CN101349112A - 聚光建筑一体化太阳房 - Google Patents

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Abstract

聚光建筑一体化太阳房，属于节能减排和建筑一体化的太阳房领域。本发明所采取的技术方案是：1.根据各类房屋建筑朝阳面不同形式的坡屋顶/外墙体/透光窗/遮阳篷，选择不同形式的菲涅耳镜面反光聚成焦线/或者抛物柱镜面反光聚成焦线/或者圆柱镜面反光聚成焦线，由焦线加热真空玻璃管中的水/或者双层玻璃管中的水、空气/或者热管中的传热介质。2.为使聚集太阳光和建筑一体化高效统一，本发明改进设计了多种建筑材料，其中包括：a.反射聚光屋面瓦。b.反射聚光墙体砖。c.反射聚光外墙磁面砖。d.反射聚光玻璃。e.充气双层膜反射聚光遮阳篷。f.双层玻璃管式水/气加热器。本发明的有益效果是：给我们的生活提供了一种直接廉价大面积聚集太阳光加热水、空气、或其它介质的形式；探索了多种新型建材及太阳能和建筑一体化。

Description

聚光建筑一体化太阳房
所属技术领域：
本发明属于综合利用太阳能与建筑一体化的太阳房领域。
背景技术：
当前，利用太阳能的太阳房技术正呈现出多样化发展，随着一次性能源的枯竭，可再生的清洁的太阳能必然成为人类今后赖以生存的主要能源。因此，综合利用太阳能的太阳房技术一定会在短期内有新的突破。另外，随着科学技术的发展，几千年建筑上的秦砖汉瓦，由于存在浪费资源、浪费能源的缺陷，也必然被新技术、新材料所取代。
发明内容：
为了寻求秦砖汉瓦上的新的突破和综合利用太阳能与建筑一体化，本发明提供一种“聚光建筑一体化太阳房”。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：1、根据平房、别墅、多层楼房、高层楼房的不同形式的朝阳面的坡屋顶、外墙体、透光窗、遮阳篷，选择不同形式的菲涅耳式反光镜反光聚焦线、或者抛物柱面反光聚焦线、或者圆柱面反光聚焦线，达到大面积收集太阳光，聚焦加热真空玻璃管中的水，或者双层玻璃管中的水、空气，或者热管中的介质，为房间提供生活、采暖、空调所需的高温热水、热空气，甚至制冷、发电和做饭所需要的热源；2、为了适用不同形式的聚光需要，本发明改进设计了多种新型建筑材料，其中包括：a、反射聚光屋面瓦——一种形式为改进传统的以胶泥、水泥为原料烧制或机制的带反光锯齿形状的小型屋面瓦，尺寸大小、敷设方式不变，锯齿形反光面粘贴反光玻璃镜面或者反光膜，多片不同设计的瓦片组合成菲涅耳反光镜聚焦加热；一种形式为改进新型的以彩钢保温、或塑料、或玻璃钢、或石棉水泥为材料制作的带反光锯齿形状的大型屋面瓦，锯齿形反光面粘贴反光玻璃镜面或者反光膜，多片不同设计的瓦片组合成菲涅耳反光镜聚焦加热，或者在不做任何改变的情况下，直接在屋面瓦上粘贴或者机械连接锯齿形状反光面聚焦加热。b、反射聚光墙体砖——一种形式为改进的以胶泥、或水泥、或轻型材料烧制或者机制的带抛物柱面一定形状大小的墙体砖，多块砖砌成的抛物柱面上粘贴或者机械连接反光膜聚焦加热；一种形式为改进的以胶泥、或水泥、或轻型材料烧制或者机制的带凹斜面的一定形状大小的墙体砖，多块砖砌成的反光斜面上粘贴或者机械连接菲涅耳式反光玻璃镜或反光膜聚焦加热。c、反射聚光外墙磁面砖——一种在现有建筑装饰的磁面砖基础上，改进增加菲涅耳式锯齿形状的反光镜面，组合聚焦加热。d、反射聚光玻璃——一种在现有建筑装饰的玻璃板基础上，用加热模压或者滚压的工艺方法改进增加菲涅耳式锯齿形状的反光面，然后反光面粘贴反光膜或者背面镀膜，此种玻璃直接安装透光窗上或者墙面上，用于组合聚焦加热。e、充气双层膜反射聚光遮阳篷——一种利用充气双层膜结构形成抛物柱面，抛物柱面粘贴反光膜，和四周固定框架构成充气膜反射聚光遮阳篷，用于聚焦加热。f、双层玻璃管式水/气加热器——一种用于聚光焦线加热高温热水和高温空气的装置，双层玻璃管的两端由三通密封，固定在聚光焦线上，设置在玻璃管中心的带翅铜管通过三通与干管相连，干管与房间内的上水管和保温水箱机械连接；用玻璃钢管通过三通与干管相连，玻璃钢干管与房间内的冷空气出口和热空气进口连接。本发明的有益效果是：提供了一种新型太阳房，提供了一种廉价的大面积的聚集太阳光，为生活住所、办公场地，提供高温热水、高温空气，不仅直接用于生活热水、采暖、空调，还将能用于制冷的热源，发电的热源，做饭的热源，为全天候多功能太阳房做了有益技术探索。该发明经济实用，易于推广。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1是本发明“聚光建筑一体化太阳房”利用多种聚光建筑材料、多种聚光形式加热水、空气的示意图。
图1中：1、双层玻璃管式水/气加热器；2、菲涅耳式反射聚光镜；3、抛物柱面/圆柱面反射聚光镜；4、上/下水于管；5、带翅水管；6上/下空气干管；7、透光窗；8、充气双层膜反射聚光遮阳篷。
图2是坡屋顶上大型屋面瓦竖向布置和小型屋面瓦横向布置反射聚光加热示意图。
图2-a是坡屋顶上大型屋面瓦竖向布置反射聚光加热示意图。
图2-a中：1、双层玻璃管式水/气加热器；2、大型菲涅耳式反射聚光屋面瓦。
图2-b是坡屋顶上小型屋面瓦横向布置反射聚光加热示意图。
图2-b中：1、双层玻璃管式水/气加热器；2、小型菲涅耳式反射聚光屋面瓦；3、挂瓦术条。
图3是立面墙体上竖向布置和横向布置菲涅耳式反射聚光/抛物柱面反射聚光加热示意图。
图3-a是立面墙体上竖向布置菲涅耳式反射聚光加热示意图。
图3-a中：1、保温透光玻璃盖板；2、菲涅耳式反射聚光磁面砖；3、带翅铜管；4、普通墙砖。
图3-b是立面墙体上横向布置菲涅耳式反射聚光加热示意图。
图3-b中：1、保温透光玻璃盖板；2、菲涅耳式反射聚光磁面砖；3、带翅铜管；4、带凹斜面的墙体砖；5、水泥预制圈梁。
图3-c是立面墙体上横向布置抛物柱面式反射聚光加热示意图。
图3-c中：1、保温透光玻璃盖板；2、抛物柱面式反射聚光磁面砖；3、带翅铜管；4、带抛物柱面的墙体砖；5、水泥预制圈梁。
图4是透光窗上布置反射聚光加热示意图。
图4-a是透光窗上方设置充气双层膜反射聚光遮阳篷，具有聚光加热和遮阳的双重功能示意图。
图4-a中：1、双层玻璃管式水/气加热器；2、充气双层膜圆柱面反射聚光镜；3、上/下水管；4、遮阳篷固定框架；5、透光窗。
图4-b是透光窗上直接装菲涅耳式反射聚光玻璃(或者在窗玻璃上粘贴菲涅耳式反光齿条)加热示意图。
图4-b中：1、双层玻璃管式水/气加热器；2、菲涅耳式反射聚光玻璃：3、上/下水管；4、透光窗。
图5是“聚光建筑一体化太阳房”各种聚光、加热所用的材料、元件示意图。
图5-a是双层玻璃管式水/气加热器的结构形状示意图。
图5-a中：1、双层或者真空玻璃管；2、带翅(进/出水)铜管；3、变径三通。
图5-b是以彩钢保温材料为材质、大梯度的菲涅耳式反射聚光屋面瓦的结构形状示意图(菲涅耳式反射聚光锯齿可以与彩钢保温瓦一次成型；或者把成型的菲涅耳式反射聚光锯齿直接粘贴或焊接、铆接在普通的彩钢保温屋面瓦上)。
图5-b中：1、彩钢保温屋面瓦；2、菲涅耳式反射聚光锯齿。
图5-c是以红泥、或树脂、或塑钢为材质、大梯度的菲涅耳式反射聚光屋面瓦的结构形状示意图(菲涅耳式反射聚光锯齿可以与屋面瓦一次成型；或者把成型的菲涅耳式反射聚光锯齿直接粘贴或焊接、铆接在普通的红泥、树脂、塑钢屋面瓦上)。
图5-c中：1、红泥、或树脂、或塑钢屋面瓦；2、菲涅耳式反射聚光锯齿。
图5-d是充气双层膜圆柱面反射聚光加热遮阳篷的结构形状示意图。
图5-d中：1、遮阳篷固定框架；2、充气双层膜圆柱面反射聚光镜。
图5-e是菲涅耳式反射聚光锯齿单片结构和形状的示意图。
图5-e中：1、菲涅耳式反光齿单片(材质为：金属板、或玻璃板、或陶瓷板、或磁砖板)；2、菲涅耳式反射聚光锯齿。
图6是改进传统建材——小屋面瓦、窗玻璃为具有菲涅耳式反射聚光锯齿的结构、形状示意图。
图6-a是改进后的以胶泥、或水泥为原料经烧制或机制成型，具有聚光功能的小屋面瓦结构、形状示意图。
图6-a中：1、反光玻璃镜片/反光膜；2、具有菲涅耳式反射聚光锯齿的小屋面瓦单片；3、挂瓦孔。
图6-b是改进后的以模压或滚压成型，具有聚光功能的窗玻璃的结构、形状示意图。
图6-b中：1、反光膜/或背面镀膜；2、具有菲涅耳式反射聚光锯齿的玻璃板。
图7是改进传统建材——墙体砌砖(适合于菲涅耳式反射聚光加热和抛物柱面反射聚光加热)的结构、形状示意图。
图7-a是一种改进后的以胶泥、或水泥、或其他轻质材料为原料，经烧制或机制成型的适合菲涅耳式反射聚光加热的砖体结构、形状示意图
图7-a中：1、反射聚光平面；2、墙砖本体。
图7-b是一种改进后的以胶泥、或水泥、或其他轻质材料为原料，经烧制或机制成型的适合抛物柱面式反射聚光加热的砖体结构、形状示意图
图7-b中：1、反射聚光抛物柱面；2、墙砖本体。
具体实施方式
1、坡屋顶大、小反射聚光屋面瓦加热水和空气：在坡屋顶的向阳面按设计竖向或者横向布置如图2-a、图2-b所示，用根据设计定型的大型/或小型菲涅耳式反射聚光屋面瓦，如图5-b、图5-c、图6-a所示，按原屋面瓦敷设工艺，经过组合，构成线聚焦的屋面反射聚光镜；双层玻璃管式水/空气加热器如图5-a所示，(或市场上出售的玻璃真空管或金属热管)，固定在屋面反射聚光镜的焦线上；各焦线上被太阳光高温加热的介质如水、空气、融盐、无机油等，通过汇集到干管，传导到房间内，成为需要的热源。或者在现实传统的屋面瓦上组合粘贴如图5-e所示的菲涅耳式反射聚光锯齿单片而获得聚光焦线。
2、墙体砖反射聚光加热水和空气：在向阳面的墙体上按设计竖向或者横向布置，用普通红砖砌留出方形沟槽如图3-a所示；或者用改进的墙体砖如图3-b、图3-c、图7-a、图7-b所示，砌成适于菲涅耳式反射聚光或者抛物柱面反射聚光的沟槽；沟槽底部粘贴菲涅耳式反射聚光磁砖或者反光膜；在沟槽里的聚光焦线上固定带翅的铜水管，沟槽外表面用普通或真空玻璃作保温封闭；水管向房间提供热水，沟槽的空腔同时向房间提供热空气。或者直接在外墙上粘贴菲涅耳式反射聚光磁面砖，用突出墙面的玻璃或者充气双层膜封闭保温。
3、透光窗反射聚光加热水和空气：如图4-b所示，按设计直接在窗扇上装设经改进定型产品的具有菲涅耳式反射聚光锯齿的玻璃板如图6-b所示/或者在普通窗玻璃上粘贴菲涅耳式反射聚光锯齿单片条如图5-e所示；按设计在透光窗中间的立撑(柱)上安装双层玻璃管式水/空气加热器如图5-a所示，(或市场上出售的玻璃真空管或金属热管)，固定在窗玻璃反射聚光镜的焦线上；各焦线上被太阳光高温加热的介质如水、空气、融盐、无机油等，通过汇集到干管，传导到房间内，成为需要的热源。
4、充气双层膜反射聚光遮阳篷加热水和空气：如图4-a所示，该遮阳篷具有遮阳功能，充气后双层膜成圆柱面造型如图5-d所示，圆柱面上粘贴的反光膜把太阳光聚集在安装在固定框架上的双层玻璃管式水/空气加热器如图5-a所示，(或市场上出售的玻璃真空管或金属热管)上，具有了反射聚光加热水和空气的功能。各遮阳篷焦线上被太阳光高温加热的介质如水、空气、融盐、无机油等，通过汇集到干管，传导到房间内，成为需要的热源。

Claims (7)

1、聚光建筑一体化太阳房，本发明包括：平房、别墅、多层楼房、高层楼房朝阳面的坡屋顶、外墙体、透光窗、遮阳篷，根据设计竖向布置或者横向布置和房屋建筑一体化，利用菲涅耳式反射聚光屋顶瓦、墙体砖、外墙磁面砖、窗玻璃、或者用金属、塑料、陶瓷、玻璃制成的菲涅耳式反射聚光单片，或用抛物柱面式反射聚光墙体砖，或用充气双层膜圆柱面式反射聚光遮阳篷，聚太阳光成焦线加热双层玻璃管式水/空气加热器、真空玻璃热水管、太阳能热管，为房间提供高温热水、热空气，为制冷、发电、做饭和其它用途提供高温热源如图1所示，其特征是：在建筑向阳面的坡屋顶上，利用改进设计的大型/或者小型菲涅耳式反射聚光屋面瓦，聚太阳光成一条焦线，加热双层玻璃管式水/空气加热器、真空玻璃热水管、太阳能热管，为房间提供高温热水、空气和其它用途的高温热源如图2所示；在建筑向阳面的外墙体上，利用改进设计的墙体砖(一种带凹斜面；一种带抛物柱面)、菲涅耳式反射聚光磁面砖或者单片，聚太阳光成一条焦线，加热带翅金属水管、或真空玻璃热水管、或太阳能热管，为房间提供高温热水、空气和其它用途的高温热源如图3所示；在建筑向阳面的透光窗上，利用改进设计的菲涅耳式反射聚光玻璃板或者单片，聚太阳光成一条焦线，加热双层玻璃管式水/空气加热器、或真空玻璃热水管、或太阳能热管，为房间提供高温热水、空气和其它用途的高温热源如图4-b所示；在建筑向阳面的透光窗上方，利用改进设计的充气双层膜圆柱面式反射聚光遮阳篷，聚太阳光成一条焦线，加热双层玻璃管式水/空气加热器、或真空玻璃热水管、或太阳能热管，为房间提供高温热水、空气和其它用途的高温热源，如图4-a所示。
2、根据权利要求1所述的聚光建筑一体化太阳房，其特征在于：改进设计的反射聚光屋面瓦，分为大型屋面瓦和小型屋面瓦，都是根据费聂耳透镜原理，在不同材质(如胶泥、陶土、水泥、陶瓷、玻璃、彩钢、塑料、金属、石棉……)，不同工艺(烧制、压制、滚制、……)，制成的屋面瓦片上一次成型出菲涅耳式反射聚光锯齿，或者粘接、铆接出菲涅耳式反射聚光锯齿单片，如图5-b、图5-c、图5-e、图6-a所示。
3、根据权利要求1所述的聚光建筑一体化太阳房，其特征在于：改进设计的反射聚光墙体砖，分为带凹斜面适合粘贴菲涅耳式反射聚光锯齿片的砌砖和带抛物柱面适合粘贴反光膜的砌砖，都是根据设计选用不同材质(胶泥、水泥、其它轻质材料)，不同工艺(烧制、压制、模制)，有不同外形尺寸，但适合聚光的功能是不变的，如图7-a、图7-b所示。
4、根据权利要求1所述的聚光建筑一体化太阳房，其特征在于：改进设计的反射聚光外墙磁面砖，在原外墙瓷砖的基础上，不改变材质、工艺，只改变形状和尺寸，把原来的平面制成菲涅耳式反射聚光锯齿形状，可制成多齿的大片，也可以制成较少齿的单片(单片的材质也可以为金属板、塑料、玻璃钢、玻璃板、合成板)，如图5-e所示。
5、根据权利要求1所述的聚光建筑一体化太阳房，其特征在于：改进设计的反射聚光玻璃，在原建筑玻璃的基础上，直接加热软化，模压或者滚压成型出菲涅耳式反射聚光锯齿，如图6-b所示，直接安装于透光窗上；或者在普通窗玻璃上粘贴菲涅耳式反射聚光锯齿单片。
6、根据权利要求1所述的聚光建筑一体化太阳房，其特征在于：改进设计的充气双层膜反射聚光遮阳篷，利用充气双层膜结构形成抛物柱面，抛物柱面粘贴反光膜，和四周固定框架构成充气双层膜反射聚光遮阳篷，用于聚焦加热，如图5-d所示。
7、根据权利要求1所述的聚光建筑一体化太阳房，其特征在于：双层玻璃管式水/气加热器，一种用于聚光焦线加热高温热水和高温空气的装置，双层玻璃管的两端由三通密封，固定在聚光焦线上，设置在玻璃管中心的带翅铜管通过三通与干管相连，干管与房间内的上水管和保温水箱机械连接；用玻璃钢管通过三通与干管相连，玻璃钢干管与房间内的冷空气出口和热空气进口连接。如图5-a所示。
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