑板制作，內(nèi)襯鍍鋅板，框架外表皮覆蓋有白鋼板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器 組合模塊，其特征在于蓄熱模塊內(nèi)送風(fēng)口 (8)和回風(fēng)口 (9)的設(shè)置位置對(duì) 應(yīng)室內(nèi)樓板的空氣間層，來(lái)自插板閥(12)的空氣通過(guò)送風(fēng)口 (8)向混凝土樓 板傳遞熱量，混凝土樓板吸收的熱量分流或者傳到室內(nèi)，或者貯存在混凝土樓 板內(nèi)；逆止閥(20)設(shè)置在送風(fēng)口 (8)的靠室外側(cè)，逆止閥(20)設(shè)置在回風(fēng) 口 (9)的靠室內(nèi)側(cè)，送風(fēng)口 (8)和回風(fēng)口 (9)之間設(shè)有分隔板(11)。
全文摘要
一種多功能建筑集成墻面安裝太陽(yáng)能空氣集熱器組合模塊，屬于自然能源利用技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于解決了利用建筑物本身特點(diǎn)，綜合實(shí)現(xiàn)能量有效地收集、傳輸和儲(chǔ)存，被動(dòng)式自然調(diào)節(jié)太陽(yáng)能建筑全年室內(nèi)環(huán)境舒適性的問(wèn)題。所述多功能模塊劃分為采暖模塊、新風(fēng)模塊與蓄熱模塊，均安裝在建筑外墻上，主要由建筑外墻、集熱板、通風(fēng)器、風(fēng)機(jī)、逆止閥、中空鋼化玻璃蓋板和模板框架等組成。本發(fā)明的效果和益處是所述多功能模塊最大限度地發(fā)揮建筑物自身調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)低成本、低環(huán)境負(fù)荷、高舒適性能的利用可再生能源。本發(fā)明在太陽(yáng)能構(gòu)件與多層建筑一體化以及新農(nóng)村住宅多樣化和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中，具有明顯的環(huán)保效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)F24J2/20GK101650080SQ200910187278
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月5日
發(fā)明者鳴 劉, 健 索, 濱 陳 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)