專利名稱：太陽能建筑庭院環(huán)境空調(diào)中央式冰箱熱水器一體化工程的制作方法
太陽能建筑庭院環(huán)境空調(diào)中央式冰箱熱水器一體化工程
二十世紀(jì)以來，由于人類對(duì)自然資源的恣意使用，能源、土地、水和材料的浪費(fèi)驚人。 上世紀(jì)末，人類意識(shí)到社會(huì)持續(xù)發(fā)展的必要性和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的重要性，現(xiàn)在各國都將 節(jié)約這四類資源作為舉國上下的共同目標(biāo)。我國建設(shè)部2006年提出，要求建筑物向"四 節(jié)一環(huán)保"的方向努力，并出臺(tái)了一系列政策法規(guī)和措施。在這"四節(jié)"中，建筑節(jié)能是 重中之重。我國能源消耗中有40%是建筑耗能，而采暖空調(diào)占30%以上，。建筑節(jié)能的潛 力極大。在節(jié)約能源方面，以可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源方面，太陽能就是國內(nèi)外的共 同首選。我國這方面發(fā)展極快，但主要是太陽能熱水器方面國際領(lǐng)先。我國創(chuàng)新基金重點(diǎn) 叉持領(lǐng)域中，太陽能就居第一位。其它方面利用太陽能的方式多種多樣，除太陽熱水器外， 主要有熱泵、光伏發(fā)電、太陽塔發(fā)電，……。近年我國已出現(xiàn)無能耗建筑。但是，太陽 能有致命的弱點(diǎn)。這就是太陽光能密度太低，要大量使用太陽能就必然會(huì)占用大量面積(這 會(huì)浪費(fèi)土地或空間)；光線只能直線傳輸建筑物能"沭浴"的陽光是有限度的，好方法也 多無用武之地；太陽光能的利用效率與其投射角有關(guān)，因此它的各種利用方式的效率都與 受光面的朝向和受光面積有關(guān)，也與太陽高度的變化(季節(jié)變化和日變化)有關(guān)，在天津， 冬夏太陽能供給差近3倍。很多光能轉(zhuǎn)換設(shè)備設(shè)施難以發(fā)揮其固有效率。由于太陽能的這 些缺點(diǎn)，它的應(yīng)用技術(shù)雖說科技投入很大，發(fā)展很快，但要普及無能耗建筑還有相當(dāng)困難。 節(jié)能的另一方面是被動(dòng)節(jié)能，即從建筑物的能量損耗的減少入手。目前這方面的嘗試和成 就對(duì)降低建筑總能耗方面的效果比直接利用太陽能的效果更顯著。德國的"新型建材實(shí)現(xiàn) 最大程度節(jié)能"，其每平方米能耗僅是當(dāng)?shù)仄胀ńㄖ芎牡? / 10。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用建筑 絕熱圍護(hù)材料可節(jié)能70-80%。實(shí)際上我國已報(bào)導(dǎo)的"無能耗建筑"，主要為圍護(hù)減少導(dǎo)熱 的結(jié)果。
我國2005年人均耕地已減少至1.4畝。要扼止耕地減少，節(jié)約建筑用地是關(guān)鍵。近 年我國耕地急劇減少，新擴(kuò)建公路、鐵路占地多，但交通網(wǎng)的密度將漸達(dá)極限(西部除外)。 建筑用地則不同。我國人均住房面積多尚未達(dá)到小康水平，且每戶面積沒有限制(現(xiàn)城市 已有幾百平方米一戶的，浙江農(nóng)村每戶擁有500平方米)。提出節(jié)約建筑用地是時(shí)代的必 然，并正當(dāng)其時(shí)。減少建筑用地與節(jié)能和節(jié)材是完全可以結(jié)合的。每幢建筑加長東西向， 可減少樓問空地；解決采光問題后相鄰南、北樓的間距，可保持在30米以下；向較高樓 層發(fā)展(城市20層上、下，農(nóng)村7層以上)。這都足以使建筑占地減少50%左右，能耗也大為減少；減少屋頂和東、西端山墻的總面積，這既節(jié)能又節(jié)材。
我國水資源短缺，人均水資源占有量僅2200m3;北方和西部地區(qū)是公認(rèn) 的極度缺水環(huán)境。全國600多個(gè)城市，有2/3供水不足，其中有l(wèi)/6嚴(yán)重缺水。建設(shè)部 要求降低供水管網(wǎng)耗水，爭取降低10個(gè)百分點(diǎn)，即每年節(jié)水47億噸，這主要從減少管網(wǎng) 漏失著眼。這種節(jié)流雖有必要，但畢竟有限。其實(shí)應(yīng)當(dāng)開源，這就是從全面利用城鎮(zhèn)雨水。 雨水一直是作為無用水被"盡快排出城市"的。但雨水較潔凈，略加或不加專門處理即可 用于城、鎮(zhèn)主要的耗水量——洗滌和沖洗水以及工業(yè)冷卻用水和農(nóng)業(yè)、園林灌溉用水；它 若就地利用，可省遠(yuǎn)距輸送的管道及其占地、輸水設(shè)備及能耗，還有利于綠化和氣候改善。 它可以實(shí)現(xiàn)"四節(jié)一環(huán)保";.它沒有斷水的風(fēng)險(xiǎn)。在水文地質(zhì)條件有利的情況下，還可用 于大量貯能和供熱水、供暖；在一般地區(qū)也可通過貯部分雨水(回灌雨水)J)C熱，實(shí)現(xiàn)省能 和全天供應(yīng)熱水。對(duì)此，可參看《城鎮(zhèn)雨水零排放系統(tǒng)工程》。本發(fā)明主要利用地下貯半 熱水，供洗滌澆灌用水。
節(jié)材所有節(jié)能和節(jié)地、節(jié)水，都是與節(jié)材息息相關(guān)的。它們的節(jié)約途經(jīng)正確，就會(huì) 節(jié)材，反之，就會(huì)浪費(fèi)材料。如屋頂發(fā)電上網(wǎng)，不需另外架線，不占地；利用雨水可節(jié)約 輸水管材；目前的圍護(hù)結(jié)構(gòu)改革只追求節(jié)能，卻要消耗大量隔熱材料；效率不高的利用太 陽能，也會(huì)形成得中有失，實(shí)效有限。將樓群間距合理縮小，樓層加多，就會(huì)節(jié)省大量管 線長度。還可省去空調(diào)器、冰箱和熱水器。
環(huán)境保護(hù)"四節(jié)"與環(huán)保都是對(duì)建筑提出來的，所以它們之間有必然的聯(lián)系。這種 聯(lián)系有"四節(jié)"對(duì)大環(huán)境的影響，但這些是眾所共知的?，F(xiàn)在還應(yīng)注意的是它們對(duì)小環(huán)境 或者人性化方面作更多的考慮，然而這方面基本上還是空白。居室在供暖空調(diào)后，室內(nèi)空 氣質(zhì)量往往下降，主要是兌換率太低或無，這容易使人得空調(diào)??；所以在強(qiáng)調(diào)節(jié)能時(shí)，保 持室內(nèi)空氣新鮮，其氧含量、負(fù)離子濃度、相對(duì)溫度等，以及粉塵、微生物、有害氣體的 減少等方面都應(yīng)盡量滿足衛(wèi)生要求。對(duì)室外環(huán)境也不能不顧不能"以鄰為壑"，夏季將 室內(nèi)熱量、污濁空氣(特別是飲食業(yè)的)排到室外，讓行人熱浪迎面，氣味嗆人。建筑也不 應(yīng)"獨(dú)善其身"，應(yīng)當(dāng)"愛屋及烏"。采暖空調(diào)環(huán)境給人的另一不良影響是室內(nèi)外溫差太大， 易引起人們感冒等痰病。陽光不僅是冬季采暖的廉價(jià)熱源，也是每人健康的每天所需。因 此，近年往往出現(xiàn)"陽光權(quán)"的爭議；建筑法規(guī)也有居室每天日照時(shí)間的底線。對(duì)陽光追 求的最普遍的習(xí)慣要求，就是人們對(duì)陽面居室的追求。但現(xiàn)在對(duì)陽光的要求，往往忽視了 其質(zhì)量。陽光是由不同波長的單色光組成的，但通過一般玻璃進(jìn)入室內(nèi)的陽光，已經(jīng)沒有 紫外線了，而紫外線對(duì)殺滅多數(shù)細(xì)菌是很有效的。如何向居民提供充足而自然質(zhì)量的陽光，也是現(xiàn)代建筑必須要考慮的大事。
建筑應(yīng)將上述個(gè)性化的環(huán)保問題給予一并解決。人除了工作、居住和學(xué)習(xí)以及走路以 外，還有相當(dāng)多的時(shí)間是在室外(鍛煉、休閑)，建筑能否提供一個(gè)冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑， 甚至于四季同一個(gè)溫度和濕度的樓外環(huán)境，能否讓建筑處于花園一樣的環(huán)境，這也是現(xiàn)代 建筑應(yīng)當(dāng)能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明能全面的解決上述各方面要求。在應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，要用到"太陽能立面高效采 集與全方位傳輸技術(shù)"、"太陽能高效采集構(gòu)件光導(dǎo)塊及其衍生構(gòu)件"和"太陽能萬向高效 采集器技術(shù)"和"城鎮(zhèn)雨水零排放工程"，這四項(xiàng)技術(shù)都是本人的專利技術(shù)。本發(fā)明是負(fù) 能耗全節(jié)省環(huán)境空調(diào)基礎(chǔ)上的改進(jìn)完善并擴(kuò)大功能的系統(tǒng)工程。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
說明書附

圖1是四合院式的樓群的平面圖。其中1為北樓，2為南樓，3為西(廂房)樓， 4為東(廂房)樓。要求各樓均高在7層以上，層多不限。南北樓間距在30米以內(nèi)；東、西
(廂房)樓間距盡可能大，可以大到1000米左右。這四個(gè)樓構(gòu)成一個(gè)特殊的現(xiàn)代四合院。5
為出入大門(設(shè)有大型自動(dòng)門)。在夏、冬季必要時(shí)，它可有效阻隔院內(nèi)外空氣的流通(熱
交換)，大門直通小橋8，左右拐彎則可連通大院內(nèi)環(huán)形行車道6。 7為院內(nèi)行車道，進(jìn)南 北樓內(nèi)各住戶的人行道。8為小橋。9為其下的水池(有池邊、無池底，以便蓄水和滲水)。 IO為頂棚的天井，東西端各一個(gè)，位于棚頂，可關(guān)啟。A為綠陰墻，它有常綠觀賞草木本 植物組成，由水池往東(西)，依次種植香蒲草、草莓、菊花、冬青、扁柏、松樹和芭蕉林； 它們由矮到高，形成一堵嚴(yán)實(shí)的綠陰墻屏障，冬可防冷風(fēng)直入(冷風(fēng)沉入池9中)，夏可阻 熱風(fēng)直入(引熱風(fēng)上竄，由天井10排到棚頂外)。在東、西水池9之間可視院的東、西長 度，設(shè)l一幾個(gè)健身區(qū)和花壇。所有綠地盡可能都栽耐陰矮棵苔蘚草。所有樹草都選常綠 的，選多年生和深根的；都是無毒的、耐澇的和高光合作用效率的。它們均要適合當(dāng)?shù)氐?土質(zhì)及四合院內(nèi)的溫度和高濕度。東側(cè)的直立矩群形A，即是綠陰墻功能的示意。B為亭 子，20為通風(fēng)管。
附圖1的上空以光導(dǎo)塊鋪面的頂棚，它是平放的一個(gè)圓弧面。它的圓的直徑為樓的東 西長。圓弧面為此圓的140。的弧。圓弧下面為樓頂和樓間花園。天棚未在圖1中畫出， 亦未單獨(dú)畫出，但參看圖2和圖3即可知道其全貌。
說明書附圖2為附圖1的中部W(西)一一E(東)向剖面示意圖，圖中，3為(西廂)樓，4 為(東廂)樓。5為兩樓位置的大門。8為小橋。9為水池。IO為天井，它的開關(guān)可控制院 內(nèi)空氣流通和溫度。ll為光導(dǎo)塊陣列。12為拱形桁架(示意圖)。13為南(北)樓頂?shù)膱A柱體弧形水箱在剖面上的投影。14為圓柱體臥式半溫水箱，其半溫水由熱水井供給(見附 圖3)。這半溫水水箱的半溫水由屋頂上方的光導(dǎo)塊加熱后在重力的作用下經(jīng)水管15于每 晚五時(shí)自控自流充滿各住戶的保溫水箱16。供淋浴器和洗碗池使用。水管15下端與樓的 回水管17連接。當(dāng)水溫達(dá)到7(TC時(shí)，它將水直接排入樓回水管，熱水流入忙熱井(或池)。 18為水箱14的保溫材料。須要說明的是在拱形頂棚之下的空間為花草茂盛的常綠世界。 B為亭子及及其的通風(fēng)管(20)。附圖3為說明書附圖1的S(南)一N(北)向剖面示意圖。 圖中1為北樓，2為南樓，6為行人道(高出綠地地面100mm)。 11為光導(dǎo)塊陣列。12為光 伏電池板陣列。
圖中的的水箱14與各戶的水箱和樓的回水管網(wǎng)，同圖2。
附圖l-3顯示了建筑庭院環(huán)境空調(diào)的布局與結(jié)構(gòu)的主要特征。它減少建筑與外界的熱 交換面積一半以上，還為采光取暖、調(diào)控溫度和濕度，使光伏發(fā)電、中央式冰箱和集中供 熱水創(chuàng)造了必要條件，下面分別說明。
關(guān)于陽光高效采集和最佳利用
最重要的構(gòu)件為光導(dǎo)塊，它由特殊材料制成；在光導(dǎo)塊受光平面法線方向，有一個(gè)40 °角的入射線圓錐角，凡在此入射角圓錐面內(nèi)的陽光能100%地進(jìn)入。有兩種基本類型平
板型和楔型。平板型的可用于窗戶和鋪設(shè)于頂棚，在冬天太陽高度角多在40。以下，所以
它能將冬天的陽光，從日出到日落全部從南窗戶(立面)引入，它使陽光采集率提高l倍 以上。楔型光導(dǎo)塊安裝在南墻的其它部位(除窗戶外)，它還有聚集陽光的功能。楔型光 導(dǎo)塊在安裝時(shí)受光平面與南墻面平行。在一般建筑中冬季只有南窗戶才可能有陽光照射，
且它還受陽光余弦效應(yīng)的影響，僅在入射線與窗戶面法線方向平行時(shí)才能100%射進(jìn)玻璃 窗?，F(xiàn)在南墻面積內(nèi)全部為光導(dǎo)塊(平板型和楔型)復(fù)蓋，它們的采光面積增加了 4倍(按
1: 3的窗墻比)。這就為不產(chǎn)熱還能充分供暖提供了保證。要特別說明的是安裝在南墻
的兩種光導(dǎo)塊，在夏天它們100%地拒絕陽光通過，成了反光、隔熱層。南北兩樓的采光條 件不同，南樓無遮擋的南墻面的陽光南屋用不了；北樓的南墻面在南樓和樹木的遮擋下以 及頂棚用于光伏發(fā)電時(shí)，都很少有陽光，特別是近地幾層。為取余補(bǔ)缺，利用光的全反射 性質(zhì)，將南墻經(jīng)聚光的的陽光通過非承重墻的空心磚將光由南墻射經(jīng)庭院，射入北樓的窗 戶(附圖4)。附圖4為一間屋的剖面圖，豎線為南墻，其上、下橫粗線為頂、底樓板。垂 直線段中2為板型光導(dǎo)塊(窗戶)，l為窗戶上、下的楔型光導(dǎo)塊。3為空心磚連接成的由 南至北的光線通道(如箭頭所示)。光線出北墻后經(jīng)由庭院進(jìn)入北樓南窗戶。為使光線最 大限度地進(jìn)入北樓(同層)，庭院植樹應(yīng)不影響通光；南、北樓在設(shè)計(jì)中注意將南樓的間
6壁墻與北樓的南窗戶相對(duì)應(yīng)。楔型光導(dǎo)塊也可安裝于頂棚，這時(shí)光導(dǎo)塊平面與頂棚弧形面 一致，采集和聚集的陽光向下或斜向下投射，它們可將陽光分別投射進(jìn)南(北)樓每層的 朝院內(nèi)方向的任何需要陽光的地方；也可投射到拱肩位置的墻面和亭子上方。為了充分利 用光線的反射性，使院內(nèi)高、中、矮棵和苔蘚類植物以及它們的非葉綠色部分都能進(jìn)行光 合作用，有更多的生態(tài)效益，將窗戶以外的所有墻面、亭子蓋都安裝反光鏡面，形成光的 散射和漫射環(huán)境。
為使楔型光導(dǎo)塊向不同方向投光，可使其出光端的一個(gè)面偏向一側(cè)，這樣可將光線偏 斜向一方。
位于頂棚的水箱的上方和附近的許多光導(dǎo)塊還有重要的作用，將陽光直接引向每樓共 同的橫臥水箱(14)，為其中的半溫水加熱(直接悶曬)。
在陽光富裕的地區(qū)(華南)和季節(jié)(夏天)，可在頂棚光導(dǎo)塊之下鋪設(shè)太陽電池，產(chǎn) 生的直流電貯于鋰電池，供直流風(fēng)機(jī)、水泵、中央式冰箱的制冷機(jī)和除濕裝置以及窗用電 網(wǎng)和自動(dòng)門使用；多余的可為住戶電動(dòng)車充電。
關(guān)于降溫
本方法在空調(diào)中不制冷，但降溫。每天的天氣都有最高溫度和最低溫度，它們在晴天
相差irc上下；但陰雨天不明顯。晴天的最高溫度在午后，最低溫度在夜間，特別是后半 夜。在四合院式樓群加蓋(頂棚)的條件下，當(dāng)夏天院外氣溫低于院內(nèi)氣溫時(shí)開啟院門、
打開頂棚天窗，將漸降溫度的空氣放入院內(nèi)(也可開動(dòng)風(fēng)機(jī)，通過通氣管20，以負(fù)壓將院
外空氣加速吸入)。當(dāng)次日太陽升起時(shí)，院內(nèi)空氣已降至當(dāng)時(shí)的最低溫度時(shí)，將院門及頂 棚天窗關(guān)閉。從放入空氣到關(guān)閉院門io io多個(gè)小時(shí)內(nèi)，空氣溫度漸降，院內(nèi)的所有物
體也跟著降到最低溫度。這些降了溫的物體包括植物、土壤、運(yùn)動(dòng)器械、亭子；兩樓內(nèi) 側(cè)的全部墻體，屋內(nèi)除恒溫的人和動(dòng)物以外的所有器具。它們的共同特點(diǎn)是數(shù)量多，密度 大(相對(duì)于空氣)，因此它們的熱容量極大(固體與水的熱容量為空氣的近4000倍)；它 們傳熱快(粗厚物體夜間可深達(dá)幾十cm,小物體整個(gè)降溫)，表面積大，因此熱交換能力 極大，它們通過幅射、傳導(dǎo)和對(duì)流為白天空氣降溫。(同樣，在冬季晴天它們吸熱貯熱， 在夜間和陰雨天無陽光時(shí)為空氣加溫)。這固體與氣體的4000: 1的熱容量和巨大的表面 積，足以使院內(nèi)的白天溫度保持穩(wěn)定在當(dāng)?shù)氐亩嗵斓淖畹蜏囟鹊钠骄怠?br> 在華南地區(qū)，有些日子的夜間最低溫度可能連續(xù)許多天保持在3crc以上，這時(shí)以夜
間低溫降白天高溫的方法就難以將院內(nèi)氣溫降到23X: 24'C了。對(duì)于可能常發(fā)生這種情況
的地區(qū)，可用噴霧降溫法。在弧形桁架下，安裝一些淋水噴頭，用水泵加壓噴霧，這可使氣溫下降，直到滿意氣溫23'C 24。C為止。這人工雨霧過程，還有洗滌空氣的作用，水霧 將空氣中的有害氣體溶解，將微生物和粉塵加濕增重，最后都下落土壤中。
在有些地區(qū)和季節(jié)，往往空氣過于干燥，這也使人有不舒適感。通常院內(nèi)的空氣相對(duì) 濕度比院外環(huán)境的要高。若出現(xiàn)相對(duì)濕度過低時(shí)，也可用人工雨霧的方法增濕并去除空氣 中的有害成分。
關(guān)于降濕問題
人體對(duì)空氣的溫度的反應(yīng)，還與空氣的相對(duì)濕度有關(guān)。有時(shí)候，氣溫并不太高，但人 體有不舒適感，即通常所謂的悶熱。這是我國重慶、武漢和南京被稱為"三大火爐"(實(shí) 際應(yīng)為"三大蒸籠")的主要原因。相對(duì)濕度過高的情況，在院內(nèi)發(fā)生得較少和較晚，因 為在潮濕空氣(氣流)到來時(shí)，它不會(huì)馬上進(jìn)入院內(nèi)，先進(jìn)入的水蒸汽要先被屋內(nèi)的物體 吸收與吸附，即物體本身有一定的為空氣除濕的能力。對(duì)較常出現(xiàn)悶熱天氣的地區(qū)，可采
取脫濕措施。此措施是在各大門內(nèi)設(shè)置帶翅翼的許多垂直的水管子(脫濕管)，管子為 鐵質(zhì)，翅翼由鋁薄片制成，套裝于、固定于鐵管外。鐵管子外的鋁質(zhì)翅翼密集，相鄰管子 的翅翼緊相接，這樣的排列至少有兩排。鐵管內(nèi)通以冷水(地下冷水或經(jīng)人工降溫的冷水， 水溫達(dá)到露點(diǎn)以下)，在管排列的院內(nèi)一側(cè)安裝風(fēng)機(jī)，向院內(nèi)送氣，空氣通過低溫的鋁質(zhì) 翅翼，其中的水蒸汽凝結(jié)成水滴，使空氣脫除大部分水汽，也使空氣中的有害成分除去。 此除濕裝置設(shè)在門內(nèi)叢林中，是為了節(jié)省空間，也免它有礙院內(nèi)景觀。在濕熱地區(qū)除濕裝 置是不可少的。為提高除濕效果，建議將目前的大型制冷機(jī)改造動(dòng)力用太陽能；制冷機(jī) 改成為"中央式冰箱"，的一部分，其制成的巨大冷量，常年由介質(zhì)供給每戶的無冷源"冰 箱"(可建在廚房的墻內(nèi)，不占建筑面積)，這時(shí)管路和"冰箱"損失的冷量都留在室內(nèi)， 可起降溫作用；在需要除濕時(shí)，將它的冷介質(zhì)送至脫濕管，用于脫濕。
關(guān)于降溫、增濕和降濕措施，可根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，防患于未然。經(jīng)多年的運(yùn)轉(zhuǎn)后，可根 據(jù)積累的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)單片機(jī)自動(dòng)控制。
關(guān)于院內(nèi)側(cè)部分的圍護(hù)結(jié)構(gòu)問題
所有樓均采用框架結(jié)構(gòu)。樓的內(nèi)側(cè)的墻體和窗戶唯一要考慮的是承重力的問題;從溫、 濕度和防風(fēng)雨方面考慮，內(nèi)側(cè)已無設(shè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的必要，當(dāng)然為保護(hù)隱私和居室安全，應(yīng)有 相應(yīng)的設(shè)施。建議在內(nèi)側(cè)的整個(gè)框架上加瓷瓶，瓷瓶上加網(wǎng)眼很小的鐵絲圍網(wǎng)，圍網(wǎng)上除 "窗戶"位置外，圍網(wǎng)內(nèi)側(cè)下部全用纖維板，而"窗戶"則由住戶自配合適的窗簾或合適 的門窗(夜間院內(nèi)植物呼出二氧化碳，不利健康，只這時(shí)才有分隔院內(nèi)與室內(nèi)空氣的必要)。 鐵絲圍網(wǎng)通過脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生不低于3000V的高壓脈沖，脈寬0.3S左右，但電流不大。
8高壓脈沖可有效防止小偷的攀爬(使他產(chǎn)生電麻感覺，又不致受到傷害。應(yīng)進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)); 也可有效防止小動(dòng)物蚊蠅等進(jìn)入。這種設(shè)施不僅成本低，自重輕，且不占地方，可增加建 筑使用面積。
關(guān)于樓群的安全問題
四合院四樓相連成環(huán)形加頂棚，在樓群結(jié)構(gòu)和材料等同的條件下，能增加其穩(wěn)定性是 顯然的，樓群抗御自然災(zāi)害能力將因此提高很多。它在洪水和海嘯情況下，人們可跑到安 全的樓上避難。當(dāng)有突發(fā)的有害氣體泄漏時(shí)，封閉的圍護(hù)環(huán)境可有效防止其危害。當(dāng)有害 氣體比重較大時(shí)，人們跑到樓上就可安然無恙。有人擔(dān)心，封閉環(huán)境在火災(zāi)時(shí)太危險(xiǎn)，產(chǎn) 生的煙氣和有毒氣體會(huì)窒息、致死人。但這是過慮的，四合院的高樓環(huán)境，其院中上空相 當(dāng)于煙囪。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，熱煙、氣比重小，必然向上騰升；而樓內(nèi)的煙氣和火焰受院內(nèi) 上升氣流形成的負(fù)壓的吸引而必然向院內(nèi)窗口移動(dòng)。人站在樓的外側(cè)的窗口內(nèi)很安全，可 從容等待救援。院內(nèi)不僅安全無問題，空氣質(zhì)量比城市的環(huán)境空氣要好，還降低了噪聲。
關(guān)于周年全日供應(yīng)熱水問題
將熱水箱做成臥式長管(等于全樓長的共用水箱)，管為鋁制厚壁(這有利傳熱和貯 熱)。楔型光導(dǎo)塊將采集聚集的陽光直曬鋁管。熱水箱(管)在頂棚下，完全不受氣候影 響。管外雖有保溫材料，也難免有熱量散失，但熱量仍在院內(nèi)，冬起些許增溫的作用；夏 季熱空氣在頂層，沿弧形頂棚由天窗排出，不會(huì)給院內(nèi)增溫。總熱水箱向下的供水管每單 元一管，由頂層直至底層；供水管每戶(每層)有一分支，連接戶熱水箱(在層的最高處， 有良好保溫層)。各戶熱水箱兩端， 一連廚房水池， 一連盥洗室。戶水箱進(jìn)水口裝熱水表； 有統(tǒng)一控制的電磁閥門?？偀崴涿刻於〞r(shí)(例如晚五點(diǎn))向戶熱水箱供熱水(裝滿為止)。 總熱水箱的容積應(yīng)等于每樓各戶熱水箱容積的總和。各戶熱水箱容積按每戶平均人口和人 均耗熱水量計(jì)算?？偹涞陌霟崴慈∽缘叵?。這地下水的貯存空間可利用地下空隙率大、 地下水流動(dòng)性又小的巖層；無這種水文地質(zhì)條件的地區(qū)，也可建造地下水庫(為保溫要有 足夠深度和蓋層厚度)。地下水半溫度來源于太陽能，即各樓總熱水箱排放(用不了的熱 水回送)的熱水。
關(guān)于利用降水補(bǔ)充地下水
雨水是城鎮(zhèn)廢水中最清潔的水源，不經(jīng)或稍經(jīng)處理即可用于洗滌和澆灌等。為利用雨 水，可采取各種增強(qiáng)土壤滲透速度、延長滲透時(shí)間等措施；夏季雨水下滲，還可將熱量帶 入(貯于)地下。關(guān)于這方面的技術(shù)，可參看《城鎮(zhèn)雨水零排放系統(tǒng)工程》。
關(guān)于院內(nèi)和室內(nèi)空氣流通和質(zhì)量問題
9環(huán)境空調(diào)要求頂棚和樓的外圈的圍護(hù)結(jié)構(gòu)全封閉(但為實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的個(gè)性化，每戶 外圍護(hù)的近地板處有可開啟的小通氣孔)，于是有人擔(dān)心環(huán)境空調(diào)中的空氣流通和質(zhì)量問 題。
室內(nèi)有許多熱源人體和各種家電、射入室內(nèi)的陽光、空心墻中射過的陽光和通過的 熱水管對(duì)墻的加熱，它們都會(huì)加熱空氣，中央式冰箱則會(huì)降低溫度，熱空氣會(huì)在比重差的 作用下上升。由于這些熱源的流動(dòng)性(人體)、間歇性(家電、入室陽光和開關(guān)門時(shí)進(jìn)入 的空氣)和非對(duì)稱性(空心墻特意設(shè)計(jì)成偏心的，光線和熱水管置于一側(cè)，它們偏向的一 側(cè)受較多的熱量，使這側(cè)的墻壁為空氣加溫)，這種熱空氣的上升運(yùn)動(dòng)是非常復(fù)雜的，但 是室內(nèi)氣溫上高、下低的現(xiàn)象是普遍存在的。
院內(nèi)的熱源主要來自周邊室內(nèi)的對(duì)流，還有少量的傳導(dǎo)和幅射。其它熱(冷)源為頂 棚引入的陽光和以它的光導(dǎo)塊為主的傳導(dǎo)，其次是大門開啟時(shí)的熱(冷)空氣的進(jìn)入。頂 棚的作用是季節(jié)性變化的，在冬天，它一般是關(guān)嚴(yán)的；在夏天，它是常開的，平時(shí)有較熱 空氣緩慢流出，對(duì)院內(nèi)空氣兌換更新。夏天大門開啟時(shí)，進(jìn)入的熱空氣在門口樹叢的阻擋 中，進(jìn)門即上竄，由天窗排出；在夜間，院外的冷空氣比重較大，自流進(jìn)入院內(nèi)或由通風(fēng) 管風(fēng)機(jī)負(fù)壓強(qiáng)制吸進(jìn)院內(nèi)。在強(qiáng)制吸入院內(nèi)時(shí)，各戶可將小通氣孔打開，實(shí)現(xiàn)空氣的快速 更新和固體的冷卻。
各戶室內(nèi)和室外(院內(nèi))的空氣的交流是永不停止的，因?yàn)槊渴铱諝獾臏囟鹊纳细呦?低，促使室內(nèi)空氣的上出下進(jìn)(注意每個(gè)向院內(nèi)的窗戶的上方是全透風(fēng)的——可排氣的) 室內(nèi)室外的循環(huán)交流不會(huì)停止。室內(nèi)也不會(huì)有空氣完全停滯的死角，因?yàn)樯仙龤饬魇嵌嘁?素，很復(fù)雜的，形成的是紊流，而且氣體分子的布朗運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)、永恒存在的。
大型制冷機(jī)的冷凝器采用強(qiáng)迫對(duì)流空氣冷卻式。它形成的熱空氣，引到院內(nèi)亭子下方， 由通風(fēng)管利用溫度差常年排放空氣出頂棚。它造成的負(fù)壓也使空氣流向亭子、由通氣管排 出，更新院內(nèi)空氣。
對(duì)空氣質(zhì)量的擔(dān)憂也是多余的。因?yàn)槭覂?nèi)與院內(nèi)(室外)是全連通的，故人均占有的 總空氣體積是室內(nèi)空氣量的幾倍。院內(nèi)空氣是在降溫、增濕和除濕過程中經(jīng)過"水洗"的， 它已脫除城市環(huán)境(院外)空氣中的有害氣體、粉塵和煙塵以及各種微生物和它們的孢子 等；院內(nèi)植物更有增氧、增負(fù)離子、去污染的特出功能，它們都使空氣質(zhì)量超常好。
關(guān)于"四節(jié)一環(huán)保"與建筑一體化
太陽能建筑庭院環(huán)境空調(diào)中央式冰箱熱水器一體化工程節(jié)能(節(jié)空調(diào)器、冰箱和熱水 器的電能)、節(jié)地、節(jié)材(整個(gè)院的內(nèi)側(cè)墻；其它各面墻也不需要保溫材料，還省了空調(diào)器、冰箱和熱水器)和節(jié)水；提供最舒適的環(huán)境，給人們以最潔凈、最富氧和負(fù)離子的空 氣，它使每人節(jié)省不少保健和醫(yī)藥費(fèi)用。
太陽能建筑庭院環(huán)境空調(diào)中央式冰箱熱水器一體化工程的所用能源均來自太陽，其基 本方法在人類遠(yuǎn)古和我國唐代已有使用，其特殊材料在1931年即開始應(yīng)用。它在21世紀(jì) 初發(fā)明——只集成相關(guān)知識(shí)，方法簡單，恩澤全球；但到22世紀(jì)也不會(huì)淘汰，因性價(jià)比 無與倫比。所有關(guān)心地球和人類舒適安康的人，請放心支持與使用吧！
權(quán)利要求
1. 太陽能建筑庭院環(huán)境空調(diào)中央式水箱熱水器一體化工程是一種高性價(jià)比的太陽能綜合利用方法，其特征在于a. 在負(fù)能耗全節(jié)省環(huán)境空調(diào)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充功能和完善措施；b. 最合理高效地利用區(qū)內(nèi)和墻面太陽能；c. 集多種技術(shù)于一體，優(yōu)化組合；d. 節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水和節(jié)材及安全效益空前；e. 集空調(diào)器、冰箱和熱水器的功能以及建筑保溫材料的功能于一體化的系統(tǒng)工程；f. 不消耗一次能源，不排放任何二氧化碳等溫室氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，相鄰南北兩樓和它們之間的南北走向廂房連 接成閉合圈，上加頂棚，形成半封閉空間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，頂棚架為圓弧拱形鋼架，其上的光導(dǎo)塊復(fù)蓋 南北兩樓和東西廂房以及整個(gè)院的上空。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，南樓的南墻面全部為板狀光導(dǎo)塊和楔狀光導(dǎo) 塊，板狀光導(dǎo)塊用于南樓采暖，楔狀光導(dǎo)塊主要為北樓采光。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，南樓的非承重墻為偏心的空心磚，其空腔用 于由南向北的傳光和布置熱水管等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，設(shè)太陽能大型制冷機(jī)，其冷量用于中央式各 戶冰箱，或用于濕熱天氣時(shí)的除濕裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，頂棚桁架下設(shè)噴雨霧噴頭，可增濕或降溫， 架上方頂棚下可設(shè)太陽電池。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，在頂棚下，各樓頂設(shè)臥式鋁質(zhì)厚壁水箱，由 其上的光導(dǎo)塊采集的光為此水箱加熱，熱水由垂直管定時(shí)分送同單元各戶保溫水 箱。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，院內(nèi)的一圈圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可不用傳統(tǒng)墻體，只 用帶高壓電鐵絲網(wǎng)，和纖維板等，院和戶室間均連通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，以院的外圈圍護(hù)結(jié)構(gòu)以內(nèi)的所有固體為貯熱 (冷)介質(zhì)，早晚定時(shí)開閉院門，冬天的白天貯陽光熱量以升夜間氣溫，夏天的晚間放入冷空氣貯冷以降白天氣溫。
全文摘要
太陽能的建筑庭院環(huán)境空調(diào)及中央式戶用冰箱和全樓共用熱水箱一體化技術(shù)，它以高效采集陽光的光導(dǎo)塊，充分利用南墻面和院上方的空間采光，直接使用陽光采暖和實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換以驅(qū)動(dòng)電機(jī)，利用光的性能，實(shí)現(xiàn)光的高效采集傳輸，使院內(nèi)植物發(fā)揮最大的生態(tài)效益；利用院的外圈圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的所有固體的貯熱(冷)功能，實(shí)現(xiàn)春夏秋冬的溫、濕度調(diào)控，使穩(wěn)定在23℃～24℃。通過噴淋，實(shí)現(xiàn)酷暑時(shí)溫度的降低；在空氣過于干燥時(shí)使相對(duì)濕度提高，使穩(wěn)定在50％～60％之間，并脫除空氣中的有害氣體、粉塵和微生物等。用太陽能制冷機(jī)制冷并分送各戶冰箱。安裝于樓頂?shù)墓脽崴?，為各戶貯熱水箱定時(shí)供熱水；用不了的熱水回送地下熱水池。系統(tǒng)的性價(jià)比極高。
文檔編號(hào)F24F5/00GK101519914SQ20081000755
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者楊佳昱, 鐘顯亮, 鐘顯昭, 黃福元 申請人:鐘顯亮