CN101952667B - 具有至少一个热控制元件的建筑物的墙壁或屋顶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑物的墙壁或屋顶，其中至少一个用于控制建筑物的温度的热控制元件(1)设置在墙壁(W)或屋顶中以形成墙壁或屋顶的一部分，热控制元件(1)包括至少一个第一部分(3)和第二部分(4)，第一部分(3)包括热收集和储存材料，第二部分(4)包括绝热材料，热控制元件(1)可以呈现第一构型，其中第一部分(3)朝向建筑物外部并且第二部分(4)朝向建筑物内部，以及第二构型，其中第二部分(4)朝向建筑物外部并且第一部分(3)朝向建筑物内部。热控制元件(1)可通过至少一个连接元件(16a、16b)连接到建筑物结构(15)，其中连接元件(16a、16b)在提供热控制元件(1)和建筑物结构(15)之间的直接热接触的接触位置和中断热控制元件(1)与建筑物结构(15)之间的直接热接触的中断位置之间是可调节的。

Description

具有至少一个热控制元件的建筑物的墙壁或屋顶

技术领域

本发明涉及建筑物的墙壁或屋顶，其中至少一个用于控制建筑物内温度的热控制元件被布置在墙壁或屋顶里以形成墙壁或屋顶的一部分，热控制元件包括至少一个第一部分和第二部分，第一部分包括热收集和储存材料并且第二部分包括绝热材料，其中热控制元件可以呈现第一种构型，其中第一部分朝向建筑物外部并且第二部分朝向建筑物内部；以及第二种构型，其中第二部分朝向建筑物外部并且第一部分朝向建筑物内部。

背景技术

太阳能越来越多地被用于控制建筑物的温度。相关的技术在过去的年代里已经变得相当成熟。然而，具体关于对入射能量的利用所需的成本和额外的能量需求而言，太阳能仍然存在着许多固有的困难。通常地，采用已知的所谓的温室效应来控制建筑物温度。进而，利用太阳能时，使用将太阳能转化为电能的伏打电池；或者太阳炉灶，采用太阳炉灶时，镜子将光线汇聚到炉灶上。利用阳光加热管子中的水然后将水循环到储存介质中也是已知的。其中一些管子在真空瓶中被绝热以使热效率最大化。另一种已知的利用太阳能的系统为所谓的“特朗布壁”。这种系统通过收集来自太阳的热量并且将其储存在壁结构的蓄热物质中工作。经过一段时间，热量通过传导和辐射穿过壁进入到建筑物的内部空间中，由此使内部空间变暖。通常，特朗布壁具有特定的厚度和重量，以便白天收集的热量在傍晚进入居所并且在夜间持续辐射热量。然而，这种系统没有办法灵活地控制穿过墙壁的热量。因此，例如，在夏天可能太热，而在冬天，墙壁甚至可能成为将热量吸出空间的负散热器。

从JP07-119363中得知一种包括能够在墙壁中旋转的板件的太阳能遮蔽装置。在板件的一侧具有板条状的挡板。在夏天，板件被放置在墙壁中以使得板条朝向建筑物外部，由此通过反射阻挡入射的太阳光线。这样，避免了建筑物的过热。在冬天，当建筑物的房间被供热时，板件旋转180°，以使得板条面对房间的内部。现在面对建筑物的外部的板件的另一侧设有能够让冬天的光线透过的玻璃板，由此将太阳能带入到房间内。这样，减少冬天房间里的供热量。

相应地，使用已知的板件，可以例如像使用传统的挡板那样，在夏天里阻挡太阳光。在冬天，挡板(板条)被设置在建筑物的内部，由此允许太阳能进入房间。然而，已知的装置只能在太阳光线实际上落在该已知的装置上面时提供房间的加热。如果日光强度发生变化，也会引起建筑物加热情况的变化。这种装置因此不能提供房间的均匀加热。进而，这种已知的装置缺乏关于建筑物内温度控制的灵活性。

发明内容

从上面讨论的现有技术出发，本发明的一个目的是提供一种上面提到的类型的墙壁或屋顶，其中可以以低成本来均匀、有效、灵活地控制建筑物内的温度。

根据本发明，这个目的通过独立权利要求1的主题内容实现。本发明的实施例在各从属权利要求、说明书以及附图中给出。

如上所述类型的本发明的墙壁或屋顶通过这样的方式解决本发明的目的，热控制元件通过至少一个连接元件连接到建筑物结构，以使得热控制元件和建筑物之间产生直接的热接触，其中连接元件在用于热控制元件和建筑物结构之间提供直接热接触的接触位置和用于中断热控制元件和建筑物之间的直接热接触的中断位置之间是可调节的。

本发明的总体思想是利用热控制元件中的热收集和储存材料来收集和储存热量，并且将这部分热量从建筑物的外部传递到建筑物的内部，或者从建筑物的内部传递到建筑物的外部。绝热材料由此确保热收集和储存材料中的热量不会以不受控制的方式消散。具体地说，当具有热收集和储存材料的第一部分朝向建筑物外部时，其被入射的太阳辐射所加热。在这个位置，面对建筑物内部的绝热材料阻止储存在热收集和储存材料中的热量到达建筑物的内部。当热收集和储存材料中储存的热量足够充足时，热控制元件可以被转动或者以其他方式在建筑物的墙壁或屋顶里变化到第二种构型。在这种构型中，热收集和储存材料朝向建筑物的内部，而绝热材料朝向建筑物外部。由此，储存在热储存材料中的热量能够基本上通过热辐射而传递到建筑物的内部，但是也可以通过传导和对流而传递。位于元件外部的绝热材料由此确保储存的热量不会扩散到建筑物外部。总体而言，绝热材料将所储存的热保持在元件内部，并且根据需要阻止外部不必要的热量或冷量。这样，可以将热量从建筑物外部“汲取”到建筑物内部。以类似的方法，可以将热量从建筑物的内部传递到建筑物的外部，由此冷却房间，并且元件本身由于向外辐射和空气间隙中的冷空气而被冷却。具体地说，当朝向建筑物内部时，热储存材料能够储存来自建筑物的热量。储存完热量之后，元件被配置成第一构型，并且，例如在白天储存在绝热材料中的热量能够例如在夜间(外部的温度比热储存材料的温度低)被传递到建筑物外部。由此，元件在第一种构型时与建筑物的外部换热，而在第二种构型时与建筑物内部换热。

热控制元件的热储存媒介或者“翅片”为热敏的，并且吸收辐射热和对流热。由此，它提供一种蓄热物质。所储存的热可以通过例如热辐射而被放出。这种情况下，热收集和储存材料的蓄热物质能够使得建筑物的一个房间被热储存材料充分加热或冷却。房间可以通过热储存材料的热辐射而被加热。

根据本发明，元件，尤其是热收集和储存材料，优选地在第一构型和第二构型这两种构型中都可以通过连接元件(例如螺钉或类似机构)而连接到建筑物结构上，以使得在元件和建筑物之间存在直接热接触，该建筑物结构例如是建筑物的一个或多个金属增强杆。由此，所提供的可调节连接件用于实现元件和建筑结构之间的直接热接触，以使得可以根据需要建立或者中断热接触。这样的可调节连接件例如可以在提供板件和建筑结构之间的直接热接触的接触位置和中断板件和建筑物结构之间的直接热接触的中断位置之间移动。元件和建筑物的金属增强元件之间的直接热接触可以根据需要通过将螺钉或类似的机构拧到板件上而实现。关于连接元件有许多可能的具体结构形式。例如，连接元件除了可以是螺杆，它还可以是液压活塞、杠杆或者类似的装置。连接元件还可以是一种用于空调系统中的管子，并且还可以被拧出以建立热接触。这样的管子可以包括流体，该流体能够沸腾、蒸发或冷凝，以通过状态变换来转移热量(所谓的“热管”)。

可调节连接元件实现两个目标：(a)直接使用建筑物自身的蓄热物质作为储存介质，热量被直接传递到建筑结构；以及(b)热控制元件自身被冷却并且由此可以成为更加高效的集热器。当外部温度更低并且建筑物结构需要被冷却，该方法可以颠倒进行。同样，通过可调节连接件，热控制元件的热储存材料的连接可以在例如热储存元件在夏天变得非常热、并且实际上不期望通过与热储存元件的热接触而加热建筑物结构时中断。现有的幕墙板件(包括玻璃)同样可以连接到建筑物结构，以向该结构提供加热或冷却。

在连接元件的中断位置，尤其是在热控制元件的第二构型中，热控制元件的包括热收集和储存材料的第一部分可以是与建筑物结构绝热的。这样，可以避免在建筑物结构和热收集以及储存材料之间的不希望的接触以及由此产生的建筑物结构的过热或过冷。

根据一个实施例，热控制元件可以是一个板件，所述板件为了呈现第一构型和第二构型，可以在墙壁或者屋顶中在第一位置和第二位置之间旋转，其中在第一位置，板件的第一部分朝向建筑物的外部并且板件的第二部分朝向建筑物的内部，并且其中在第二位置，第二部分朝向建筑物的外部并且第一部分朝向建筑物的内部。根据这个实施例，整个板件在墙壁中旋转以呈现第一构型和第二构型。

板件或翅片的各部分可以被布置成彼此邻接或者中间间隔布置一个或多个更多的部分。各部分可以是被布置成相互平行的层。而且，第一和第二部分可以分别由热收集和储存材料以及绝热材料组成。已经注意到，当第一部分或第二部分朝向建筑物的外部或内部时，它们直接面对建筑物的内部或外部。然而，在它们分别和建筑物的外部或内部之间布置其余部分是可能的。当收集和加热板材转向内侧以加热或冷却室内时，收集装置也作为散热器。

上面描述的具有板件的实施例具有的优点是，热量可以非常快地通过板件传输。当然，作为整体旋转板件呈现出的局限，尤其在于热储存材料的尺寸方面。如果超出特定的尺寸，采用人工或通过其他方法转动板件可能变得困难或不可能。在这方面，进一步的实施例提出：热控制元件的第一部分被固定在墙壁中的预定位置，并且热控制元件的第二部分能够围绕第一部分旋转，以呈现热控制元件的第一构型和第二构型。根据这个实施例，只有通常比热储存部分轻很多的热控制元件的绝热部分需要被旋转。具有热储存材料的第一部分可以保持就位，并且可以由此比具有板件时大很多并且重很多。然而，热传递不会和上述包括旋转板件的实施例一样快。

热控制元件的板件或第二部分可以旋转180°以使得能够在第一构型或位置和第二构型或位置之间切换。当然它们还可以旋转多于或少于180°，例如根据需要打开墙壁或屋顶用于空气流通，或者优化朝向太阳的收集角度。板件或第二部分的旋转可以通过为热控制元件而设的控制单元来实现。控制单元可以例如驱动电动马达或类似的装置以旋转板件或第二部分。它可以是由计算机控制的。可以提供通过控制单元读取的用于感测太阳光线、温度等等的传感器。这样，可以根据诸如太阳光线强度或温度等参数，自动地执行旋转。也可以通过控制单元集成天气预报用于参考，由此系统可以提前动作，储存热量，以应对长期或预测的低温以及低水平的太阳光线等情况。用于旋转板件或第二部分的能量可以由集成在建筑物里的墙壁或屋顶里的太阳能电池提供。这些太阳能电池可以集成在例如热控制元件或者板件自身中，或者例如集成在布置在热控制元件或板件之间的空间里。可选择地，热控制元件或板件的旋转可以通过人工操作，以节约能量。

热控制元件(“太阳能翅片”)提供一种灵活有效地收集和控制从太阳获得的用于产生热量和/或电能的能量的非常简单并且经济的途径。其可以被应用在新建筑物，或者作为改型而设置在各种现有建筑物中，例如玻璃壳建筑物。本发明利用所需要的热量并且可以通过几种不同的方式处理它。可以通过在蓄热物质中的储存热的同时使该蓄热物质与建筑物的内部隔绝，并且随后在需要时将蓄热物质转到内部，而克服传统的特朗布壁存在的问题。在这方面，热控制元件不需要提供和传统特朗布壁一样大的蓄热物质，因为本发明的元件可以被加热并且在短的时间间隔里转向内部或外部，以使得建筑物空间可以在几个小时内被加热，而不用等待热量穿过巨大的蓄热物质。本发明系统的基础形式将不会比现在常用的现有的玻璃雨屏墙壁贵很多。

热收集和储存材料可以包括并特别地由下列选项组成：混凝土，例如玻璃增强型混凝土，或者钢铁材料，或者塑胶材料，或者通过改变在工作温度范围内的状态而储存潜热的内容物质，或者具有高热储存量并且能自支撑、或者被包含在支撑结构中(如果不能自支撑)的类似材料。可用的材料包括钢板、重塑胶，或者包含在防水容器里的任何材料，例如在不同温度下改变状态的水。这样的材料便宜并且容易获得。同样，混凝土可以在建筑物现场填装到热控制元件中，由此方便运输。热控制和储存材料可以包括太阳能黑色涂料，亦即，设计用于尽可能多地吸收热量的材料。然而，热收集和储存材料同样可以包括或者由在不同温度下改变其状态(亦即，蒸汽，液体以及固体)的媒介组成。这样的材料例如可以是水，或者具有比水的状态改变温度范围窄的类似材料。绝热材料可以包括并特别地由(硬)泡沫组成，例如泡沫聚苯乙烯、聚氨酯泡沫和/或酚醛泡沫。这些材料便宜并且容易获得，而且质量很轻因而便于运输。绝热材料同样可以包括并且特别地由刚性玻璃纤维绝热板组成。绝热材料的材料应该耐火，并且能够在宽的温度范围内工作。热控制元件的外壳可以是压延铝或钢外壳。热控制元件可以现场切成需要的长度。此外，热控制元件可以在屋顶梁之间跨置，或者如果是竖向的，则被包含在简单的框架之内。如此，热控制元件可以与例如窗户等等的传统建筑元件相结合。

第二部分还可以包括反射材料。这样的反射材料提供了对于入射太阳光线的更好的保护，由此也可以更好地绝热。反射材料可以包括例如铝或钢铁的金属材料，或由例如铝或钢铁的金属材料组成。反射材料还可以包括反射塑料或者涂料、或者例如是太阳能光伏电池的实际上另一种太阳能收集装置，或由反射塑料或者涂料、或者例如是太阳能光伏电池的实际上另一种太阳能收集装置组成，以利用过多的能量。反射材料可以采用箔的形式。而且，冲压钢板或铝板挤压件可以用作热控制元件的外壳，并且它们应具有抛光的和/或反射性表面。

墙壁或屋顶可以包括一个面对建筑物外部的玻璃层，在玻璃层和至少一个布置在墙壁或屋顶内的热控制元件或板件之间提供一个外部空气间隙。从而，温室效应得到应用，入射太阳辐射穿透玻璃层，改变波长并且由此被捕获，使得空气间隙被加热。同时，被温室效应加热的空气间隙与建筑物内部之间是热隔绝的。因此，并不存在“穿过空气间隙对建筑物加热”。如果需要，被加热的或冷却的空气可以被排到空气间隙的外部或者进入空气间隙，或者，如果需要的话，作为已被预热或被冷却的新鲜空气，直接进入建筑物。而且，建筑物内不需要的热空气可以被排到空气间隙的外部用于热量储存或其他用处，例如用于热交换器，预热或冷却引入的新鲜空气，等等。玻璃层可以采用比现有的用在幕墙上的镀膜玻璃便宜得多的透明玻璃，这是一种特别经济的方式。具体地说，已知的玻璃具有非常昂贵的着色和涂层以反射大部分热量，但是这样使得它们自身变热，并且随后成为散热器。在本发明中，由于空气间隙和建筑物内部之间是绝热的，使得这个问题得以解决。

至少两个热控制元件或板件，特别地多个热控制元件或板件可以布置在墙壁或屋顶中。可以使第二部分或板件独立旋转。通过独立旋转，一个热控制元件或板件可以收集能量，同时相邻的一个热控制元件或板件被转向内部以加热建筑物。这在寒冷的早晨时尤其重要，因为此时需要快速加热。通过独立地旋转板件或第二部分，可以以快速的方式独立地控制建筑物内的温度，以满足建筑物内的特定需要或建筑物的特定房间的特定需要，无论需要加热还是需要冷却。

可以在墙壁或屋顶中的热控制元件或板件之间布置至少一个绝热隔离件。该隔离件在整个宽度上绝热，并且，通过这种方式，无论热控制元件或板件面对的是哪一边，除了通过热控制元件或板件之外，没有热量能从建筑物消散，也没有能量能够进入建筑物中。可以通过与半透明绝热材料结合的玻璃来实现绝热。隔离件可以设计成任何形状或弯曲度。隔离件可以是成型的玻璃块、或板、或挤压件，它允许翅片转动，但是也允许间接的光线(但不是热)进入建筑物，由此降低照明成本。由于间隔是均匀的，入射光线的质量将是非常良好的。玻璃隔离件可以被施以涂层，以减弱强光。无论如何，墙壁或屋顶可以包括附加的用于常规瞭望和通入日光的窗户。然而，这些窗户与传统的窗户相比尺寸可以有所减小。在热控制元件或板件的各种构型中，隔离件与热控制元件或板件具有相同的宽度，以提供建筑物的绝热完整性。

由于隔离件是静止的，其可以供其它太阳能技术使用，例如可以设置在隔离件上的太阳能光伏电池。同样，可以设置至少一根管道，该管道贯穿热绝热隔离件，以便加热引入到管道里的流体。根据该实施例，例如水可以引入到管道中，并且由此被储存在隔离件材料中的热量加热。被加热的水可以接着用于加热用途，但是也可以用于建筑物中的其他用途，例如加热家庭用水，诸如浴室或烹饪用水等。同样的系统可以用来在极端条件下(比如当进入建筑物时自来水典型地为55℉时)冷却热控制元件或板件。采用该实施例，储存的热可以有效地用于其它目的，而不是直接加热建筑物。

在每个隔离件和热控制元件或板件之间，可以布置有至少一个密封件，用于密封墙壁或屋顶以防止空气流通。空气对流是引起热量增加或流失的最重要的原因之一。密封件确保没有不希望的热量由于建筑物内外之间的空气流通而增加或流失。密封件可以在墙壁或屋顶为了防止空气流通而被密封的密封位置和墙壁或屋顶没有为了防止空气流通而被密封的释放位置之间进行操作。这样，在释放位置，板件或第二部分可以在没有不必要的摩擦的情况下旋转。根据一个实施例，密封件例如可以被充气以处于密封位置，并且可以被放气以处于释放位置，或者可以与随着第二部分或太阳能翅片的旋转而工作的凸轮或类似装置一起机械地移动以形成密封。总体而言，密封件可以气动地或者机械地操作，以在太阳能翅片转动时减小摩擦。然而，通过充气或放气，可以特别容易地使密封件处于密封位置或释放位置。气动的密封件可以例如包括可以用低压充气以密封所有接合处的管状绝热绳索。合适的材料可以是氯丁橡胶。

为了避免由第二部分或板件以及潜在的非常热的热储存部分的旋转所引起的伤害，可以设置一个内壁，该内壁能够避免从建筑物内部直接接触到热控制元件或板件。内壁优选为绝热的，并且可以与包括热控制元件或板件以及隔离件的壁相平行地设置。在内壁和热控制元件或板件之间，可以设置至少一个内部空气间隙。这样一种内部空气间隙，允许通过控制内部空气间隙和建筑物内部之间的热接触来控制建筑物(例如房间)的温度。为此，至少一个，优选多个可调节百叶窗或百叶窗式翅片可以设置在内壁中，其可以在允许内部空气间隙和建筑物内部之间的空气流通的打开位置和阻止内部空气间隙和建筑物内部之间的空气流通的关闭位置之间操作。在实践中，通常设置两个或多个百叶窗，以允许空气流入和流出内部空气间隙。通过这种方式，根据需要，可以通过允许与热控制元件或板件热接触的内部空气间隙和建筑物内部之间的辐射和/或对流以允许热传输，而能够有效地控制建筑物内部和内部空气间隙之间的热接触。可替换地或附加地，至少一个，优选多个可调节风扇和/或通风口可以设置在内壁中，所述可调节风扇和/或通风口可以使空气从内部空气间隙流通到建筑物内部，或者使空气从建筑物内部流通到内部空气间隙。通过这样的通风口或风扇，热的或冷的空气可以根据需要主动地在内部空气间隙和建筑物内部之间进行传送，以控制建筑物里的温度。当通风口或风扇停止运作时，它们可以阻止内部空气间隙和建筑物内部之间的空气流通。在需要时，这带来了能够用于若干天的热量储存的灵活性。

板件或第二部分可以每天在第一和第二位置或构型之间以最简单形式的形式旋转，或者根据需要旋转。这样，可以非常灵活地控制建筑物里的温度。带入或带出建筑物的热量可以与特定需要相适应，它可能逐日变化，并且在冬天和夏天会有不同，还取决于天气情况。例如，如果没有太阳并且收集材料有效地损失热量，第二部分或板件可以被转动，并使得绝热面转动朝向外部，可以阻止热量损失。板件或第二部分也可以每天旋转几次。第二部分或板件可以在白天保持在第一构型或位置，并且在夜间保持在第二构型或位置。这样，热控制和储存材料在白天被例如太阳光线加热，并且在夜间向建筑物内部释放这部分热量。然而，热控制元件同样可以在白天保持在第二构型，并且在夜间保持在第一构型。在这个实施例中，建筑物内部例如可以通过在白天将热量从房间取出存入热储存材料，并且在夜间将这部分热量释放到建筑物外部。在任何一种方式中，热控制元件或板件可以基本上整个白天和夜晚、或者仅仅白天或夜晚的部分时间各自保持在各自的第一或第二构型或位置上。具体地说，在白天或夜间会有中断，此时热控制元件可以旋转到不同位置。概括而言，热控制元件根据天气情况的需要而旋转。板件或第二部分被设计成完美地平衡，并且其轴与其重心一致，由此使得转动它所需要的能量被最小化。

板件或第二部分可以部分转动，以与传统的百页窗类似的方式，允许空气通过被内部直接通风的外部腔室中的温室效应被调节和加热。

现有技术可以如上面描述的被加入到系统中。这样的技术包括但不局限于用于：发电的太阳能光伏电池，在热控制元件内部的用于加热水或实际上冷却元件的管子，以及对由温室效应而被加热的空气加以利用的空气系统。根据本发明的系统比这些装置中的任一装置独立使用时都更为有效。元件的建造简单，并且可以使用小的生产线和预先制作的关键元件在现场用工具组装。这些元件被设计成容易运载和安装而不需要特殊的工具。

总体而言，传导热可以被储存和重复利用，并且可以被热控制元件通过绝热材料而俘获，以使得其可控。对流热既可以通进建筑物中用于加热，也可以排放到外部以减小热增量。排放的热空气可以流过水管以加热水。辐射热可选择地既可以作为热量被储存，也可以转化为电能。系统可以在元件的绝热一侧设置光伏电池。这不是必不可少的，然而，在以寒冷为主的气候条件下，可以以这种方式利用太阳能。第二部分或板件的尺寸可以被设计为使得它们可以用手进行操作。

根据本发明，所收获的能量被收集并且控制，或者用于加热，冷却，辐射能量，也可将能量转化为电能或者例如用于加热水。由此，能量包含在建筑物的表面，并且在进入建筑物前根据需要而被改变。同样，由于热控制元件被绝热且可以具有保护箔，并且所有接合处均被密封以防止空气流动，能量不会泄漏到建筑外。建筑物热量损失/增加的措施由此被极大地改善，并且真正地可以预先积极地被控制。

附图说明

接下来，参照附图描述本发明的一个实施例。

图1示出根据本发明的第一实施例的壁的一部分的横截面视图，而

图2示出根据本发明的第二实施例的壁的一部分的横截面视图。

图中的墙壁以示意性的形式示出，并不代表原始的比例。除非另有特别限定，图中相同的附图标记表示相同的特征。

具体实施方式

接下来，首先对图1进行说明：

图1的墙壁W包括多个各自围绕旋转轴2旋转的板件1，如图中箭头2a示意性地所示。每个板件包括第一部分3和第二部分4。第一部分3由热收集和储存材料3组成，在这个实例中，该材料为玻璃增强型混凝土。热收集和储存材料吸收热量并且提供蓄热物质。第一部分3的外侧设置有一个用于改善热收集的热吸收黑色涂层5。第二部分4由绝热材料和反射材料组成，在所示的实例中，该材料为绝热反射箔。绝热材料还可以包括硬泡沫，例如具有适当特性以满足建筑规程的聚氨酯泡沫。每个板件1的两个部分3和4形成为平行且邻近的两个层。

在板件1之间，分别在板件的整个宽度上设置绝热隔离件6以使每个板件位置上，绝热的完整性都得以保持。每个绝热间隔件6包括玻璃或铝挤压件制成的壳7。在壳7的内部，隔离件6可以包括：含有铝的石棉、或者带有玻璃的半透明绝热材料、或者带有玻璃纤维(如果不透明)的绝热材料。水管(未示出)可以流过隔离件6的外表面，用来加热流经管道的水，或者冷却隔离件6或邻近的板件。每个隔离件6和板件1之间，布置一个用于密封墙壁W防止空气流通的密封件8。密封件8由管状的氯丁橡胶构成，可以被充气以呈现密封墙壁W以防止空气流通的密封位置，并且可以被放气以呈现不密封墙壁W以防止空气流通的释放位置。释放位置便于板件1绕着旋转轴2旋转。在这方面，也可以利用弹簧和或凸轮来形成一个与板件的转动相关联的空气紧密接合以强制地密封空气间隙的机构。

墙壁W还包括一个朝向建筑物外部的透明玻璃层(幕墙)9并且在玻璃层9和板件1之间设置一个空气间隙。玻璃层9和板件1之间的腔将容纳热空气或冷空气，该热空气或冷空气可以被通入建筑物内部、建筑物外部或者被收集和储存并且在建筑物不需要时用于其他目的，例如热交换器。这可以个别地实现(例如通过在空气间隙中布置通风口或风扇)或者根据需要通过像打开百叶窗那样打开板件来实现。此外，内壁10可以设置在建筑物内部，以防止从建筑物内部直接接触到板件1。内壁10与包含板件1和隔离件6的墙壁相平行。内壁10保护居住者不被已经收集和储存在第一部分3(温度可达到100℃)中的热所伤害，而且也不被任何由于板件1的旋转而带来的危险所伤害。内壁10可以像格栅一样简单，以避免和板件的直接接触，或者可以是绝热的，以使得收集的热量不会立即消散，或者可以是与半透明绝热隔离件协调的玻璃。

在内壁10和板件1之间设置至少一个内部空气间隙11。内部空气间隙11与板件1热接触，并且由此分别被板件1所加热或冷却。内部空气间隙11允许通过控制内部空气间隙11和建筑物内部(例如建筑物的一个房间)的热接触来控制建筑物的温度。图1示出在内壁10中布置一个可调节百叶窗12或百叶窗翅片12。百叶窗12可以在允许内部间隙11和建筑物内部的空气流通的打开位置和阻止内部空气间隙11和建筑物内部之间的空气流通的关闭位置之间进行操作。这样，可以有效地控制建筑物内部和内部空气间隙11之间的热接触。具体地说，根据需要，通过打开或关闭百叶窗12，借助于内部空气间隙11和建筑物内部之间的辐射和对流，来实现内部空气间隙11和建筑物内部之间的热交换。这种热量传递在图1中由箭头17示出，该箭头示意性地表示从内部空气间隙11流入建筑物内部的热。

另外，在图1所示的实施例中，多个可调节风扇13和/或通风口设置在内壁10中，它们能够自然地或机械地使空气从内部空气间隙11通到建筑物内部，或者使空气从建筑物内部通到内部空气间隙11。同样，通风口可以类似地布置在内壁10中。风扇13的操作使得在内部空气间隙11和建筑物内部之间的热的或冷的空气根据控制建筑物温度的需要而主动地传输。例如，相邻的风扇13可以以相反的旋转方向运行，以使得在建筑物中产生快速的空气交换，并且由此实现建筑物温度的快速控制，如图1中的箭头14示意性地所示。当然，不同的风扇13也可以以相同的旋转方向旋转。

温度敏感部分3可以(根据需要)连接到建筑物的增强杆上，使得热量通过传导直接被连接以加热或冷却建筑物，从而直接利用建筑物的热储存容量。具体地说，具有热储存材料的第一部分3在板件1的第一和第二位置均可以被连接到建筑物结构，特别是建筑物的金属增强结构上。这样就可以实现板件和建筑物之间的直接热接触。这在附图中示意性地示出。建筑物的金属增强杆在建筑物结构15a中被部分地以15示出，例如是杆，壁或者地板等等。该增强杆15可以通过可调解连接件16a和16b热连接到板件1上。这样实现了与建筑物的直接热接触。因此，在使用连接件16a的情况下，来自板件1的热量直接地传递给使用建筑物自身的作为储存介质的蓄热物质。在使用连接件16b时，可以沿纵向推动该连接件16b穿过绝热部分4接触到热储存部分3(如虚线所示)并且因此允许在加热的过程中冷却翅片，使得效率得到提高。当建筑物外部温度较低而且建筑物结构需要冷却时，该方法可以反向地进行。用于建立直接热接触的连接件16a、16b是可调节的，以控制热收集和储存材料和增强杆15之间的热接触。该实例所示的连接件16a、16b可以如图中箭头18示意所示沿纵向从图1所示的伸出连接位置移动到中断位置(未示出)，在中断位置，连接件收缩到建筑物结构中，以使得其不再接触增强杆15或者板件1，从而中断增强杆15和板件1之间的直接热接触。例如可以通过建筑物内部的一个可以人工操作的手柄(未示出)实现连接件16a、16b的纵向移动。当然还可以由电转动马达或类似的装置自动地操作连接件16a、16b。

可以在墙壁W中添加监测系统，以有效地控制设备(通风口，风扇，百页窗等等)并且由此控制温度。为了旋转板件1，设置一个由计算机控制的控制单元(未示出)，其连接有多个用于感测温度和/或太阳辐射强度的传感器，以根据需要自动旋转板件1。

图1所示的两个板件1处于不同的位置。具体地说，图1左侧所示的板件1处于第二位置，而图1右侧所示的板件1处于第一位置。太阳辐射S穿透玻璃层9，直接辐射加热板件1，然后由于温室效应又加热外部空气间隙中的空气。图1右侧的板件1收集太阳辐射并且将其储存在第一部分3的热收集和储存材料中。黑色涂层最大化辐射热的收集量。同时，第二部分4依靠绝热材料和反射箔确保没有热量扩散到建筑物内部。例如，在冬季白天的时间里可以采用这个位置。在傍晚，当没有太阳光照射建筑物时，板件1可以旋转180°到图1左侧部分所示的第二位置。在该位置，白天聚集在热收集和储存材料中的热量通过例如热辐射或对流而释放到建筑物内部。在这个位置，第二部分4依靠绝热材料确保热量仅仅被释放到房间内部，而不会朝着建筑物外部扩散。

同样地，例如在夏季的夜间，可以采用图1右侧所示的第一位置，利用热收集和储存材料来冷却第一部分。接下来的白天里，板件1可以旋转到图1左侧部分所示的第二位置。白天里，当建筑物内部很热时，热收集和储存材料可以冷却建筑物内部，同时绝热部分4阻止热量进入内部。

隔离件6和板件1都可以以多种方式采用传统太阳能技术。隔离件6同样可以由与半透明绝热材料结合的玻璃制成，以便建筑物接收绝热传播的日光。密封件8确保不会发生不希望的分别由于建筑物内部和外部或者空气间隙之间的空气流动而导致的热量损失。空气间隙可以通过通风口(未示出)进行通风。为了灵活地控制建筑物的温度，板件1可以单独被旋转。图1所示的实施例允许特别迅速的热交换。

图1中，热储存和传递发生在隔断线B的左侧，而热收集发生在隔断线B的右侧。

热收集和储存材料部分3与建筑物结构绝热，并且当需要时仅由可调节连接件连接。如此，建筑物结构不会被储存元件过度加热或过度冷却，同时将对建筑物自身蓄热物质的温度控制维持在较高的程度。

下面描述图2所示的实施例：

图2所示的实施例与图1所示的实施例很大程度上相同，并且同样的附图标记表示同样的特征。然而，与图1所示实施例不同的是，在图2所示的实施例中，热控制元件的第一部分3固定在墙壁中的预定位置，并且热控制元件1的第二部分4布置为能够各自围绕第一部分3旋转，以呈现热控制元件1的第一构型和第二构型。更具体地说，具有热收集和储存材料3的第一部分3以柱状形式布置在墙壁中。具有绝热材料的第二部分4成中空圆筒状并且被布置成能够围绕第一部分3旋转，如箭头2a所示。这样，热控制元件1可以呈现如图2右侧部分所示的第一构型，其中具有热收集和储存材料的第一部分3朝向建筑物外部并且具有绝热材料的第二部分4朝向建筑物内部。同样地，按照这样热控制元件1可以呈现如图2左侧部分所示的第二构型，其中具有绝热材料的第二部分4朝向建筑物外部并且具有热收集和储存材料的第一部分3朝向建筑物内部。

通过如前面所描述的这种方式，可以根据建筑物内部和外部的热状况来加热或冷却建筑物的内部。此外，设有用于根据需要建立或中断和建筑物结构的直接热接触的可调节连接件16a、16b。图2所示的实施例中，具有热储存材料(可以是混凝土或类似的沉重材料)的第一部分3不必为了呈现第一或第二构型而移动。需要移动的仅仅是具有比较轻的绝热材料的第二部分。因此，第一部分可以被设计得比图1所示的实施例大得多。

注意，热收集和储存材料部分3与建筑物结构绝热并且在需要时仅通过可调节连接件连接。这样，结构不会被储存元件过度加热或过度冷却，同时建筑物自身蓄热物质的温度控制可以维持在很高的程度。

Claims (27)

1.带有金属增强元件(15)的建筑物结构的墙壁或屋顶，其中，至少一个用于控制建筑物中的温度的热控制元件(1)布置在墙壁(W)或屋顶中以形成墙壁(W)或屋顶的一部分，热控制元件(1)包括至少一个第一部分(3)和一个第二部分(4)，第一部分(3)包括热收集和储存材料并且第二部分(4)包括绝热材料，其中热控制元件(1)能够呈现第一部分(3)朝向建筑物外部并且第二部分(4)朝向建筑物内部的第一构型、以及第二部分(4)朝向建筑物外部并且第一部分(3)朝向建筑物内部的第二构型，

其特征在于至少一个连接元件(16a、16b)用于将热控制元件(1)的热收集和储存材料连接到金属增强元件(15)，以使得在热控制元件(1)的热收集和储存材料与金属增强元件(15)之间产生直接热接触，其中连接元件(16a、16b)能够在接触位置和中断位置之间沿纵向移动，在接触位置，建立热控制元件(1)的热收集和储存材料与金属增强元件(15)之间的直接热接触，在中断位置，中断热控制元件(1)的热收集和储存材料与金属增强元件(15)之间的直接热接触，其中，在中断位置，热控制元件(1)的包括热收集和储存材料的第一部分(3)与金属增强元件(15)之间是绝热的，并且其中，连接元件(16a、16b)在热控制元件(1)的第一构型和第二构型中都能处于接触位置。

2.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，热控制元件(1)为板件(1)，所述板件(1)能够在墙壁(W)或屋顶中在第一位置和第二位置之间旋转以呈现第一构型和第二构型，在第一位置，板件(1)的第一部分(3)朝向建筑物外部并且板件(1)的第二部分(4)朝向建筑物内部，在第二位置，第二部分(4)朝向建筑物外部并且第一部分(3)朝向建筑物内部。

3.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，热控制元件的第一部分(3)固定在墙壁中的预定位置处，并且热控制元件的第二部分(4)能够围绕第一部分旋转以呈现热控制元件的第一构型和第二构型。

4.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，热收集和储存材料包括混凝土，或者钢材料或者塑料材料，或者在工作温度范围内通过状态改变储存潜热的被容纳物质。

5.根据权利要求4所述的墙壁或屋顶，其特征在于，所述混凝土是玻璃增强型混凝土。

6.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，绝热材料包括泡沫。

7.根据权利要求6所述的墙壁或屋顶，其特征在于，所述泡沫是聚氨酯泡沫和/或酚醛泡沫。

8.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，绝热材料包括硬玻璃纤维板。

9.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，第二部分(4)还包括反射材料。

10.根据权利要求9的所述墙壁或屋顶，其特征在于，反射材料包括金属材料。

11.根据权利要求10所述的墙壁或屋顶，其特征在于，所述金属材料是铝或钢材料。

12.根据权利要求9所述的墙壁或屋顶，其特征在于，反射材料包括反射塑料或涂料。

13.根据权利要求1或2所述的墙壁或屋顶，其特征在于，它包括面对建筑物外部的玻璃层(9)，在玻璃层(9)和至少一个热控制元件(1)之间形成空气间隙。

14.根据权利要求1或2所述的墙壁或屋顶，其特征在于，至少两个热控制元件(1)布置在墙壁(W)或屋顶中，其中各热控制元件(1)能单独旋转。

15.根据权利要求1或2所述的墙壁或屋顶，其特征在于，至少两个热控制元件(1)布置在墙壁(W)或屋顶中并且至少一个绝热隔离件(6)布置在各热控制元件(1)之间。

16.根据权利要求15的所述墙壁或屋顶，其特征在于，隔离件(6)具有与热控制元件(1)相同的宽度，以在热控制元件(1)的第一位置和第二位置上提供建筑物的完整绝热。

17.根据权利要求15所述的墙壁或屋顶，其特征在于，设有至少一个管子，该管子流经隔离件(6)以加热引入管子的流体。

18.根据权利要求15所述的墙壁或屋顶，其特征在于，在每个隔离件(6)和热控制元件(1)之间布置至少一个密封件(8)，用于密封墙壁(W)或屋顶以防止空气流通。

19.根据权利要求18所述的墙壁或屋顶，其特征在于，密封件(8)能够在密封位置和释放位置之间进行操作，在密封位置，墙壁(W)或屋顶为了防止空气流通而被密封，在释放位置，墙壁(W)或屋顶没有为了防止空气流通而被密封。

20.根据权利要求19所述的墙壁或屋顶，其特征在于，密封件(8)能够被充气以处于密封位置并且能够被放气以处于释放位置，或者能够与随着热控制元件(1)的旋转而工作的凸轮一起机械地移动以形成密封。

21.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，它包括能够防止从建筑物内部直接接触热控制元件(1)的内壁(10)。

22.根据权利要求21所述的墙壁或屋顶，其特征在于，在内壁(10)和热控制元件(1)之间具有至少一个内部空气间隙(11)。

23.根据权利要求22所述的墙壁或屋顶，其特征在于，在内壁(10)中设有至少一个能在允许内部空气间隙(11)与建筑物内部之间的空气流通的打开位置和阻止内部空气间隙(11)与建筑物内部之间的空气流通的关闭位置之间操作的可调节的百叶窗(12)。

24.根据权利要求22或23所述的墙壁或屋顶，其特征在于，在内壁(10)中设有至少一个能使内部空气间隙(11)中的空气通向建筑物内部或者使建筑物内部的空气通向内部空气间隙(11)的可调节风扇(13)和/或通风口。

25.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，热控制元件(1)的热收集和储存材料在热控制元件(1)的第一构型和第二构型中都能够通过至少一个连接元件(16a、16b)连接到建筑物结构的金属增强元件(15)。

26.根据权利要求1所述的墙壁或屋顶，其特征在于，至少一个连接元件为螺杆、杠杆、活塞或者热管。

27.根据权利要求26所述的墙壁或屋顶，其特征在于，活塞是液压活塞。

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