本發(fā)明涉及節(jié)能建筑墻體領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱管的墻體及供暖系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
低能耗建筑將成為今后建筑的發(fā)展趨勢(shì)，我國建筑能耗占總能耗的三成左右，其中的三分之一以上用于建筑物的采暖和制冷。低能耗建筑是指不用或者盡量少用一次能源，而使用可再生能源對(duì)建筑物進(jìn)行采暖和制冷。智能墻體即通過外部溫度變化來對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的建筑墻體，是低能耗建筑的基礎(chǔ)。申請(qǐng)?zhí)枮?01110381071.7(公開號(hào)為CN102493574A)公開了一種太陽能保暖墻結(jié)構(gòu)，主墻體外部由內(nèi)至外依次固定有散熱板、外表面涂覆有吸熱層的保溫板、采光板。通過太陽能為整個(gè)墻體取暖，同時(shí)在外部設(shè)置百葉窗式遮陽板，可在不需要時(shí)阻止陽光射入采光板上。但整個(gè)結(jié)構(gòu)無高效導(dǎo)熱層，使得太陽能熱量難以快速的傳導(dǎo)到室內(nèi)。授權(quán)公告號(hào)為CN203008146U的中國實(shí)用新型專利公開了一種建筑外墻預(yù)埋式熱管節(jié)能裝置，包括：按照循環(huán)工質(zhì)流向依次串連設(shè)置并形成循環(huán)回路的換熱單元、驅(qū)動(dòng)循環(huán)工質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力單元和設(shè)置地下的地埋管；所述循環(huán)回路中還設(shè)有工質(zhì)補(bǔ)償單元和穩(wěn)壓單元；所述換熱單元預(yù)埋在建筑外墻中，且包括并聯(lián)設(shè)置的夏季熱管式換熱器和冬季熱管式換熱器、以及選擇性開通夏季熱管式換熱器和冬季熱管式換熱器之一的控制單元。該裝置夏季可以降低建筑外墻粉刷層和砌體基層之間溫度，減少外墻外表面?zhèn)鲗?dǎo)給外墻內(nèi)表面的熱量，降低夏季室內(nèi)冷負(fù)荷；冬季可以提高建筑外墻粉刷層和砌體基層之間溫度，有效減少外墻內(nèi)表面?zhèn)鲗?dǎo)給外墻外表面的熱量，降低冬季室內(nèi)熱負(fù)荷，減少室內(nèi)采暖能耗。該裝置需要埋設(shè)地下管道，利用地?zé)岣淖儔w問題，地埋管容易腐蝕，成本也相對(duì)較高。授權(quán)公告號(hào)為CN203099983U的中國實(shí)用新型專利公開了一種太陽能熱源墻與熱泵組合的成套裝置，包括熱源墻和熱泵系統(tǒng)，其中熱源墻由多塊太陽能吸熱板拼接而成，該熱源墻還包括帶熱管進(jìn)口與熱管出口的換熱管，吸熱板內(nèi)部設(shè)有供換熱管穿過的方形孔或圓形孔，吸熱板外壁設(shè)有太陽能吸收涂層；熱管出口與熱泵系統(tǒng)的進(jìn)液口連接且換熱管內(nèi)的液體與熱泵系統(tǒng)進(jìn)行熱交換后再從熱泵系統(tǒng)的出液口連入熱管進(jìn)口。該裝置可利用熱源墻壁吸收太陽光并轉(zhuǎn)換成熱能，再通過熱泵系統(tǒng)為人們?nèi)∨蜔裏崴峁苁且环N具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管殼內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量。目前，在建筑工程中的主要應(yīng)用范圍是：由熱管組成的熱管換熱器，用于回收通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中的余熱(冷)量；由熱管組成熱管式散熱器，成為供熱系統(tǒng)中的散熱設(shè)備；由熱管組成太陽能集熱器，成為太陽能空調(diào)或太陽能熱水器的熱源；由熱管汲取地?zé)豳Y源，構(gòu)成地?zé)岵膳到y(tǒng)的熱源等。重力熱管是熱管中的一種，其制造成本低、工藝較毛細(xì)熱管簡單，能大規(guī)模應(yīng)用于建筑行業(yè)。其原理為普通金屬圓管內(nèi)部在低壓狀態(tài)充入易沸騰的介質(zhì)，將重力熱管放置于和水平成一定角度(吸熱端高度低于放熱端)，當(dāng)吸熱端受熱時(shí)，介質(zhì)氣化吸熱，氣體升到放熱端，冷卻變?yōu)楣腆w后在重力作用下流回吸熱端，完成吸放熱循環(huán)。和毛細(xì)熱管相比，由于重力熱管的熱傳導(dǎo)依賴于重力，因?yàn)楫?dāng)吸熱端溫度低于放熱端時(shí)，重力熱管便失效，無法進(jìn)行熱傳導(dǎo)。西藏鐵路的永久凍土層使用的是重力熱管將凍土層深處的熱量散發(fā)出來，避免內(nèi)外溫差太大導(dǎo)致永久凍土層出現(xiàn)失穩(wěn)。申請(qǐng)?zhí)枮?01110266862.5(公開號(hào)為CN102383504A)中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種熱管植入式智能換熱墻體，包括低能耗建筑物的墻體，其特征是：所述低能耗建筑物墻體的內(nèi)或外保溫層表面分別設(shè)有內(nèi)表面換熱管和外表面換熱管，所述外表面換熱管通過連接管與內(nèi)表面換熱管相連，所述換熱管內(nèi)置有工質(zhì)。該墻體結(jié)構(gòu)針對(duì)低能耗建筑的特性，在墻體的內(nèi)外表面安裝換熱管，墻體內(nèi)外表面換熱管之間通過在墻體內(nèi)的連接管連接，依靠熱管內(nèi)工質(zhì)相變吸熱和放熱的特性，利用熱管內(nèi)工質(zhì)自然重力循環(huán)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)與室外環(huán)境的熱交換。該結(jié)構(gòu)不足之處在于：墻體從上到下布置了換熱管，通過連接管連接工質(zhì)，造成施工難度大、換熱效率不理想，冷卻介質(zhì)容易從連接管和換熱器接口處逃逸出來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種基于熱管的墻體，其具有安裝方便、無任何動(dòng)力源、易于將外界熱量傳入室內(nèi)，熱管易于和墻體混凝土層牢固結(jié)合，可省去橫向截面鋼筋的布置。一種基于熱管的墻體，從墻體的外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次包括；外墻的吸熱導(dǎo)熱層、外墻的保溫層、墻體層以及內(nèi)墻的導(dǎo)熱層，所述的外墻的吸熱導(dǎo)熱層與內(nèi)墻的導(dǎo)熱層之間連接有重力熱管，所述的重力熱管的管心線與墻體的厚度方向呈5°到45°，且所述的重力熱管靠近所述外墻的吸熱導(dǎo)熱層的一端要低于靠近所述內(nèi)墻的導(dǎo)熱層的一端。本發(fā)明中，所述的重力熱管靠近所述外墻的吸熱導(dǎo)熱層的一端為吸熱端，所述的重力熱管靠近所述內(nèi)墻的導(dǎo)熱層的一端為放熱端，外墻的吸熱導(dǎo)熱層吸收外界熱量，通過重力熱管的單向?qū)嵝砸约案邿釋?dǎo)性，將室外熱量迅速傳遞到墻體及室內(nèi)。本發(fā)明中，一般墻體都是沿重力方向，墻體的厚度方向一般為水平方向，重力熱管水平傾斜一定角度貫穿墻體層及外墻的保溫層。所述的外墻的吸熱導(dǎo)熱層可選用易吸收光線的暗色導(dǎo)熱涂料，也可選用易吸收光線的暗色金屬膜，如黑色鋁膜，作為優(yōu)選，所述的外墻的吸熱導(dǎo)熱層為黑色鋁膜。所述的外墻的保溫層可選用目前常用的各種墻體保溫材料如膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板的保溫材料。作為優(yōu)選，所述的外墻的保溫層為膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板。所述的墻體層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可采用現(xiàn)有技術(shù)，符合國標(biāo)和其他的質(zhì)量規(guī)范要求，其內(nèi)部嵌有重力熱管，重力熱管由外向內(nèi)貫穿墻體層，并與水平方向成一定的夾角，夾角范圍在5°到45°之間，重力熱管在外墻端(吸熱端)的高度低于在內(nèi)墻端(放熱端)的高度。重力熱管與外墻的吸熱導(dǎo)熱層及內(nèi)墻的導(dǎo)熱層相連接，外墻的吸熱導(dǎo)熱層構(gòu)成熱管的吸熱端，內(nèi)墻的導(dǎo)熱層構(gòu)成放熱端。重力熱管與垂直方向的鋼筋通過鐵絲固定，形成支撐混凝土的框架。為了提高墻體層的儲(chǔ)熱能力，可在墻體中混入石蠟類的相變材料，待夜晚外界溫度降低時(shí)，更好的維持室內(nèi)溫度。作為優(yōu)選，所述的重力熱管的管心線與墻體的厚度方向呈10°到35°，上述的傾斜角度有利于迅速將室外熱量傳遞到墻體及室內(nèi)。所述的內(nèi)墻的導(dǎo)熱層可選用導(dǎo)熱涂料，也可選用金屬膜，如鋁膜，作為優(yōu)選，所述的內(nèi)墻的導(dǎo)熱層為鋁膜。所述的重力熱管為金屬的材質(zhì)，作為優(yōu)選，所述的重力熱管為不銹鋼的重力熱管，上述材質(zhì)不但可以起到良好的傳熱作用，而且價(jià)格便宜，易于推廣利用。所述的重力熱管的充液率為30％～60％，保證良好的傳熱效率。所述的重力熱管的工作介質(zhì)由以下重量份的原料組成：作為優(yōu)選，所述的TiO2、SiO2和Al2O3均以顆粒的形式加入，粒徑為100～500nm，形成納米流體，上述特定量的TiO2、SiO2和Al2O3之間能夠起到協(xié)同作用，能較大程度提高傳熱效率。一種供暖系統(tǒng)，包括基于熱管的墻體以及供熱管道，所述的供熱管道設(shè)置在所述基于熱管的墻體的吸熱導(dǎo)熱層中，所述的供熱管道與所述基于熱管的墻體的重力熱管連接。作為優(yōu)選，所述的供熱管道包裹有管道保溫層，避免供熱管道熱量的浪費(fèi)。使用這種墻體結(jié)構(gòu)，還可以改進(jìn)目前使用的供暖系統(tǒng)，目前供暖系統(tǒng)主要通過集中供養(yǎng)的熱水，流經(jīng)每家每戶，每個(gè)房間里都需要放置散熱葉片，不但不美觀，整個(gè)房間的溫度也不均勻，人的舒適感很差，一旦房間里的供熱管道出現(xiàn)破損，會(huì)有較大的損失。而使用了本發(fā)明設(shè)計(jì)的智能墻體，整個(gè)供熱管道可布置在外墻上，即使供熱管道破損也不會(huì)造成損失，通過熱管將熱量傳遞到整個(gè)內(nèi)墻上，房間的溫度場(chǎng)非常均勻，環(huán)境非常舒適。當(dāng)夜晚室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，由于重力熱管傳熱的不可逆性，可有效的避免室內(nèi)及墻體的熱量傳導(dǎo)到室外，實(shí)現(xiàn)了建筑從外界單向吸熱的功效。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明基于熱管的墻體和供暖系統(tǒng)，利用重力熱管的高熱導(dǎo)性，實(shí)現(xiàn)將室外熱量迅速傳遞到墻體及室內(nèi)，同時(shí)由于重力熱管的單向?qū)嵝?，到夜晚時(shí)墻體存儲(chǔ)的熱量可繼續(xù)保證室內(nèi)的溫度，實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能的目的。此外將為熱管和鋼筋組成支撐混凝土的框架，可減少鋼筋的使用，降低了施工成本。附圖說明圖1為本發(fā)明基于熱管的墻體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1所示，一種基于熱管的墻體，從墻體的外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次包括；外墻的吸熱導(dǎo)熱層1、外墻的保溫層2、墻體層3以及內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4，外墻的吸熱導(dǎo)熱層1與內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4之間連接有重力熱管5，重力熱管5的管心線與墻體的厚度方向呈5°到45°，且重力熱管5靠近外墻的吸熱導(dǎo)熱層1的一端要低于靠近內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4的一端。鋼筋6垂直貫穿墻體層3中。在具體測(cè)試中，吸熱導(dǎo)熱層1為5mm黑色鋁膜。外墻的保溫層2為膠粉聚苯顆粒貼砌聚苯板，厚度為40mm。重力熱管5為不銹鋼，管子外徑為9.5mm，壁厚為0.7mm，蒸發(fā)段長為120mm，冷凝段長為180mm，重力熱管5的管心線與墻體的厚度方向呈20°，重力熱管5的密度為6根/每平米，重力熱管5的充液率為45％，重力熱管5的工作介質(zhì)由以下重量份的原料組成：水100份、TiO20.5份、SiO25份、Al2O32.5份，TiO2、SiO2和Al2O3均以顆粒的形式加入，粒徑為200～300nm。墻體層3為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為240mm。內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4為鋁膜，厚度為5mm。采用200kw的白熾燈距離墻體1.5米照射，環(huán)境溫度為18℃，經(jīng)過1小時(shí)照射后，基于熱管的墻體的吸熱導(dǎo)熱層1一側(cè)的溫度為24℃，內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4一側(cè)的溫度為23.5℃?？梢?，采用本發(fā)明基于熱管的墻體，能夠迅速將室外熱量傳遞到墻體及室內(nèi)。對(duì)比例1～3采用不同的工作介質(zhì)，其他同上。對(duì)比例1采用重力熱管5的工作介質(zhì)由以下重量份的原料組成：水100份、TiO28份，TiO2以顆粒的形式加入，粒徑為200～300nm。對(duì)比例2采用重力熱管5的工作介質(zhì)由以下重量份的原料組成：水100份、SiO28份，SiO2以顆粒的形式加入，粒徑為200～300nm。對(duì)比例3采用重力熱管5的工作介質(zhì)由以下重量份的原料組成：水100份、Al2O38份，Al2O3以顆粒的形式加入，粒徑為200～300nm。經(jīng)過1小時(shí)照射后，對(duì)比例1～3的基于熱管的墻體的吸熱導(dǎo)熱層1一側(cè)的溫度均為24℃，對(duì)比例1的內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4一側(cè)的溫度為22℃，對(duì)比例2的內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4一側(cè)的溫度為21℃，對(duì)比例3的內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4一側(cè)的溫度為21℃，可見，本發(fā)明采用特定重量份的TiO2、SiO2和Al2O3組合在一起，能夠起到協(xié)同作用，其對(duì)傳熱效率的提高非常明顯。實(shí)施例2如圖2所示，一種供暖系統(tǒng)，包括供熱管道7以及基于熱管的墻體，基于熱管的墻體從墻體的外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次包括；外墻的吸熱導(dǎo)熱層1、外墻的保溫層2、墻體層3以及內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4，外墻的吸熱導(dǎo)熱層1與內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4之間連接有重力熱管5，重力熱管5的管心線與墻體的厚度方向呈5°到45°，且重力熱管5靠近外墻的吸熱導(dǎo)熱層1的一端要低于靠近內(nèi)墻的導(dǎo)熱層4的一端。鋼筋6垂直貫穿墻體層3中。供熱管道7設(shè)置在基于熱管的墻體的吸熱導(dǎo)熱層1中，供熱管道7與基于熱管的墻體的重力熱管5連接。供熱管道7布置在外墻的吸熱導(dǎo)熱層1內(nèi)，供熱管道7的外面也包裹了管道保溫層，避免供熱管道7熱量的無謂浪費(fèi)。供熱管道7的熱量通過重力熱管5傳入墻體內(nèi)部。無供熱管道的外墻，如果其表面溫度比室內(nèi)溫度高，仍可將熱量傳輸入室內(nèi)。如果溫度比室內(nèi)低，熱管失效。使用這樣的結(jié)構(gòu)，供暖管可以在夜晚較為寒冷的時(shí)候進(jìn)行供暖，白天外界溫度升高、同時(shí)墻體由于夜晚的供暖也吸收了大量的熱，可由墻體為室內(nèi)保持一個(gè)較為舒適溫度的環(huán)境，可以大幅度的節(jié)能。