一種被動式太陽房結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽房構(gòu)造，特別涉及一種被動式太陽房結(jié)構(gòu)，屬于建筑領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是取之不盡、用之不竭、無污染、價格低廉的能源。在世界越來越重視節(jié)能環(huán)保的大潮下，發(fā)展節(jié)能建筑已經(jīng)成為我國建筑發(fā)展的一個大趨勢。太陽房是充分挖掘和利用太陽能潛力的節(jié)能住宅。如何利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉丛旄Ｈ祟愐呀?jīng)成為科學(xué)研宄的一個熱點(diǎn)。
[0003]很早以來，建筑中如何有效地吸收太陽光產(chǎn)生的熱量提高冬季的室內(nèi)溫度，以及如何能夠在熱天降低室內(nèi)溫度，一直被有關(guān)人士研宄，應(yīng)用的方式被劃分為主動式和被動式兩種。主動式利用太陽能的系統(tǒng)需要借助其它動力來源，比如利用電力達(dá)到采暖和制冷的目的。被動式利用方式是通過建筑的合理布置、巧妙構(gòu)造，在冬季完全依靠太陽能產(chǎn)生的動力完成冬季熱量的集取、輸送、貯存、分配，在夏季通過遮蔽太陽輻射、自然通風(fēng)使房間降溫。
[0004]對于冬季寒冷、日照充分的地區(qū)，利用太陽能提高室內(nèi)溫度是一個簡單、方便的途徑。被動式太陽房使用方便、維護(hù)簡單，較主動式太陽房有一定優(yōu)勢。傳統(tǒng)的被動式太陽房有以下幾種常見形式:直接受益式、集熱蓄熱墻式、附加日光間式。
[0005]第一種是直接受益被動式太陽房，參照圖18，這是一種直接受益式被動式太陽房的示意圖，這種方式的房屋結(jié)構(gòu)是最簡單的一種類型，它是與普通房屋差別最小的一種太陽能房屋。通常，要將房屋朝南的窗玻璃100擴(kuò)大，或者做成落地式窗玻璃100。在冬季，太陽光通過大玻璃窗直接照射到室內(nèi)的地面、墻壁和家具上，大部分太陽輻射能被其吸收并轉(zhuǎn)換成熱量，從而使它們的溫度升高；少部分太陽輻射能被反射到室內(nèi)的其他表面，再次進(jìn)行太陽輻射能的吸收、反射。溫度升高后的地面、墻壁和家具，一部分熱量以對流和輻射的方式加熱室內(nèi)的空氣，以達(dá)到采暖的目的；另一部分熱量則儲存在地板和墻體內(nèi)，到夜間再逐漸釋放出來，使室內(nèi)繼續(xù)保持一定的溫度。為要使太陽房白天和夜間的室內(nèi)溫度波動較小，一般室內(nèi)的墻壁包括蓄熱層132和保溫層131。蓄熱層132采用具有較好蓄熱性能的重質(zhì)材料，例如:空心磚、石塊、混凝土、土坯等，外層采用加保溫材料進(jìn)行保溫，如:泡沫塑料、石棉等。另外，窗戶應(yīng)具有較好的密封性能，同時應(yīng)配備保溫窗簾。重質(zhì)材料的采用還能起到夏季調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。在夏季的夜間，室外較涼的空氣進(jìn)入室內(nèi)后，使重質(zhì)材料冷卻，由于重質(zhì)材料具有一定的熱惰性，這樣就能在白天延緩室內(nèi)溫度的上升；而且，厚實(shí)的重質(zhì)材料在白天可以阻止室外熱量傳入室內(nèi)，也能延緩室內(nèi)溫度的升高。但是，巨大的玻璃窗造成建筑空間內(nèi)部的隱秘感被破壞，同時強(qiáng)烈的陽光直射影響人們的工作。
[0006]第二種是集熱蓄熱墻被動式太陽房，參照圖19，這是集熱蓄熱墻式被動太陽房示意圖，按照集熱蓄熱墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它主要有兩種形式:
第一種集熱蓄熱墻102是設(shè)置在朝南的實(shí)體墻集熱蓄熱墻，其外部裝上玻璃窗100 ;墻體的外表面涂以黑色或深棕、深蘭、墨綠等其他顏色作為吸熱面；玻璃板和墻體之間形成空氣夾層122 ;另外，還在墻體的上、下部開設(shè)有上部風(fēng)口 124a和下部風(fēng)口 124b。太陽光通過玻璃窗100后，投射在實(shí)體墻的吸熱面上，大部分太陽輻射能被實(shí)體集熱蓄熱墻102吸收并轉(zhuǎn)換為熱量。被加熱后的實(shí)體的集熱蓄熱墻102通過兩種方式將熱量傳入室內(nèi):其中的一種為墻體的熱傳導(dǎo)，它是將熱量從墻體的外表面?zhèn)魍鶋w的內(nèi)表面，再由實(shí)體的集熱蓄熱墻102的內(nèi)表面通過對流和輻射方式將熱量傳入室內(nèi)；實(shí)體集熱蓄熱墻102外表面加熱玻璃板與墻體間空氣夾層122，加熱后的熱風(fēng)123再經(jīng)由實(shí)體集熱蓄熱墻102的上部風(fēng)口124a和下部風(fēng)口 124b以對流方式向室內(nèi)傳遞熱量，以達(dá)到采暖的目的。通常，除了在南墻上開設(shè)上部風(fēng)口 124a和下部風(fēng)口 124b外，有時還在北墻的上部開設(shè)通風(fēng)口 126，北墻上通風(fēng)口 126在冬季始終關(guān)閉，南墻上的上部通風(fēng)口 124a、下部通風(fēng)口 124b在空氣夾層122的溫度高于室內(nèi)溫度時開啟，其余時間關(guān)閉。在夏季，關(guān)閉南墻上部風(fēng)口 124a，南墻下部風(fēng)口124b仍舊開啟，開啟北墻上通風(fēng)口 126，并且打開南墻玻璃板上通向室外的排氣口 124，利用空氣夾層的“煙囪效應(yīng)”，將室內(nèi)熱空氣抽出，并將從通風(fēng)口 126進(jìn)來的涼風(fēng)125送到空氣夾層122中，最后從124散發(fā)到室外，達(dá)到降溫的目的。
[0007]第二種集熱蓄熱墻102型集熱蓄熱墻與實(shí)體型集熱蓄熱墻102區(qū)別是用水墻代替實(shí)體墻，而且在水墻上一般不再開設(shè)上部風(fēng)口和下部風(fēng)口。這種水墻式集熱蓄熱墻是以水為蓄熱材料安放在南墻內(nèi)或陽光能照射到的房間墻內(nèi)。通常，水墻的容器用塑料或金屬來制作。太陽光101通過透明玻璃窗100后，投射在水墻的吸熱面上，大部分太陽輻射能被水墻吸收并轉(zhuǎn)換為熱量。由于對流作用，吸收的熱量很快在水墻內(nèi)傳遞，然后由水墻的內(nèi)表面通過對流和輻射方式將水墻中的熱量傳入室內(nèi)，以達(dá)到采暖的目的。
[0008]第三種是附加陽光間太陽房，實(shí)際上就是在房屋主體南面附加的一個玻璃溫室，參照圖20附加日光間式被動太陽房示意圖。從某種意義上說，附加陽光間151被動式太陽房是直接受益式(南向的溫室)和集熱蓄熱墻式102 (后面帶集熱蓄熱墻的房間)的組合形式。該集熱蓄熱墻102將附加陽光間151與主體房間152隔開，墻上一般開設(shè)有門、窗或風(fēng)口，太陽光通過附加陽光間151的玻璃后，投射在房屋151的集熱蓄熱墻102上。由于溫室效應(yīng)的作用，附加陽光間151內(nèi)的溫度總是比室外溫度高。因此，附加陽光間151不僅可以給房間152提供更多的熱量，而且夜晚可以作為一個緩沖區(qū)，減少房間152內(nèi)的熱損失。冬季的白天，當(dāng)附加陽光間151內(nèi)的溫度高于相鄰主體房間152的溫度時，通過開門、開窗或打開風(fēng)口，將附加陽光間151內(nèi)的熱量通過對流的方式傳入相鄰的房間152，其余時間則關(guān)閉門、窗或風(fēng)口。附加日光間的缺點(diǎn)主要是日光間額外占據(jù)了一定空間。
[0009]綜上所述，傳統(tǒng)的被動式太陽房具有以下一些缺點(diǎn):第一與普通房屋的形態(tài)相比有一定變化，比如加大窗戶、增加蓄熱墻體、增加陽光間，對室內(nèi)的空間形狀、通風(fēng)、采光等造成影響，可能對使用造成一些不便；第二，多選用混凝土、磚、陶瓷等材料作為蓄熱體，雖然有較好的蓄熱能力，但是大多數(shù)沒有選用蓄熱能力更強(qiáng)的水(被動式太陽房的形式很多，當(dāng)然也有利用水的蓄熱能力的實(shí)例)；第三，蓄熱墻式和附加陽光間都利用了空氣作為攜帶熱量的熱媒，空氣的比熱容小，攜帶熱量的能力很差，帶入房間內(nèi)的熱量較少。上述三種結(jié)構(gòu)不能充分地吸收利用太陽能，冬天室內(nèi)的熱環(huán)境不夠理想，特別是隨著建筑的高層化，傳統(tǒng)的太陽房結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代量大面廣的住宅樓、辦公樓等建筑形態(tài)有所不同，不適合于多層和高層建筑上大量地推廣，而且傳統(tǒng)的太陽房較少利用自動控制技術(shù)，不能很好地利用人類發(fā)明創(chuàng)造的科技成果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于到目前為止使用的被動式太陽房結(jié)構(gòu)與普通房屋的形態(tài)相差較大，不適合在多層、高層房屋大量推廣，并且存在太陽能利用率較低的問題。本發(fā)明提供一種被動式太陽房結(jié)構(gòu)，其目的是為了提高太陽能在建筑物中的利用率，提高冬天房間的溫度，降低夏天房間的溫度，利用科技手段，對溫度進(jìn)行控制，使室內(nèi)溫度更穩(wěn)定，更適于居住。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種被動式太陽房結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成太陽房周邊墻體的蓄熱墻和構(gòu)成上下樓板的蓄熱板，所述太陽房向陽的外墻上設(shè)置有太陽能集熱器，蓄熱墻或/和蓄熱板內(nèi)設(shè)置有大量空腔，蓄熱墻或/和蓄熱板空腔內(nèi)充滿水相互連通，形成循環(huán)流動水路，蓄熱墻或/和蓄熱板內(nèi)空腔中循環(huán)流動水路通過閥門分別與太陽能集熱器、低溫水路相連，太陽能集熱器出水口通過閥門與蓄熱墻或/和蓄熱板內(nèi)空腔或旁通供水管路連接，太陽能集熱器入水口連接有自來水管或軟水管，循環(huán)流動水路中設(shè)置有防膨脹裝置，所述蓄熱墻或/和蓄熱板空腔口設(shè)置的循環(huán)流動水路連接件，冬季，循環(huán)流動水路與太陽能集熱器連通，循環(huán)流動水路內(nèi)流動軟水，軟水從太陽能集熱器送至蓄熱墻或/和蓄熱板，室內(nèi)溫度高于室外溫度；夏季，循環(huán)流動水路與太陽能集熱器之間閥門關(guān)閉，蓄熱墻或/和蓄熱板內(nèi)循環(huán)流動水路通過閥門連接低溫自來水管或低溫地下水，室內(nèi)溫度低于室外溫度，太陽能集熱器與旁通供水口連通，提供自來水熱水，所述蓄熱墻或/和蓄熱板空腔為抗?jié)B混凝土空腔或金屬空腔或高強(qiáng)度塑料空腔，所述蓄熱墻或/和蓄熱板為預(yù)制蓄熱墻或/和蓄熱板或現(xiàn)場配置的蓄熱墻或/和蓄熱板，所述蓄熱墻或/和蓄熱板內(nèi)空腔為曲線狀或網(wǎng)格狀，所述預(yù)制蓄熱墻或/和蓄熱板空腔外面設(shè)置有金屬網(wǎng)，所述循環(huán)流動水路中設(shè)置有多個溫度傳感器和溫度控制閥，多個溫度傳感器和溫度控制閥連接在溫控器上，所述防膨脹裝置包括集氣罐、泄氣閥、膨脹罐，所述旁通供水管路中設(shè)置有熱水出水口，熱水出水口前設(shè)置有熱水箱，熱水箱上設(shè)置有放氣閥，所述多個溫度傳感器包括設(shè)置在室外的室外溫度傳感器、設(shè)置在太陽能集熱器內(nèi)的太陽能集熱器溫度傳感器、設(shè)置在蓄熱墻或/和蓄熱板內(nèi)空腔中的墻內(nèi)溫度傳感器以及室內(nèi)溫度傳感器，溫度控制閥設(shè)置在循環(huán)流動水路的熱水出水口、進(jìn)水口以及循環(huán)流動水路的分支點(diǎn)。<