專利名稱：多功能建筑集成墻面安裝太陽能空氣集熱器組合模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自然能源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽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能空氣集熱器組合模 塊。
背景技術(shù)：
近年來，被動(dòng)式太陽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)太陽能空氣集熱器組成的采暖系統(tǒng)來講，仍存在許多常見的問題，例如室外 氣候條件的動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致太陽能建筑室溫波動(dòng)較大、運(yùn)行不合理導(dǎo)致熱損失過大等。國內(nèi) 外對(duì)于太陽能空氣集熱器的技術(shù)開發(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。如何通過對(duì)運(yùn)行過程的控制，使太陽能空氣集 熱器所收集的太陽熱能盡可能多地送到室內(nèi)，以達(dá)到更好的采暖效果，是目前太陽能建筑 技術(shù)關(guān)注的問題。此外，被動(dòng)式太陽房的冬季采暖性能越好，就越容易出現(xiàn)夏季過熱現(xiàn)象，這一直是 被動(dòng)式采暖降溫技術(shù)應(yīng)用過程中亟待解決的問題。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柟?，利用綠色植物減少屋頂和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽 得熱，改善墻體的保溫性能，對(duì)窗戶進(jìn)行遮陽和夜間自然通風(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) 號(hào)200810137392. 0公開了一種建筑一體化太陽能綜合熱利用系統(tǒng)，以解決玻璃幕墻結(jié)構(gòu) 中夏季溫度過高。其不同與不足之處是，上述專利通過被動(dòng)式集熱后，將加熱的空氣通過風(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)熱量儲(chǔ)存問題尚未考慮?！澳K化太陽能空氣循環(huán)空調(diào)裝置”(專利號(hào)200720155626. 5)， 公開了一種模塊化可吸收太陽能的空氣循環(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。本實(shí)用新型系統(tǒng)在考慮太陽能熱利用的同時(shí)，與建筑一體化設(shè)計(jì)，利用建筑物本
3身特點(diǎn)，綜合實(shí)現(xiàn)能量有效地收集、傳輸和儲(chǔ)存問題，解決被動(dòng)式太陽能建筑室內(nèi)舒適性自 然調(diào)節(jié)的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問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)太陽能建筑室內(nèi)舒適性問題，被動(dòng)式太陽能技術(shù)與建筑圍 護(hù)結(jié)構(gòu)集成化、產(chǎn)業(yè)化問題以及被動(dòng)式太陽能建筑設(shè)計(jì)形式的更新問題。本實(shí)用新型是在 兼顧被動(dòng)式太陽能建筑集熱、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能空氣集熱器組合模塊。本實(shí)用新型是通過以下技術(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。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儲(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，逆止閥和風(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)。為了便于安裝測試系統(tǒng)和定期檢測，各構(gòu)件中空 鋼化玻璃蓋板能夠開啟，關(guān)閉時(shí)密封性好。本實(shí)用新型的效果和益處是本實(shí)用新型倡導(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能空氣集熱器組 合模塊。在調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境過程中，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、高舒適性能地開發(fā) 利用可再生能源。同以前已有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有實(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。本實(shí)用新型模塊安裝靈活，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)。本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型的實(shí)施在被動(dòng)式太陽能熱利用與建筑 集成技術(shù)領(lǐng)域具有非常重要的意義。

圖1是本實(shí)用新型的多功能組合模塊的分解示意圖。[0011]圖2是本實(shí)用新型的多功能組合模塊的組合示意圖。圖3是本實(shí)用新型的內(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10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1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，10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，15-1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過渡空間，31北向房間。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(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長度與玻 璃等長。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11，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1mm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啟，關(guān)閉時(shí)密封性好。[0027]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，通過新風(fēng)通風(fēng)口 13進(jìn)入采暖模塊2，與通過下風(fēng)口 7來自室內(nèi)的空氣混合加熱，部 分空氣通過上風(fēng)口 6進(jìn)入室內(nèi)，如此循環(huán)，部分通過插板閥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)利要求一種多功能建筑集成墻面安裝太陽能空氣集熱器組合模塊，其特征在于a)所述多功能太陽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)長度與玻璃等長；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能空氣集熱器組合模塊， 其特征在于集熱板(15)采用1mm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 自插板閥(12)的空氣通過送風(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)。
專利摘要一種多功能建筑集成墻面安裝太陽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)太陽能建筑全年室內(nèi)環(huán)境舒適性的問題。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。本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型在太陽能構(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)F24F7/06GK201575609SQ20092020310
公開日2010年9月8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)明者劉鳴, 索健, 陳濱 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)