專利名稱：加熱冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于建筑物生活空間的加熱冷卻系統(tǒng)。
技術(shù)背景建筑物內(nèi)，更具體地，建筑物的生活空間內(nèi)的熱損失和熱增量的特性是 依賴于許多因素的復(fù)雜的關(guān)系，這些因素包括，例如建筑物的朝向、氣候條 件、建筑物材料、建筑物設(shè)計(jì)、通風(fēng)和建筑物上的內(nèi)部負(fù)載。越來越多地認(rèn)識(shí)到，使用被抽取到建筑物生活空間中的加熱和冷卻的空 氣以人工加熱和冷卻建筑物在資金和操作成本方面是昂貴的，并且在使用礦 物燃料方面又具有環(huán)境問題。與之相符的是，對(duì)使用新的和現(xiàn)存的建筑物的人工加熱和冷卻的要求最 小化的興趣日益增加。在對(duì)本申請(qǐng)人的國(guó)際申請(qǐng)PCT/AU2006/000146中描述和要求保護(hù)的用 于加熱和冷卻建筑物生活空間的系統(tǒng)的發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步研究和開發(fā)期間形成本發(fā)明。該國(guó)際申請(qǐng)的申請(qǐng)文件通過交叉引用被合并于此。 發(fā)明內(nèi)容在所述國(guó)際申請(qǐng)中的加熱冷卻系統(tǒng)的發(fā)明作為屋頂組件被描述和要求 保護(hù)，該屋頂組件包括屋頂；與所述屋頂?shù)闹辽僖徊糠殖蔁峤粨Q關(guān)系的屋 頂空間； 一個(gè)或一個(gè)以上的第一開口 ，其用于從所述屋頂空間到所述建筑物 外的氣流，以在"夏季，，條件下完全冷卻所述建筑物；和一個(gè)或一個(gè)以上的 第二開口 ，其用于從所述屋頂空間到所述建筑物的生活空間的氣流，以在"冬 季"條件下加熱所述生活空間。采用這種配置，所述屋頂部分因暴露于太陽(yáng) 能而被加熱，所述屋頂空間內(nèi)的空氣通過與太陽(yáng)能加熱的屋頂部分熱交換而屋頂空間中抽取，并根據(jù)所述生活 空間內(nèi)、外的條件，或者(a)被吸取到所迷生活空間來加熱該生活空間或(b) 被抽吸離開所述建筑物，以有效地移除以其他方式會(huì)增加該生活空間 中的溫度的熱。術(shù)語(yǔ)"夏季"條件在此被理解為指的是建筑物外的溫度高于建筑物的生 活空間中被認(rèn)為是舒適的溫度。術(shù)語(yǔ)"冬季"條件在此被理解為指的是建筑物外的溫度低于建筑物的生 活空間中被認(rèn)為是舒適的溫度。所述國(guó)際申請(qǐng)中的加熱冷卻系統(tǒng)還可在"夜間"條件下操作，以冷卻建 筑物中的生活空間。在上下文中，術(shù)語(yǔ)"夜間，，條件被理解為指的是外部溫 度低于內(nèi)部溫度，且該內(nèi)部溫度高于建筑物的生活空間中被認(rèn)為是舒適的溫 度。這種情形特別出現(xiàn)在晝夜有明顯溫差的情況下。如上所指出的那樣，申請(qǐng)人已經(jīng)對(duì)上述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一 步的研究和開發(fā)，本發(fā)明涉及在此工作期間做出的發(fā)明。本發(fā)明為 一種用于建筑物的生活空間的綜合加熱冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)將(a)諸如上述系統(tǒng)的太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)和(b)直接或間接基于通常在建 筑物中使用的礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)聯(lián)合在一起，并優(yōu)先操作所述太陽(yáng)能 加熱冷卻系統(tǒng)來加熱或冷卻生活空間。因此，該系統(tǒng)對(duì)礦物燃^f的^f吏用最小 化，/人而加熱和冷卻建筑物的生活空間。具體地，本發(fā)明提供一種用于建筑物的生活空間的綜合加熱冷卻系統(tǒng)， 該系統(tǒng)在所述生活空間中能達(dá)到和/或維持期望的溫度，該系統(tǒng)包括(a) 太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)，(b)直4妾或間4妾基于礦物燃^F的加熱冷卻系統(tǒng)，和(c) 控制器，該控制器首先操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻 所述生活空間，并且如果需要，隨后操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng) 來加熱和/或冷卻所述生活空間，以使所述生活空間中的溫度達(dá)到和/或維持 在所述期望的溫度。暗含在上述段落中的是，在任何給定情形下，所述控制器盡可能操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生活空間。例如，在需要加熱 生活空間的情況下，在夜間，除了在白天儲(chǔ)存在系統(tǒng)中的熱之外，所述太陽(yáng) 能加熱冷卻系統(tǒng)將不能夠向生活空間供熱。在此情況下，所述控制器操作所 述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生活空間，以使所述 生活空間中的溫度達(dá)到和/或維持在所述期望的溫度，直到所述太陽(yáng)能加熱 冷卻系統(tǒng)再次可操作為止。基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)的示例包括電力驅(qū)動(dòng)的加熱冷卻系統(tǒng)，其 中電力由礦物燃料和燃燒天然氣的加熱系統(tǒng)產(chǎn)生。優(yōu)選地，所述控制器監(jiān)測(cè)所述建筑物的所述生活空間中的溫度，并且根 據(jù)測(cè)量的溫度，首先操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生 活空間，并且如果需要，隨后操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)來加熱 和/或冷卻所述生活空間，以使所述生活空間中的溫度達(dá)到和/或維持在所述 期望的溫度。術(shù)語(yǔ)"監(jiān)測(cè)所述生活空間中的溫度"在此被理解為包括直接和間接的溫度確定。特別地，該術(shù)語(yǔ)包括這樣的情況監(jiān)測(cè)裝置獲取溫度讀數(shù)，但實(shí)際 并不計(jì)算和/或顯示該溫度。優(yōu)選地，如果監(jiān)測(cè)到的溫度與所述期望的溫度偏離預(yù)定量，則所述控制 器操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生活空間。 典型地，預(yù)定的溫度變化為2。C。典型地，該系統(tǒng)包括至少在所述生活空間中的多個(gè)溫度傳感器。 典型地，該系統(tǒng)包括在所述生活空間中、在所述建筑物外以及在所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器，所述多個(gè)溫度傳感器監(jiān)測(cè)這些區(qū)域和該系統(tǒng)中的溫度。典型地，所述傳感器連續(xù)地或周期性地將數(shù)據(jù)輸入到所述控制器的程序中，該程序處理所述數(shù)據(jù)，并操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)，如果需要的話，還操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)，以在所述生活空間中達(dá)到和/或維持所述期望的溫度。典型地，所述生活空間包括多個(gè)房間，并且針對(duì)所述房間具有不同的期 望溫度。例如，在居住房屋的情況下，典型地，臥室和家庭活動(dòng)室中將具有 不同的期望溫度。在此情形下，優(yōu)選的是，所述程序作出響應(yīng)，操作所述太 陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)，如果需要的話，還操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系 統(tǒng)，以在不同房間中達(dá)到和/或維持不同的期望溫度。優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)包括所述國(guó)際申請(qǐng)中描述和要求保護(hù)的屋頂組件，該屋頂組件包括屋頂；與所述屋頂?shù)闹辽僖徊糠殖蔁峤粨Q關(guān) 系的屋頂空間； 一個(gè)或一個(gè)以上的第一開口 ，用于從所述屋頂空間到所述建 筑物外部的氣流，以在"夏季"條件下完全冷卻所述建筑物；和一個(gè)或一個(gè) 以上的第二開口，用于從所述屋頂空間到所述建筑物的生活空間的氣流，以 在"冬季"條件下加熱所述生活空間，并在"夜間"條件下冷卻所述生活空 間。優(yōu)選地，在外部氣溫或屋頂溫度低于內(nèi)部溫度且內(nèi)部溫度高于期望溫度 的"夜間，，條件下，例如在晚上的情況下，所述第二開口適于允許氣流從所 述屋頂空間到達(dá)所述生活空間。優(yōu)選地，所述屋頂組件包括用于使與所述屋頂成熱交換關(guān)系的所述屋頂 空間內(nèi)的氣流到達(dá)開口或多個(gè)開口的裝置。上述屋頂組件依賴于與所述屋頂部分成熱交換關(guān)系的所述屋頂空間內(nèi)、 且最終來自所述屋頂空間的空氣的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)在傾斜屋頂?shù)那闆r下可以是加熱后的空氣自然向上運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。優(yōu)選地，在傾斜和平坦屋頂中的這種運(yùn)動(dòng)由使用引發(fā)氣流的特定裝置促進(jìn)。優(yōu)選地，所述氣流裝置包括用于使所述屋頂空間內(nèi)的氣流到達(dá)所述開口或多個(gè)開口的至少一個(gè)風(fēng)扇。優(yōu)選地，所述風(fēng)扇為太陽(yáng)能供電的風(fēng)扇。所述氣流可來自所述屋頂空間內(nèi)的空氣和/或來自從所述建筑物外部，例如從所述屋頂?shù)奈蓍軠隙肆魅胨鑫蓓斂臻g的空氣。所述屋頂部分可由任何當(dāng)前使用的屋面材料制成。這些屋面材料包括赤 陶瓦和金屬瓦，例如金屬帶肋瓦和通過擠壓形成的金屬板瓦，并包括皺折和 /或肋。特別適合的屋面材料包括被并排設(shè)置，更優(yōu)選成重疊關(guān)系的金屬板。優(yōu)選地，所選擇的屋面材料為金屬板，所述金屬板由涂漆或未涂漆的鋼 帶例如滾壓成型，包括的輪廓包括鈹折或包括由肋分隔開的平板。優(yōu)選地，所述屋頂部分為傾斜的屋頂部分，且由金屬板制成，所述金屬 板如前面段落所描述的那樣，被設(shè)置成與所述皺折并排，更優(yōu)選地成重疊關(guān) 系，和/或所述肋沿所述屋頂部分的傾斜表面向上延伸。優(yōu)選地，所述金屬屋頂板的所述皺折和/或所述肋限定與所述屋頂部分 的金屬成熱交換關(guān)系的所述屋頂空間內(nèi)的氣流的通道。優(yōu)選地，所述屋頂組件包括腔室，該腔室包括用于來自所述屋頂空間的 氣流的一個(gè)或一個(gè)以上入口 ，和用于來自所述屋頂空間的氣流的上述氣流開 口或多個(gè)開口 。在屋頂為傾斜屋頂?shù)那樾蜗?，?yōu)選的是，所述腔室位于或接近所述傾斜 屋頂部分的上端。所述傾斜屋頂部分可以是任何適合屋頂?shù)?一部分。例如，所述傾斜屋頂部分可以是A骨架屋頂?shù)囊徊糠?，所述A骨架屋 頂包括脊蓋和從該脊蓋的相反側(cè)向外和向下延伸的屋頂部分。特別地，所述傾斜屋頂部分可為一個(gè)或兩個(gè)A骨架屋頂部分的全部或其中一部分。優(yōu)選地，所述脊蓋限定用于所述屋頂空間內(nèi)的氣流的通道。 采用這種配置，優(yōu)選的是，由金屬板和瓦的皺折和/或肋限定的通道通向脊蓋通道，使得空氣能夠沿皺折和/或肋流動(dòng)到脊蓋通道，并隨后沿脊蓋通道流動(dòng)到所述開口或多個(gè)開口 。采用這種配置，優(yōu)選的是，開放的腔室被定位在將所述脊蓋分成兩部分的屋脊的一部分上。另外，本發(fā)明提供了一種建筑物，例如居住房屋、工廠、購(gòu)物中心和學(xué) 校，該建筑物包括在前述任一項(xiàng)權(quán)利要求中限定的所述系統(tǒng)。


進(jìn)一步通過參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明，其中圖1為用于居住房屋的典型的建筑平面圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的加熱冷卻系統(tǒng)實(shí)施例的 一部分；圖2為形成圖1的加熱冷卻系統(tǒng)實(shí)施例的一部分的太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng) 的屋頂組件的一部分的俯視圖，特別圖示說明了屋頂組件的氣流室和氣流開口 ；圖3為沿圖1的線2-2的垂直剖面圖；圖4為圖2所示的屋頂組件沿圖2中的箭頭A方向的側(cè)視圖； 圖5為圖2所示的屋頂組件沿圖2中的箭頭B方向的側(cè)視圖； 圖6為圖3的垂直剖面，其中一系列箭頭描述在與圖中所示的屋頂成熱交換關(guān)系的屋頂空間內(nèi)的氣溫高于建筑物內(nèi)溫度時(shí)的"夏季"條件下屋頂組件中的氣流方向；和圖7為圖3的垂直剖面，其中一系列箭頭描述在與圖中所示的屋頂成熱交換關(guān)系的屋頂空間中的氣溫高于建筑物內(nèi)溫度時(shí)的"冬季"條件下下屋頂組件中的氣流方向；和圖8為沿圖2的線1-1的剖面圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出的建筑平面圖為用于居住房屋的典型建筑平面圖，并具有包括 許多臥室、浴室和通用家庭活動(dòng)室(包括廚房)的生活空間。 圖中所示的加熱冷卻系統(tǒng)包括(a) 太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)(圖1);(b) 直接或間接基于通常使用在建筑物中的礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)(圖1)，例如燃?xì)夤艿兰訜嵯到y(tǒng)和電力管道蒸發(fā)式空氣設(shè)備；(c) 控制器(圖1),該控制器可根據(jù)需要由操作者預(yù)先編程，并 且首先操作太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻生活空間，并且如果需要 的話，隨后操作基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻生活空間， 以使生活空間中的溫度達(dá)到和/或維持所期望的溫度，或使生活空間中不同 房間的溫度達(dá)到和/或維持在期望的 一 系列溫度；(d) 在生活空間中由圖1中的字母"X"標(biāo)識(shí)、位于建筑物外(以 測(cè)量環(huán)境溫度)以及在太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器，所述多個(gè) 溫度傳感器監(jiān)測(cè)這些區(qū)域和該系統(tǒng)中的溫度，并被能操作地連接到控制器(在圖1中由虛線標(biāo)識(shí))；(e ) 用作加熱冷卻系統(tǒng)的電源的可再充電電池。所述控制器包括程序，該程序響應(yīng)測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，更具體地是響應(yīng)測(cè) 量的溫度數(shù)據(jù)與為生活空間的各房間預(yù)先選擇的期望溫度之間的溫度差，并 被設(shè)計(jì)成操作太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)和(如果需要)基于礦物燃料的加熱冷卻 系統(tǒng)，以在生活空間的各房間中達(dá)到和/或維持期望的溫度。在使用中，操作者將對(duì)生活空間的期望溫度(或者對(duì)生活空間中不同房 間的一 系列期望溫度)和諸如開始/停止時(shí)間和風(fēng)扇速度的其它可編程信息 輸入到控制器的程序中，并啟動(dòng)加熱冷卻系統(tǒng)。根據(jù)控制器程序，生活空間 中的溫度傳感器連續(xù)地或周期性地將數(shù)據(jù)輸入到控制器中，控制器程序處理 該數(shù)據(jù)，并確定針對(duì)加熱冷卻系統(tǒng)當(dāng)前條件的、需要達(dá)到和/或維持期望室 溫的調(diào)節(jié)。在需要溫度調(diào)節(jié)時(shí)，控制器程序首先根據(jù)需要操作太陽(yáng)能加熱冷 卻系統(tǒng)以達(dá)到所需的溫度調(diào)節(jié)。如果使用太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)不能達(dá)到所需 的溫度調(diào)節(jié)，控制器則根據(jù)需要操作基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)以達(dá)到所 需的調(diào)節(jié)。加熱冷卻系統(tǒng)的操作包括，例如，系統(tǒng)的起動(dòng)或停止操作，或增 加或降低系統(tǒng)對(duì)暖空氣或冷空氣的供應(yīng)速度。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，控制器被編程具有下述功能。 控制從太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)到生活空間的暖空氣和冷空氣的流動(dòng)，以達(dá)到或維持期望的溫度。 控制通過礦物燃料加熱冷卻系統(tǒng)所需的任何輔助的加熱和冷卻。 確保太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)比礦物燃料加熱冷卻系統(tǒng)具有操作優(yōu)先權(quán)。 提供可編程的時(shí)鐘(例如7天的時(shí)鐘)，以允許操作者在可編程的周期內(nèi)對(duì)每一天設(shè)定時(shí)間和溫度。
控制電池的充電。 計(jì)算和顯示通過使用太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)節(jié)省的能量從而得到計(jì)算 的礦物燃料的量。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器被編程，使得當(dāng)監(jiān)測(cè)到的溫度與期望的溫度偏離至少2。C時(shí)，礦物燃料加熱冷卻系統(tǒng)才開始工作。該特征的含義在于小的溫度變化不會(huì)導(dǎo)致礦物燃料加熱冷卻系統(tǒng)的連續(xù)的開-關(guān)操作。在該情況下，應(yīng)該注意到本發(fā)明并不限于選擇2。C的變化，根據(jù)情況可選擇任何適合的溫度差。該太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)為國(guó)際申請(qǐng)PCT/AU2006/000146中描述和要求 保護(hù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于形成作為建筑物一部分的屋頂組件。 參照來自該國(guó)際申請(qǐng)的圖2-8,該屋頂組件包括(a) 為基本的A狀骨架的屋頂，其具有脊蓋9和一對(duì)屋頂部8, 該一對(duì)屋頂部8從脊蓋9的相反側(cè)向外和向下延伸，并^皮支撐在檁條23和 板條25的組件上；(b) 與屋頂部8成熱交換關(guān)系的屋頂空間2;和(c) 腔室3,該腔室3位于屋頂?shù)奈菁股?，?shí)際上將脊蓋9分成 從腔室3的相反端延伸的兩部分，并具有(i)用于氣流從屋頂空間2進(jìn)入 腔室3的入口 ( 一些入口在圖5和6中由附圖標(biāo)記71標(biāo)識(shí))，(ii)用于氣 流從腔室3到建筑物外部或相反的開口 5， (iii)能被選擇性地致動(dòng)以打開 或關(guān)閉開口 5的擋板12， (iv)用于氣流從腔室3到建筑物的生活空間41 或相反的開口 7，和(v)能被選擇性地致動(dòng)以打開或關(guān)閉開口 7的擋板12。屋頂部8由金屬板制成，該金屬板通過將涂漆或未涂漆的鋼帶滾壓成型，形成的輪廓具有平板11，這些平板11被從板11沿板的長(zhǎng)度延伸的開 放平行肋13分隔開。金屬板被設(shè)置成與沿屋頂部8的傾斜表面向上延伸的
肋13并排成重疊關(guān)系。應(yīng)該注意到，屋頂部8可由其它屋面材料形成，例 如赤陶瓦等。
傾斜的屋頂部8的金屬板的肋13限定用于氣流在與金屬板成熱交換關(guān) 系的屋頂空間2中的通道。
如上所述，脊蓋9具有從開放的腔室3的相反端延伸的兩個(gè)部分。如最 佳在圖7中可看到的那樣，脊蓋9的所述部分限定通道61,用于氣流從屋 頂空間2沿脊蓋9朝向脊蓋部分的內(nèi)端并進(jìn)入腔室3。
進(jìn)入通道61的氣流通過由屋頂部8中的肋13限定的氣流通道。
脊蓋9的外端(未示出)被關(guān)閉以防止來自這些端部的氣流。另外，脊 蓋9包括金屬板63 (圖7)，該金屬板限定通道61的下壁，并從而進(jìn)一步 密封通道61。金屬板63被定位成在金屬屋頂板的上端部之間延伸。另外， 屋頂包括閉合的聚氨酯帶和硅樹脂密封件，以封閉由金屬屋頂板的上端和脊 蓋9的邊緣限定的開口 ，脊蓋9以其他方式允許氣流從通道61向外。
如最佳在圖6和圖7可看到的那樣，位于腔室3的相反側(cè)上的傾斜的屋 頂部8的金屬板被排列成使得這些金屬板的肋13的上端通向腔室3的側(cè)邊 的入口 71。因此，這些肋13限定用于氣流從屋頂空間2直接進(jìn)入腔室3的 通道。
所述屋頂還包括限定屋頂空間2的下壁的石膏板吊頂27。
所述屋頂還包括緊靠金屬屋頂板的至少一層絕緣體29。該絕緣體的貢 獻(xiàn)在于形成與屋頂?shù)慕饘侔宄蔁峤粨Q關(guān)系的氣流通道。
如上所述，金屬屋頂板的肋13和脊蓋9限定用于屋頂空間2內(nèi)氣流的 一系列通道。該結(jié)構(gòu)使得空氣能夠沿由肋13限定的通道向上流動(dòng)，(a)直 接進(jìn)入腔室3或(b)進(jìn)入由脊蓋部分限定的通道61,并沿該脊蓋通道61 進(jìn)入腔室3和腔室3的開口 5、 7。
所述屋頂組件還包括可操作以在屋頂組件內(nèi)產(chǎn)生氣流的兩個(gè)風(fēng)扇15。風(fēng)扇15通過上面提到的電池(也向控制器供電)供電。典型地，電池
通過太陽(yáng)能電池單元陣列43可再充電。應(yīng)該注意的是，該電池可通過任何 其它的合適的電源而被再充電，例如系統(tǒng)供電。
如最佳在圖6中看到的那樣，在"夏季"條件，開口 5中的擋板12處 于打開位置，而開口 7中的擋板12處于關(guān)閉位置，風(fēng)扇15被操作，以使熱 空氣氣流從屋頂空間2進(jìn)入腔室3，并從該室通過開口 5到達(dá)建筑物外。
具體地，風(fēng)扇15使空氣移動(dòng)通過由肋13限定的通道，并且該移動(dòng)的空 氣通過與金屬屋頂板的熱交換而被加熱，加熱后的空氣流入腔室3，從該室 通過開口 5。因此，移動(dòng)通過屋頂空間2的氣流從建筑物中去除熱，否則該 熱最終將會(huì)使建筑物的生活空間41變熱。更具體地，空氣空間2以及特別 地通過屋頂空間2的移動(dòng)空氣增加了屋頂組件的熱阻。
如最佳在圖7中可看到的那樣，在"冬季"條件，開口 5中的擋板12 處于關(guān)閉位置，而開口 7中的擋板12處于打開位置，風(fēng)扇15被操作，以使 氣流從屋頂空間2到達(dá)腔室3，并且從該室通過開口 7進(jìn)入生活空間41。
具體地，風(fēng)扇15使空氣移動(dòng)通過由肋13限定的通道，并且該移動(dòng)的空 氣通過與金屬屋頂板的熱交換而被加熱，加熱后的空氣通過腔室3和開口 7 流入生活空間41并加熱該空間。
另外，盡管沒有在圖中示出，在"夜間"條件，即，在外部溫度和屋頂 空間溫度低于內(nèi)部溫度且該內(nèi)部溫度高于期望溫度時(shí)，開口 5中的擋板12 處于關(guān)閉位置，而開口 7中的擋板12處于打開位置，風(fēng)扇15被操作，以使 氣流從屋頂空間2到達(dá)腔室3,并且從該室通過開口 7進(jìn)入生活空間41。
申請(qǐng)人實(shí)施的試驗(yàn)工作發(fā)現(xiàn)，(a)在"夏季"條件，屋頂組件在白天 通過從屋頂空間2吸熱來冷卻建筑物，(b)在"冬季，，條件下，屋頂空間 2在白天通過向建筑物提供來自屋頂空間2的加熱后的空氣來加熱建筑物， 和(c)在"夜間"條件，特別是在較冷的清晨，屋頂空間2通過提供與金 屬屋頂部分進(jìn)行熱交換而被冷卻的空氣來冷卻建筑物，其中，清晨時(shí)金屬屋 頂部分比內(nèi)部溫度低，且內(nèi)部溫度高于期望的溫度。(C)項(xiàng)所覆蓋的情況與晝夜溫度具有相當(dāng)大溫差時(shí)特別相關(guān)，澳洲中 部和北部以及中東區(qū)域即屬于這種情況。
上述屋頂組件是利用諸如金屬屋頂板之類的標(biāo)準(zhǔn)建筑物件的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。 另外，上述屋頂組件能夠通過修改現(xiàn)有的屋頂組件而被毫不困難地構(gòu)造。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)上述本發(fā)明的加熱冷卻 系統(tǒng)的實(shí)施例做出眾多修改。
作為示例，盡管該實(shí)施例包括形成為具有脊蓋和從該屋脊的相反側(cè)向外
和向下延伸的屋頂部8的A骨架形式的屋頂組件，但本發(fā)明并不限于此， 并且可以擴(kuò)展到任何合適的屋頂。作為示例，另一合適的屋頂為包括高亮窗 的金屬板屋頂。
作為另一示例，盡管該實(shí)施例包括具有單一腔室3的屋頂組件，但本發(fā) 明并不限于此，并且可以擴(kuò)展到具有多于一個(gè)腔室3的結(jié)構(gòu)。
作為另一示例，盡管該實(shí)施例包括屋頂組件，該屋頂組件具有由通過涂 漆或未涂漆的鋼帶滾壓成型的金屬板制成的屋頂部8,但本發(fā)明并不限于此， 并且可以擴(kuò)展到具有由任何適合的材料制成的屋頂部8的結(jié)構(gòu)。
作為另一示例，盡管該實(shí)施例包括具有由金屬板制成的屋頂部8的屋頂 組件，但本發(fā)明并不限于此，并且可以擴(kuò)展到由金屬瓦制成的屋頂部，該金 屬瓦例如通過被擠壓而形成為瓦的形狀,并包括作為瓦的形狀 一 部分的皺折 和/或肋。
作為另一示例，盡管該實(shí)施例包括具有傾斜的屋頂部8的屋頂組件，但 本發(fā)明并不限于此，并且可以擴(kuò)展到平坦的屋頂。
作為另 一示例，盡管該實(shí)施例包括太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)和礦物燃料加熱 冷卻系統(tǒng)的組合，但本發(fā)明并不限于此，并且可以擴(kuò)展到使用由其它任何方 式供電，例如由其它可再生電源供電的加熱冷卻系統(tǒng)。
作為另 一示例，盡管該實(shí)施例包括作為加熱冷卻系統(tǒng)的電源的可充電電 池，但本發(fā)明并不限于此，并且可以擴(kuò)展到向加熱冷卻系統(tǒng)，例如向控制器和風(fēng)扇15直接系統(tǒng)供電的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種用于建筑物的生活空間的綜合加熱冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)在所述生活空間中能達(dá)到和/或維持期望的溫度，該系統(tǒng)包括(a)太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)，(b)直接或間接基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)，和(c)控制器，該控制器首先操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生活空間，并且如果需要，隨后操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生活空間，以使所述生活空間中的溫度達(dá)到和/或維持在所述期望的溫度。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述控制器監(jiān)測(cè)所述建筑物的所述 生活空間中的溫度，并根據(jù)測(cè)量的溫度，首先操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng) 來加熱和/或冷卻所述生活空間，并且如果需要，隨后操作所述基于礦物燃 料的加熱冷卻系統(tǒng)來加熱和/或冷卻所述生活空間，以使所述生活空間中的 溫度達(dá)到和/或維持在所述期望的溫度。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，如果監(jiān)測(cè)到的溫度與所述期望的 溫度偏離預(yù)定量，則所述控制器操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)來加 熱和/或冷卻所述生活空間。
4、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中預(yù)定的溫度變化為2°C。
5、 如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，包括在所述生活空間 中、在所述建筑物外以及在所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)中的多個(gè)溫度傳感器， 所述多個(gè)溫度傳感器監(jiān)測(cè)這些區(qū)域和系統(tǒng)中的溫度。
6、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器連續(xù)或周期性地將數(shù)據(jù) 輸入到所述控制器的程序中，該程序處理所述數(shù)據(jù)，并操作所述太陽(yáng)能加熱 冷卻系統(tǒng)，如果需要的話，還操作所述基于礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)，以在 所述生活空間中達(dá)到和/或維持所述期望的溫度。
7、 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述生活空間包括多個(gè)房間，并且針對(duì)所述房間具有不同的期望溫度。
8、 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)包括屋頂組件，該屋頂組件包括屋頂；與所述屋頂?shù)闹辽僖徊糠殖蔁峤粨Q 關(guān)系的屋頂空間； 一個(gè)或一個(gè)以上的第一開口，用于從所述屋頂空間到所述 建筑物外的氣流，以在"夏季"條件下完全冷卻所述建筑物；和一個(gè)或一個(gè) 以上的第二開口，用于從所述屋頂空間到所述建筑物的生活空間的氣流，以 在"冬季"條件下加熱所述建筑物，并在"夜間"條件下冷卻所述建筑物。
9、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中在外部氣溫或屋頂溫度低于內(nèi)部溫 度且內(nèi)部溫度高于期望溫度的"夜間"條件下，例如在晚上的情況下，所述 第二開口適于允許氣流從所述屋頂空間到達(dá)所述生活空間。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中所述屋頂組件包括用于使與所 述屋頂成熱交換關(guān)系的所述屋頂空間內(nèi)的氣流到達(dá)所述開口或多個(gè)開口的 裝置。
11、 如權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，包括用于使所述屋 頂空間內(nèi)的氣流到達(dá)所述開口或多個(gè)開口的至少 一個(gè)風(fēng)扇。
12、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述氣流來自所述屋頂空間內(nèi)的 空氣和/或來自從所述建筑物外部，例如從所述屋頂?shù)奈蓍軠隙肆魅胨鑫?頂空間的空氣。
13、 如權(quán)利要求8-12任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述屋頂部分 為傾斜的屋頂部分，且由金屬板制成，所述金屬板具有包括皺折或包括由肋 分隔開的平板的輪廓，所述肋被設(shè)置成與所述皺折并排，更優(yōu)選地成重疊關(guān) 系，和/或所述肋沿所述屋頂部分的傾斜表面向上延伸。
14、 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述金屬屋頂板的所述皺折和/ 或所述肋限定用于與所述屋頂部分的金屬成熱交換關(guān)系的所述屋頂空間內(nèi) 的氣流的通道。
15、 如權(quán)利要求8-14任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述屋頂組件 包括腔室，該腔室包括用于來自所述屋頂空間的氣流的一個(gè)或一個(gè)以上入口 ，和用于來自所述屋頂空間的氣流的所述氣流開口或多個(gè)氣流開口 。
16、 一種建筑物，例如居住房屋和學(xué)校，該建筑物包括在前述任一項(xiàng)權(quán) 利要求中限定的所述系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于建筑物的生活空間的綜合加熱冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)將(a)太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)，和(b)直接或間接基于通常在建筑物中使用的礦物燃料的加熱冷卻系統(tǒng)聯(lián)合在一起。該系統(tǒng)優(yōu)先操作所述太陽(yáng)能加熱冷卻系統(tǒng)來加熱或冷卻所述生活空間。因此，該系統(tǒng)對(duì)礦物燃料的使用最小化，從而加熱和冷卻所述生活空間。
文檔編號(hào)F24J2/42GK101595350SQ200780045917
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者特倫斯·R·奧滕, 蒂洛·施密特 申請(qǐng)人:To Ip控股有限公司