CN101705751B

CN101705751B - 太阳能集成房屋

Info

Publication number: CN101705751B
Application number: CN 200910310405
Authority: CN
Inventors: 曾雁; 王贺; 何建清; 韩高峰; 鞠晓磊; 仲继寿; 张磊; 张广宇; 曹颖; 王岩; 王京生; 梁万军; 鲁永飞; 赵希; 张岳; 何为
Original assignee: China Architecture Design and Research Group Co Ltd
Current assignee: CHINA ARCHITECTURE DESIGN INSTITUTE CO., LTD.
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: CN101705751A

Abstract

一种太阳能集成房屋，室内地板下面有卵石蓄热层，卵石蓄热层的下面有栅孔板，栅孔板与地面之间铺设有卵石层风道，卵石层风道的一侧与设于房屋墙体根部的进风口连通，卵石层风道的另一侧与房屋另一墙体根部的出风口连通，进风口处有可关闭百叶，出风口处有抽风机；太阳能空气集热器的出气口通过送风管与卵石层风道连通，太阳能空气集热器的进气口与出风管连通，送风管和出风管的上端凸出于屋顶，出风管的下端延伸至房屋室内。本房屋开创了建筑的功能布局结合温度分区的设计思路；将太阳能技术与建筑构件的功能结合；是一种环保、节能、舒适的住宅，住宅内应用了多种太阳能技术来为室内采暖和自然通风，无需采用市电。

Description

太阳能集成房屋

技术领域

本发明涉及一种民用住宅，特别是一种利用太阳能采暖的房子。

背景技术

我国太阳能资源丰富，但在农村住宅以及独立住宅中应用的甚少。近年来，社会对生态环境日益重视，国家对建筑节能也相继推出各种政策，并颁布了《可再生能源法》，然而这些政策和法规在农村住房以及独立住宅领域收效甚微，太阳能技术在单体住宅中应用的较多的是太阳能热水器，而其他太阳能技术则应用甚少。目前很大一部分农村地区仍然靠柴薪和煤球来取暖，不仅消耗大量资源而且污染环境，而独立住宅多是靠空调来采暖或者降温，消耗大量电能，而随着新农村建设的开展以及独立住宅的大量兴起，发展单体住宅的太阳能集成技术迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能集成房屋，以推广太阳能技术在单体住宅中的应用，解决现有的单体住宅能耗过大、资源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种太阳能集成房屋，由室内地板、墙体、门窗、屋面板围合成室内空间，屋面板上安装有太阳能空气集热器，其特征在于：

所述室内地板下面有卵石蓄热层，卵石蓄热层的下面有栅孔板，栅孔板与地面之间铺设有卵石层风道，卵石层风道的一侧与设于房屋墙体根部的进风口连通，卵石层风道的另一侧与房屋另一墙体根部的出风口连通，所述进风口处有可关闭百叶，出风口处有抽风机；所述太阳能空气集热器的出气口通过送风管与卵石层风道连通，太阳能空气集热器的进气口与出风管连通，送风管和出风管的上端凸出于屋顶，出风管的下端延伸至房屋室内。

房屋的阳面设置有阳光间，在阳光间内的阳光间两侧的墙壁上铺设有相变材料，阳光间顶部设置有太阳能电池板，太阳能电池板向抽风机供电，卧室位于房屋阳面。

所述栅孔板为混凝土栅孔板或者钢格栅箅子；所述卵石层风道由置于地面上的矮墙隔成蛇形或S形；所述矮墙是砖矮墙或混凝土矮墙；所述太阳能空气集热器的出气口处或送风管处设有送风机。

所述卧室的墙体内侧有太阳能炕，炕台由炕板和炕墙组成，炕台内有炕洞，所述炕洞内堆有卵石，炕台紧靠房屋的阳面墙体的室内一侧，所述阳面墙体在对应炕台的位置处开有至少一个炕洞窗，炕洞窗上镶有玻璃，炕洞窗在底边铰接有下悬挡板，下悬挡板的内侧固定有保温隔热层。所述卵石下面铺有地面保温层，所述保温隔热层上覆有反光层。

所述房屋的阳面墙体外侧挂有平板空气集热器，平板空气集热器包括一个竖向连接在房屋南墙外侧的封闭的玻璃盒子，在玻璃盒子的前表面开有上下两个玻璃盒子洞口，在玻璃盒子后面、阳面墙体外侧涂有深色涂料并开有上下两个墙体洞口。

所述房屋屋顶设置有可开启关闭的相变蓄热天窗，相变蓄热天窗包括装于屋面板洞口上的窗框和镶入窗框的玻璃，所述屋面板洞口阴面边部连接有一窗高的边墙，屋面板洞口阳面边部连接侧天窗和顶天窗，由边墙、侧天窗和顶天窗围合成屋顶阳光间，屋面板洞口阴面一侧边沿铰接有可开启蓄热盖板，可开启蓄热盖板的下表面可覆有保温材料。

所述可开启蓄热盖板的下表面可依次覆有保温材料和相变材料；所述相变材料为无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料；所述保温材料为泡沫型保温材料、复合硅酸盐保温材料、硅酸钙绝热制品保温材料或纤维质保温材料；所述镶入窗框的玻璃是中空双层玻璃或单层玻璃。

所述室内空间有客厅、卧室、厨房、储藏间、牲畜圈和粮草仓库，厨房、储藏间和粮草仓库位于房屋北侧，牲畜圈位于房屋南侧并且紧靠卧室，客厅置于房屋中间并紧靠阳光间。

上述的各种节能措施可以在设计房屋时任意自由组合出不同的技术方案。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明为一种太阳能的集成房屋，在建筑整体布局上，开创了建筑的功能布局结合温度分区的设计思路，将辅助用房布置在冬季主导风向方位，作为空气缓冲空间，起到温度缓冲的作用；在建筑构件设计上，提升了太阳能建筑一体化的涵义，将太阳能技术与建筑构件的功能结合，如将天窗的开启和关闭和相变蓄热材料结合，发明了太阳能采暖天窗；在建筑采暖系统设计上，发明了新的采暖方式，白天将空气集热器的热风经风道存储在卵石中，夜晚将卵石中的热量用风机抽出，释放到房间中采暖。

本发明是一种环保、节能、舒适的住宅，住宅内应用了多种太阳能技术来为室内采暖和自然通风，无需采用市电，并具有以下优点：

1.由于太阳能资源取之不尽用之不竭，太阳能技术的利用大大节约了常规能源的消耗。

2.太阳能技术的采用减少了柴薪或者煤炭的用量，降低了二氧化碳的排放量，保护环境。

3.太阳能技术的利用实现了无机械动力的自然通风，使室内空气更加自然清新，增加居住的舒适度。

4.本发明的实施能够加深人们对太阳能技术的认识，培养人们的生态节能理念。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的整体示意图。

图2是本发明实施例室内空间的分布示意图。

图3是卵石蓄热系统的示意图。

图4是卵石蓄热层的布置示意图。

图5是阳光间冬季集热的示意图。

图6是阳光间夏季隔热的示意图。

图7是蓄热天窗的示意图。

图8是房屋阳面墙体的平板空气集热器的示意图。

图9是太阳能卵石蓄热炕的示意图。

附图标记：1－太阳能空气集热器、2－送风管、3－出风管、4－卵石层风道、5－栅孔板、6－卵石蓄热层、7－室内地板、8－进风口、9－出风口、10－可关闭百叶；

11－炕板、12－炕帮、13－卵石、14－炕洞、15－炕洞窗、16－下悬挡板、17－保温隔热层、18－反光层、19－地面保温层；

20a－侧天窗、20b－顶天窗、21－可开启蓄热盖板、22－保温材料、23－相变材料、24－边墙、25－屋面板、26－客厅、27－卧室、28－厨房、29－储藏间、30－牲畜圈、31－阳光间、32－太阳能电池板、33－平板空气集热器、34－玻璃盒子、35－玻璃盒子洞口、36－墙体洞口、37－深色涂料、38－粮草仓库、39－遮阳帘、40－抽风机、41－送风机、42－地面、43－矮墙、44－阳面墙体、45－支墩。

具体实施方式

实施例参见图1、图2所示，这种太阳能集成房屋，由室内地板、墙体、门窗、屋面板围合成室内空间，屋面板25上安装有太阳能空气集热器。

参见图3、图4，所述室内地板7下面有卵石蓄热层6，卵石蓄热层6的下面有栅孔板5，栅孔板5与地面42之间铺设有卵石层风道4，卵石层风道4的一侧与设于房屋墙体根部的进风口8连通，卵石层风道的另一侧与房屋另一墙体根部的出风口9连通，所述进风口8处有可关闭百叶10，出风口9处有抽风机40；所述太阳能空气集热器1的出气口通过送风管2与卵石层风道4连通，太阳能空气集热器1的进气口与出风管3连通，送风管2和出风管3的上端凸出于屋顶，出风管3的下端延伸至房屋室内。所述栅孔板5为混凝土栅孔板或者钢格栅箅子，栅孔板放在支墩45上；所述卵石层风道4由置于地面42上的矮墙43隔成蛇形或S形；所述矮墙43是砖矮墙或混凝土矮墙；所述太阳能空气集热器1的出气口处或送风管2处设有送风机41。

参见图1、图2、图5、图6，所房屋的阳面设置有阳光间31，在阳光间内的阳光间两侧的墙壁上铺设有相变材料，阳光间顶部设置有太阳能电池板32，太阳能电池板32向抽风机和送风机供电，卧室27位于房屋阳面。所述室内空间有客厅26、卧室27、厨房28、储藏间29、牲畜圈30和粮草仓库38，厨房28、储藏间29和粮草仓库38位于房屋北侧，牲畜圈30位于房屋南侧并且紧靠卧室27，客厅26置于房屋中间并紧靠阳光间31。

参见图9，所述卧室的墙体内侧有太阳能炕，炕台由炕板11和炕帮12组成，炕台内有炕洞14，所述炕洞14内堆有卵石13，炕台紧靠房屋的阳面墙体44的室内一侧，所述阳面墙体44在对应炕台的位置处开有至少一个炕洞窗15，炕洞窗上镶有玻璃，炕洞窗在底边铰接有下悬挡板16，下悬挡板16的内侧固定有保温隔热层17。所述卵石13下面铺有地面保温层19，所述保温隔热层17上覆有反光层18。

参见图1、图8，房屋的阳面墙体外侧挂有平板空气集热器33，平板空气集热器33包括一个竖向连接在房屋南墙外侧的封闭的玻璃盒子34，在玻璃盒子的前表面开有上下两个玻璃盒子洞口35，在玻璃盒子后面、阳面墙体外侧涂有深色涂料37并开有上下两个墙体洞口36。

参见图1、图7，所述房屋屋顶设置有可开启关闭的相变蓄热天窗，相变蓄热天窗包括装于屋面板洞口上的窗框和镶入窗框的玻璃，所述屋面板洞口阴面边部连接有一窗高的边墙24，屋面板洞口阳面边部连接侧天窗20a和顶天窗20b，由边墙24、侧天窗20a和顶天窗20b围合成屋顶阳光间，屋面板洞口阴面一侧边沿铰接有可开启蓄热盖板21，可开启蓄热盖板的下表面依次覆有保温材料22和相变材料23；所述相变材料23为无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料；所述保温材料22为泡沫型保温材料、复合硅酸盐保温材料、硅酸钙绝热制品保温材料或纤维质保温材料；所述镶入窗框的玻璃是中空双层玻璃或单层玻璃。

本实施例中，房屋的功能布局上，将储藏间、牲畜圈或者厨房一类的辅助用房和次要用房放在西侧和北侧，充当空气缓冲层，形成一个温度过度地带。将卧室、客厅一类的主要生活用房设置在南侧，并围绕阳光间布置，以便将阳光间的热量渗透到其中。其技术特征在于把次要房间设置在冬季主导风向一侧充当空气缓冲层。

本实施例中设置集热蓄热系统。在屋面设置真空管太阳能空气集热器，在地面下设置卵石层，用竖向管井将太阳能空气集热器与卵石层连接起来，形成一个系统。这个系统中除了集热器和卵石层，还包括：太阳能风机、卵石层下风道、地面出风口、地面进风口。以安装在阳光间顶部的太阳能电池板来驱动风机，将空气集热器中的热空气送入卵石层内并储存；待夜间热量通过地面的出风口流到房间内。

在土建施工中，在地面一下铺设S形或蛇形的卵石层风道。在卵石层风道上面铺设混凝土或者钢格栅箅子，在混凝土或者钢格栅箅子之上铺设卵石层，用来蓄热。在卵石层风道的两端分别设置两个风口，一个安装抽风机，作为卵石层出风口，另一个安装可关闭百叶，作为卵石层进风口。卧室内和客厅内在远离卵石层出风口的一端设置竖向送风管，底端与卵石层风道相连，顶端伸出屋面，在侧面留有洞口。在屋面与卵石层出风口对应部位较远的位置设置出风管，底端与室内顶板连通，顶端伸出屋面，在侧面留有洞口。在屋面安装太阳能空气集热器，用管道和送风机与送风管、出风管的预留洞口相连。至此形成了卵石蓄热采暖系统，白天开启送风机，关闭卵石层进风口的可关闭百叶，卵石蓄热系统开始运行，将太阳能储存在卵石蓄热层中。夜间关闭送风机，开启卵石层出风口的抽风机和卵石层进风口的可关闭百叶，卵石放热系统开始运行，将储存在卵石蓄热层中的热量送到室内进行采暖。

在室内、卧室南侧设置卵石炕，即在普通的炕板下面堆放卵石，并在墙体上开洞，而且洞口处设置挡板，在挡板上铺设聚苯或者其他保温材料，成为保温隔热层，然后在面层上铺设反光材料，成为反光层。白天打开挡板，室外的阳光通过洞口直射和挡板的反射照射在乱石堆上，将热量储存在卵石堆中；夜间，关闭挡板，由于有保温材料，卵石堆的热量不会向外逸失，热量上升加热炕板。炕板下堆放卵石，在墙体上开洞并设置挡板，挡板上铺设保温材料和反光材料。

侧天窗、顶天窗的玻璃采用中空玻璃。将可开启蓄热盖板的旋轴安装在天窗底部靠近北侧边墙的位置。在蓄热板底面先铺设保温材料再铺设相变材料。白天开启蓄热板，阳光射直射到相变材料上，并将热量储存在其中。夜间关闭蓄热板，相变材料开始释放热量，向下辐射到室内进行取暖。

在卧室内紧邻阳光间两侧的墙壁上铺设相变材料，阳光间两侧墙体为蓄热墙，墙体白天由于室外的阳光照射以及阳光间内的温度升高而储存能量，夜间气温下降时，将热量释放到室内进行采暖；阳光间顶部安装太阳能电池板，用线路与送风机、抽风机相连，将所发电用于风机的驱动。照明所需电能也由太阳能电池板提供。

设置于南墙面的平板空气集热器在冬季白天将墙上洞口打开，集热器外表面洞口关闭，热空气在集热器内被加热后经墙体上部洞口流到室内，室内冷空气经墙体下部洞口进入集热器再进行加热，如此往复循环。上述的各种节能措施可以在设计房屋时任意自由组合出不同的技术方案。

Claims

1.一种太阳能集成房屋，由室内地板、墙体、门窗、屋面板围合成室内空间，屋面板上安装有太阳能空气集热器，其特征在于：

所述室内地板（7）下面有卵石蓄热层（6），卵石蓄热层（6）的下面有栅孔板（5），栅孔板（5）与地面（42）之间铺设有卵石层风道（4），卵石层风道（4）的一侧与设于房屋墙体根部的进风口（8）连通，卵石层风道的另一侧与房屋另一墙体根部的出风口（9）连通，所述进风口（8）处有可关闭百叶（10），出风口（9）处有抽风机（40）；所述太阳能空气集热器（1）的出气口通过送风管（2）与卵石层风道（4）连通，太阳能空气集热器（1）的进气口与出风管（3）连通，送风管（2）和出风管（3）的上端凸出于屋顶，出风管（3）的下端延伸至房屋室内；

房屋的阳面设置有阳光间（31），在阳光间内的阳光间两侧的墙壁上铺设有相变材料，阳光间顶部设置有太阳能电池板（32），太阳能电池板（32）向抽风机供电，卧室（27）位于房屋阳面；

所述栅孔板（5）为混凝土栅孔板或者钢格栅箅子；所述卵石层风道（4）由置于地面（42）上的矮墙（43）隔成蛇形或S形；所述矮墙（43）是砖矮墙或混凝土矮墙；所述太阳能空气集热器（1）的出气口处或送风管（2）处设有送风机（41）；

所述卧室的墙体内侧有太阳能炕，炕台由炕板（11）和炕帮（12）组成，炕台内有炕洞（14），所述炕洞（14）内堆有卵石（13），炕台紧靠房屋的阳面墙体（44）的室内一侧，所述阳面墙体（44）在对应炕台的位置处开有至少一个炕洞窗（15），炕洞窗上镶有玻璃，炕洞窗在底边铰接有下悬挡板（16），下悬挡板（16）的内侧固定有保温隔热层（17）；

所述卵石（13）下面铺有地面保温层（19），所述保温隔热层（17）上覆有反光层（18）；

所述房屋的阳面墙体外侧挂有平板空气集热器（33），平板空气集热器（33）包括一个竖向连接在房屋南墙外侧的封闭的玻璃盒子（34），在玻璃盒子的前表面开有上下两个玻璃盒子洞口（35），在玻璃盒子后面、阳面墙体外侧涂有深色涂料（37）并开有上下两个墙体洞口（36）。

2.根据权利要求1所述的太阳能集成房屋，其特征在于：所述房屋屋顶设置有可开启关闭的相变蓄热天窗，相变蓄热天窗包括装于屋面板洞口上的窗框和镶入窗框的玻璃，所述屋面板洞口阴面边部连接有一窗高的边墙（24），屋面板洞口阳面边部连接侧天窗（20a）和顶天窗（20b），由边墙（24）、侧天窗（20a）和顶天窗（20b）围合成屋顶阳光间，屋面板洞口阴面一侧边沿铰接有可开启蓄热盖板（21），可开启蓄热盖板的下表面覆有保温材料（22）。

3.根据权利要求2所述的太阳能集成房屋，其特征在于：所述可开启蓄热盖板的下表面依次覆有保温材料（22）和相变材料（23）；所述相变材料（23）为无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料；所述保温材料（22）为泡沫型保温材料；所述镶入窗框的玻璃是中空双层玻璃或单层玻璃。

4.根据权利要求2所述的太阳能集成房屋，其特征在于：所述可开启蓄热盖板的下表面依次覆有保温材料（22）和相变材料（23）；所述相变材料（23）为无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料；所述保温材料（22）为复合硅酸盐保温材料；所述镶入窗框的玻璃是中空双层玻璃或单层玻璃。

5.根据权利要求2所述的太阳能集成房屋，其特征在于：所述可开启蓄热盖板的下表面依次覆有保温材料（22）和相变材料（23）；所述相变材料（23）为无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料；所述保温材料（22）为硅酸钙绝热制品保温材料；所述镶入窗框的玻璃是中空双层玻璃或单层玻璃。

6.根据权利要求2所述的太阳能集成房屋，其特征在于：所述可开启蓄热盖板的下表面依次覆有保温材料（22）和相变材料（23）；所述相变材料（23）为无机相变材料、有机相变材料或复合相变材料；所述保温材料（22）为纤维质保温材料；所述镶入窗框的玻璃是中空双层玻璃或单层玻璃。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的太阳能集成房屋，其特征在于：所述室内空间有客厅（26）、卧室（27）、厨房（28）、储藏间（29）、牲畜圈（30）和粮草仓库（38），厨房（28）、储藏间（29）和粮草仓库（38）位于房屋北侧，牲畜圈（30）位于房屋南侧并且紧靠卧室（27）。