專利名稱：被動(dòng)式太陽(yáng)能空氣加熱墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保建筑領(lǐng)域，特別涉及一種全被動(dòng)式太陽(yáng)能空氣加熱墻。
背景技術(shù)：
在目前傳統(tǒng)能源消耗引起的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重的情況下，追求環(huán)保與節(jié)能已逐漸成為全世界各國(guó)的目標(biāo)，綠色環(huán)保建筑即為其中一項(xiàng)重要的領(lǐng)域。目前出現(xiàn)了一種技術(shù)應(yīng)用，即利用太陽(yáng)能的自然熱輻射以及玻璃的溫室效應(yīng)(greenhouse effect 太陽(yáng)熱輻射可以穿透玻璃但室溫?zé)彷椛錈o(wú)法逃逸出來(lái))，在一個(gè)玻璃墻體夾層中集中加熱周圍環(huán)境低溫空氣，由溫差引起的向上熱浮力自然引導(dǎo)加熱后的空氣流入室內(nèi)，從而進(jìn)行室內(nèi)加熱。如圖1所示的這種玻璃墻體的結(jié)構(gòu)示意圖，所述加熱墻體包括墻體內(nèi)側(cè)上部的熱空氣出口 10，其可以與室內(nèi)相通或與空調(diào)或熱水系統(tǒng)連接；內(nèi)側(cè)吸熱表面18，其可以為建筑墻體或高反射玻璃；外墻高透玻璃16，設(shè)置于外墻下部的室外空氣入口 14 ；另外，還可包括墻體內(nèi)側(cè)下部設(shè)置的室內(nèi)空氣入口 12。這種玻璃加熱墻體，由于外層冷玻璃會(huì)引起下降空氣回流，從而減少玻璃墻體夾層內(nèi)向上的總空氣出流量，熱量對(duì)流不能充分進(jìn)行；另外，空氣在室外空氣入口處的動(dòng)量由于轉(zhuǎn)向會(huì)遭遇較大的阻力，從而會(huì)減少空氣流量，也會(huì)影響室內(nèi)外氣流的熱量交換效果。如果要克服上述問(wèn)題，需要增加另外的機(jī)械和熱力系統(tǒng)； 另外，這種設(shè)計(jì)會(huì)受到建筑的層高的限制，適用場(chǎng)合有限。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種全被動(dòng)式太陽(yáng)能空氣加熱墻，其充分利用太陽(yáng)能的自然熱輻射以及玻璃的溫室效應(yīng)，在一個(gè)特別設(shè)計(jì)的玻璃墻體夾層中集中加熱周圍環(huán)境低溫空氣，由溫差引起的向上熱浮力自然引導(dǎo)加熱后的空氣流入室內(nèi)，無(wú)需任何機(jī)械和熱力系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的天然取暖。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻包括設(shè)置于墻體內(nèi)側(cè)上部的熱空氣出口，其可以與室內(nèi)相通或與空調(diào)或熱水系統(tǒng)連接；內(nèi)側(cè)吸熱表面，其可以為建筑墻體或高反射玻璃；外墻高透玻璃，其上半部設(shè)置有多個(gè)分布式吸熱內(nèi)擋板，下半部設(shè)置有多個(gè)分布式小進(jìn)風(fēng)口 ；另外，還包括墻體頂部以及底部，其可以為高透玻璃。另優(yōu)選的，還可包括墻體內(nèi)側(cè)下部設(shè)置的室內(nèi)空氣入口。其中，所述多個(gè)分布式內(nèi)擋板的作用是，由于外層冷玻璃會(huì)引起下降空氣回流，從而減少玻璃墻體夾層內(nèi)向上的總空氣出流量，分布式小內(nèi)擋板可以破壞這種回流，同時(shí)降低冷玻璃內(nèi)側(cè)表面的空氣流速，減少對(duì)外的熱量對(duì)流損失。多個(gè)分布式小進(jìn)風(fēng)口可以減少空氣在入口處的動(dòng)量由于轉(zhuǎn)向會(huì)遭遇較大的阻力從而造成空氣流量減少，增加空氣流量，同時(shí)破壞向下的冷空氣沉降，減少熱對(duì)流損失。另外，其還可以將被加熱冷空氣更有效和均勻地傳遞到內(nèi)側(cè)的熱表面進(jìn)行加熱。本發(fā)明的太陽(yáng)能加熱墻可以全被動(dòng)式工作，無(wú)需任何機(jī)械和熱力系統(tǒng)；應(yīng)用時(shí)可以運(yùn)用在各種層高的建筑物上，系統(tǒng)可以向上下左右重復(fù)延；可以作為獨(dú)立的采暖系統(tǒng)，也可以與其他系統(tǒng)結(jié)合使用；整個(gè)系統(tǒng)無(wú)移動(dòng)部件，保證了較低，甚至為零的維護(hù)成本且無(wú)需特別的建筑材料，成本較低。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱墻的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為全新風(fēng)工作模式下現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖；圖4所示為全新風(fēng)工作模式下本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖；圖5所示為部分新風(fēng)工作模式下現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖；圖6所示為部分新風(fēng)工作模式下本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的結(jié)構(gòu)及功效，圖示僅為更好的顯示本發(fā)明的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，所示尺寸比例并不為實(shí)際設(shè)計(jì)的尺寸比例。另外，圖中所示是墻體的縱向剖面示意圖。如圖2所示的本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的結(jié)構(gòu)示意圖，所述空氣加熱墻包括設(shè)置于墻體內(nèi)側(cè)上部的熱空氣出口 20，其可以與室內(nèi)相通或與空調(diào)或熱水系統(tǒng)連接；內(nèi)側(cè)吸熱表面40，其可以為建筑墻體或高反射玻璃；外墻高透玻璃M，其上半部設(shè)置有多個(gè)分布式吸熱內(nèi)擋板26，下半部設(shè)置有多個(gè)分布式小進(jìn)風(fēng)口觀；另外，還包括墻體頂部30以及底部32，其可以為高透玻璃。另優(yōu)選的，還可包括墻體內(nèi)側(cè)下部設(shè)置的室內(nèi)空氣入口 22。所述內(nèi)擋板26為相隔一定間距均勻設(shè)置，優(yōu)選的，所述內(nèi)擋板的寬度為2至km，其相隔間距為7至12cm。所述分布式小進(jìn)風(fēng)口 28也為相隔一定間距均勻設(shè)置，優(yōu)選的，所述進(jìn)風(fēng)口的孔徑為0. 3至0. 7cm，其相隔間距為5至IOcm0在本發(fā)明中的空氣加熱墻的設(shè)計(jì)中，多個(gè)分布式內(nèi)擋板沈的作用是，由于外層冷玻璃會(huì)引起下降空氣回流，從而減少玻璃墻體夾層內(nèi)向上的總空氣出流量，分布式小內(nèi)擋板可以破壞這種回流，同時(shí)降低冷玻璃內(nèi)側(cè)表面的空氣流速，減少對(duì)外的熱量對(duì)流損失。多個(gè)分布式小進(jìn)風(fēng)口觀的作用為，空氣在入口處的動(dòng)量由于轉(zhuǎn)向會(huì)遭遇較大的阻力(或稱為動(dòng)量損耗)，從而減少流量，分布式小進(jìn)風(fēng)口觀可以減少這種動(dòng)量損耗，增加空氣流量，同時(shí)破壞向下的冷空氣沉降，減少熱對(duì)流損失。另外，分布式小進(jìn)風(fēng)口觀可以將被加熱冷空氣更有效和均勻地傳遞到內(nèi)側(cè)的熱表面進(jìn)行加熱。圖3和圖4所示分別為全新風(fēng)工作模式下現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖以及本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖。所述全新風(fēng)工作模式為外部冷空氣由于玻璃墻體夾層中熱浮力產(chǎn)生的向上提升力，經(jīng)分布式小進(jìn)風(fēng)口吸入玻璃墻體夾層，被內(nèi)側(cè)的吸熱表面加溫，加熱后的空氣有墻體夾層上側(cè)開(kāi)口進(jìn)入室內(nèi)(或空調(diào)系統(tǒng))。此為空氣加熱墻的主要模式。所述模擬測(cè)試的條件為 垂直日照強(qiáng)度200W/m2，室內(nèi)溫度20°C ；室外溫度10°C ；墻寬1m。表一顯示了在此條件下兩種空氣墻的性能比較結(jié)果。
空氣流量 (m3/s)出口空氣溫度(°c)出口總獲得能量(W/m2)外玻璃熱損失(W/m2)現(xiàn)有技術(shù)0.0230425.7234.250.7本發(fā)明0.0270627.3290.641.3變化比例+17.4%+6.2%+24.1%-18.5%表一圖5和圖6所示分別為部分新風(fēng)工作模式下現(xiàn)有技術(shù)的空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖以及本發(fā)明的太陽(yáng)能空氣加熱墻的氣體交換及溫度分布的模擬示意圖。所述部分新風(fēng)模式，也即室內(nèi)風(fēng)循環(huán)節(jié)能模式是指，為了更有效的利用室內(nèi)廢熱，部分室內(nèi)溫?zé)岬惻f空氣(約占總流量的40%)可以經(jīng)有玻璃墻體夾層內(nèi)側(cè)下層的可控開(kāi)口 22，進(jìn)入玻璃墻體夾層，與經(jīng)分布式小進(jìn)風(fēng)口觀吸入的新鮮冷空氣(約占總流量的60% ) 混合，被吸熱表面加熱后，由上側(cè)熱空氣出口 20流入室內(nèi)。此為空氣加熱墻根據(jù)實(shí)際需要的可選輔助模式。所述模擬測(cè)試的條件為垂直日照強(qiáng)度200W/m2，室內(nèi)溫度20C ；室外溫度10C ； 墻寬1m。表二顯示了在此條件下兩種空氣墻的性能比較結(jié)果。
空氣流量 (m3/s)出口空氣溫度(。c)出口總獲得能量(W/m2)外玻璃熱損失(W/m2)現(xiàn)有技術(shù)0.0251925.7256.173.3本發(fā)明0.0333426.9353.359.3變化比例+32.3%+4.7%+37.9%-19.1%表二本發(fā)明的太陽(yáng)能加熱墻可以運(yùn)用在建筑的東、南、西外立面以及剖面屋頂，當(dāng)然使用在朝陽(yáng)的南面和屋頂效果最好。如上所述，本發(fā)明的太陽(yáng)能加熱墻可以實(shí)現(xiàn)全被動(dòng)式工作，無(wú)需任何機(jī)械和熱力系統(tǒng)；應(yīng)用時(shí)可以運(yùn)用在各種層高的建筑物上，系統(tǒng)可以向上下左右重復(fù)延；其可以作為獨(dú)立的采暖系統(tǒng)，也可以與其他系統(tǒng)結(jié)合使用；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既可以使用于新建筑又可以很方便的運(yùn)用于既有建筑改造，不需要對(duì)現(xiàn)有建筑系統(tǒng)做大的調(diào)整；整個(gè)系統(tǒng)無(wú)移動(dòng)部件，保證了較低的，甚至為零的維護(hù)成本；其可以利用常規(guī)建筑材料，所以建造成本也較低。本發(fā)明并不局限于所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開(kāi)范圍內(nèi)，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能空氣加熱墻，包括設(shè)置于墻體內(nèi)側(cè)上部的熱空氣出口，其與室內(nèi)相通或作為空調(diào)或熱水系統(tǒng)的預(yù)熱系統(tǒng)；內(nèi)側(cè)吸熱表面，其可以為建筑墻體或高反射玻璃；以及外墻高透玻璃；其特征在于，所述外墻高透玻璃的上半部設(shè)置有多個(gè)分布式吸熱內(nèi)擋板，下半部設(shè)置有多個(gè)分布式小進(jìn)風(fēng)口。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣加熱墻，其中所述加熱墻還包括墻體頂部以及底部，其可以為高透玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣加熱墻，其中所述加熱墻還包括墻體內(nèi)側(cè)下部設(shè)置的室內(nèi)空氣入口。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣加熱墻，其中所述內(nèi)擋板為相隔一定間距均勻設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能空氣加熱墻，其中所述內(nèi)擋板的寬度為2至km，其相隔間距為7至12cm。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣加熱墻，其中所述分布式小進(jìn)風(fēng)口為相隔一定間距均勻設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能空氣加熱墻，其中所述分布式小進(jìn)風(fēng)口的孔徑為0.3至 0. 7cm，其相隔間距為5至IOcm0
全文摘要
本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保建筑領(lǐng)域，特別涉及一種全被動(dòng)式太陽(yáng)能空氣加熱墻。所述空氣加熱墻包括設(shè)置于墻體內(nèi)側(cè)上部的熱空氣出口，內(nèi)側(cè)吸熱表面，外墻高透玻璃，其上半部設(shè)置有多個(gè)分布式吸熱內(nèi)擋板，下半部設(shè)置有多個(gè)分布式小進(jìn)風(fēng)口。本發(fā)明的加熱墻可以增加氣體流量，將被加熱冷空氣更有效和均勻地傳遞到內(nèi)側(cè)的熱表面進(jìn)行加熱；另外本發(fā)明的太陽(yáng)能加熱墻可以全被動(dòng)式工作，無(wú)需任何機(jī)械和熱力系統(tǒng)；適用性強(qiáng)，建造成本以及維護(hù)成本低。
文檔編號(hào)E04B2/00GK102352658SQ20111021925
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者翟志強(qiáng) 申請(qǐng)人:翟志強(qiáng)