CN103363577A - 一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑及其建造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属太阳能建筑技术领域。一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑：其建筑的供暖系统由地面的主动式太阳能平板集热箱及其地下蓄热池和屋顶面、南墙面的被动式太阳能平板集热箱组成。即供暖方式以地面太阳能集热蓄热池供暖为主，以屋顶面、南墙面的太阳能热风供暖为辅的太阳能建筑。地面太阳能集热蓄热池：主要由太阳能平板集热箱、金属导热杆、地下沙石蓄热池和输热水管组成。太阳能集热箱和蓄热池上下构成一体，集热箱顶面的垂直投影水平面为圆形或正方形；本发明适用于中国西部和北方的新农村建设。

Description

一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑及其建造方法
技术领域
本发明属太阳能建筑技术领域。
背景技术
实践表明，由于冬季的太阳照射强度小，目前的主动式太阳能建筑的太阳能平板式集热装置在集热面积足够的情况下，仍然不能满足建筑的供暖需要。
本发明提出了解决以上问题的技术方案。
发明内容
一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑：其建筑的供暖系统由地面的主动式太阳能平板集热箱及其地下蓄热池和屋顶面、南墙面的被动式太阳能平板集热箱组成。即供暖方式以地面太阳能集热蓄热池供暖为主，以屋顶面、南墙面的太阳能热风供暖为辅的太阳能建筑。
     地面太阳能集热蓄热池：主要由太阳能平板集热箱、金属导热杆、地下沙石蓄热池和输热水管组成。太阳能集热箱和蓄热池上下构成一体，集热箱顶面的垂直投影水平面为圆形或正方形；集热箱顶面的倾斜度为20---45度；在集热箱底部的中心位置划定一个圆形水平面，为导热杆埋设区，其面积为蓄热池水平面积的1/5---1/10，金属导热杆垂直于水平面埋入；导热杆外径为3---10厘米，长度为10---50米；导热杆埋设密度为3---9根/平方米。输热水管为金属管或耐中温塑料管，输热管内径3---6厘米；布置形式有两种：A，输热管以U形状埋设在钻井中，钻井深度与导热杆同深，钻孔紧贴导热杆群外缘环形均匀分布，孔径20厘米以上，孔数为4孔以上；B，输热管以螺旋状埋设，在导热杆群外缘环形挖深槽，深度为3---10米，输热管以螺旋状埋设在环形槽中。
          地面太阳能集热蓄热池的地面以上部分的斜面体围护墙体为砖砌结构或混凝土结构，墙体内以砂石土填充夯筑。
          地面太阳能集热蓄热池的平板集热箱的面积与所供暖的建筑面积相等或相近。
          太阳能储热水箱由一个中温水箱和一个低温水箱组成，两个水箱为并排的整体结构或中温水箱放置在低温水箱内，二者以共用箱壁换热或在共用箱壁的上下位置各开一个孔口，对流换热。水箱外围加装保温层；水箱安放在室内。
          输热水管的室外部分埋设在距地面1米以下位置，并包裹保温层。
         在建建筑在室内地面以下50厘米处铺设太阳能输热水管，形成地暖系统并增加室内蓄热容量；已建建筑除利用现有的供暖设施外，要提高建筑外墙的保温性能。
         地面集热蓄热池的进出输热水管经由水泵与太阳能储热水箱的中温水箱相连接；室内地暖系统的进出输热水管经由水泵与低温水箱相连接。如附图1所示。
          同时为多座建筑物供暖时，地面太阳能集热蓄热池的集热箱面积和蓄热池体量要与建筑总面积相匹配。
      建筑的室内供暖设施：以暖气包形式或地暖形式均可。建筑的门窗：入户门为双层门，塑钢窗为三层玻璃结构。
     屋面和南墙的平板太阳能空气集热箱的设计安装，为公知技术。
一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑建造方法：
        建造地面太阳能集热蓄热池：位置选择在不遮阳地面，距所供暖建筑越近越好。然后根据当地的气候条件、建筑面积和建筑保温性能等指标情况，确定集热箱倾斜度、集热面积、中心蓄热面积、输热管的直径、导热杆的分布密度、长度及杆径等数据。其中集热箱的面积与所供暖的建筑面积相等或相近；集热箱的倾斜度为20---45度；在集热箱底部的中心位置划定一个圆形水平面，为导热杆埋设区，其面积为蓄热池水平面积的1/5---1/10；输热管内径3---6厘米；导热杆外径为3---10厘米，长度为10---50米；导热杆在埋设区的分布密度为3---9根/平方米。
         埋设导热杆：松散的地层采用螺旋推进法，即在导热杆下端焊接螺旋状金属锥形头，以专用机械旋压导热杆垂直进入地下；在坚硬地层，则采取钻孔法，即用钻机垂直钻孔，然后放入导热杆；导热杆的上端面与集热箱底面基本持平。
       输热管的埋设与连接：螺旋形输热管---在导热杆四周的土壤深槽挖好后，放入，然后逐层填入细沙土。U形输热管---在钻好的钻井中放置，然后回填沙土；多个U形管的进、出水管分别并联到一个进水总管和一个出水总管上；进出水总管经由地下进入室内，与中温水箱连接。
    构建地面集热箱：先建斜面蓄热体的围护墙体及上边框，墙体为砖砌结构或混凝土结构，后以砂石土填满夯实并平整，形成集热箱基面；其上放置太阳能金属吸热板，吸热板上表面涂太阳能吸热涂层，下表面涂减反层；距离吸热板5—10厘米位置平行铺设玻璃板，玻璃板的里表面涂布太阳能吸热层和减反层涂层；玻璃层外面铺设1---2层中空透明塑料板。
     在建建筑在室内地面以下50厘米处铺设太阳能输热水管，形成地暖层，地暖的进出输热水管经由水泵与低温水箱相连接。如附图1所示。
          安装屋面和南墙的平板太阳能空气集热箱。
          安装双层入户门和三玻塑钢窗。
          本发明适用于中国西部和北方的新农村建设。
         

Claims (7)

1.一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑的供暖系统由地面的主动式太阳能平板集热箱及其地下蓄热池和屋顶面、南墙面的被动式太阳能平板集热箱组成；即供暖方式以地面太阳能集热蓄热池供暖为主，以屋顶面、南墙面的平板太阳能热风供暖为辅的太阳能建筑。
2.根据权利要求1所述的地面太阳能集热蓄热池，其特征是集热箱和蓄热池上下构成一体。
3.根据权利要求1所述的地面太阳能集热蓄热池，其特征是集热箱的面积与所供暖的建筑面积相等或相近。
4.根据权利要求1所述的地面太阳能集热蓄热池，其特征是集热箱顶面的垂直投影水平面为圆形或正方形。
5.根据权利要求1所述的地面太阳能集热蓄热池，其特征是导热杆埋设区水平面积为蓄热池水平面积的1/5---1/10。
6.根据权利要求1所述的地面太阳能集热蓄热池，其特征是导热杆外径为3---10厘米，长度为10---50米。
7. 根据权利要求1所述的地面太阳能集热蓄热池，其特征是导热杆在埋设区的分布密度为3---9根/平方米。
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