CN103790244B - 一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙。包括透明盖板、集热蓄热墙、空气流道、上下通风口和挡板；透明盖板为全波段高透过率材料；透明盖板的内侧面设有百叶窗帘，百叶窗帘的叶片一侧面涂有选择性吸收涂层，在0.2～3μm的太阳辐射波段内的吸收率为90~95%；另一侧面为选择性辐射表面，在8～13μm的大气窗口波段内的发射率为80～90%，而在其他波段内的反射率为60～90%。本发明既能在冬季白天对房间采暖、夜间对房间保温，又能在夏季白天降低房间热负荷、夜间对房间制冷，解决了传统Trombe墙只能采暖的功能单一问题，而外观漂亮的百叶窗帘的使用，弥补了传统的Trombe墙外观不足的缺点。

Description

一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙
技术领域
本发明属于能源利用技术的领域，具体涉及太阳能集热和辐射制冷的应用。
背景技术
国内外学者对特隆布(Trombe)墙技术已有近半个世纪的的研究进展，它因1966年首次提出这一概念的法国教授FelixTrombe而得名。传统的Trombe墙主要由透明盖板、集热蓄热墙、空气流道、上下通风口和挡板构成。其工作原理是：白天利用集热蓄热墙涂黑的外表面吸收太阳能，通过热虹吸作用使室内的冷空气经下通风口进入透明盖板和集热蓄热墙之间空气流道内受热成为热空气，再经上通风口流入室内供暖，同时也有部分热量通过南向墙体导热传入室内供暖；夜间，储存于南向墙体内的热量缓慢释放到室内供暖。Trombe墙型太阳房避免了直接受益式太阳能采暖系统午后室内温度过高而全天室内温度波动较大的缺点。
虽然Trombe墙技术在过去几十年内得到了广泛应用并有了许多改进方案，但仍然存在一些缺点，首先，传统的Trombe墙功能单一，只能用来采暖或通风，在夏季要求供冷时对降低室内冷负荷的效果很差，甚至会增加室内冷负荷，这严重的制约了Trombe墙在夏季炎热地区的推广应用；其次，由于集热蓄热墙外表面涂黑，和绝大多数建筑表面不够协调，影响了建筑物的美观。
发明内容
为解决传统Trombe墙夏季难以制冷和不够美观的缺点，本发明提出了一种能够同时满足冬季供暖和夏季制冷并兼顾美观的太阳能集热和辐射制冷综合应用的Trombe墙。
具体的改进技术方案如下：
一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙包括相互平行的集热蓄热墙和透明盖板，集热蓄热墙和透明盖板之间的空间为空气流道；集热蓄热墙和透明盖板之间的上部设有室外上通风口，下部设有室外下通风口；所述集热蓄热墙的上部开设有室内上通风口，下部开设有室内下通风口；所述室外上通风口和室内上通风口相互对应，所述室外下通风口和室内下通风口相互对应，改进在于：所述透明盖板为全波段高透过率材料；所述透明盖板的内侧面上设有百叶窗帘，百叶窗帘的叶片一侧面涂有选择性吸收涂层，在0.2~3μm的太阳辐射波段内的吸收率为90～95%；另一侧面为选择性辐射表面，在8~13μm的波段内的发射率为80~90%，而在其他波段内的反射率60~90%。
所述全波段高透过率材料为聚乙烯薄膜，在0～25μm波段的透过率大于80%，其中在0.2~3μm的太阳辐射波段和8~13μm的大气窗口波段的透过率为85～90%。
所述选择性吸收涂层为金属陶瓷镀膜带或黑铬涂层。
所述选择性辐射表面为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）涂层或聚氟乙烯涂层。
本发明既能在冬季白天对房间采暖、夜间对房间保温，又能在夏季白天降低房间热负荷、夜间对房间制冷，有效解决了传统Trombe墙只能采暖的功能单一的缺点，而外观漂亮的百叶窗帘的使用，也弥补了传统的Trombe墙外观不足的缺点。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.通过增设全波段高透过率材料层，在0.2~3μm的太阳辐射波段和8~13μm的大气窗口波段的透过率达到85～90%，这样既能在需要集热时使大部分太阳辐射透过全波段高透过率材料层投射到百叶窗帘上，又能在需要制冷时使百叶窗帘辐射的热量有效地透过全波段高透过率材料层散发到天空中，此外，全波段高透过率材料层的存在还能有效地减少百叶窗帘与外界环境间的对流换热；
2.增设百叶窗帘的作用，百叶窗帘的叶片的一侧面涂有选择性吸收涂层，其在0.2~3μm的太阳辐射波段的吸收率在90~95%，而在其他波段具有很低的发射率，利用选择性吸收涂层的这种特点，在需要对房间供暖时，将涂有选择性吸收涂层面朝外，吸收太阳辐射能，同时降低百叶窗帘通过红外波段向外辐射散失的热量，从而加热百叶窗帘与南向墙体之间的空气流道内的空气，并对室内进行供暖。叶片的另一侧面为选择性辐射表面，其在8~13μm的大气窗口波段具有较高的发射率，而在其他波段内具有较高的反射率，利用这种表面的光谱特性，在白天需要降低房间冷负荷时，使投射到该表面上的太阳辐射能绝大部分被反射回去，降低吸收到的太阳辐射能，在夜间需要对房间制冷时，利用其在8~13μm的大气窗口波段的高发射率，与温度极低的外太空进行辐射换热，从而降低百叶窗帘与南向墙体之间空气流道内的空气温度，并对室内进行制冷；
3.此外，本发明所述结构也可应用于南向倾斜屋顶，由于其倾斜角的存在，使得南向倾斜屋顶与太阳或天顶方向之间的角系数更大，因而相比于垂直地面的南向墙体具有更好的白天集热效果和晚上制冷效果。
综上所述，本发明所述的太阳能集热—辐射制冷综合应用的新型Trombe墙拓宽了Trombe墙的应用领域，具有极大的推广价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明所述的新型Trombe墙冬季白天的工作模式。
图3为本发明所述的新型Trombe墙冬季夜间的工作模式。
图4为本发明所述的新型Trombe墙夏季白天的工作模式。
图5为本发明所述的新型Trombe墙夏季夜间的工作模式。
上图中序号：聚乙烯薄膜1、百叶窗帘2、集热蓄热墙3、空气流道4、室外上通风口5、室外下通风口6、室外上挡板7、室外下挡板8、室内上通风口9、室内下通风口10、室内上挡板11、室内下挡板12。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1
参见图1，一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙包括相互平行的集热蓄热墙3和透明盖板，集热蓄热墙3和透明盖板之间的空间为空气流道4；集热蓄热墙3和透明盖板之间的上部设有室外上通风口5，下部设有室外下通风口6；集热蓄热墙3的上部开设有室内上通风口9，下部开设有室内下通风口10。室外上通风口5和室内上通风口9相互对应，室外上通风口5处安装有室外上挡板7，室内上通风口9处安装有室内上挡板11；室外下通风口6和室内下通风口10相互对应，室外下通风口6处安装有室外下挡板8，室内下通风口10处安装有室内下挡板12。
透明盖板由聚乙烯薄膜1覆盖在窗框式的框架上构成，聚乙烯薄膜1为全波段高透过率材料，在0～25μm波段的透过率大于80%，其中在0.2～3μm的太阳辐射波段和8~13μm的大气窗口波段的透过率为85～95%。
透明盖板的内侧面上安装有百叶窗帘2，百叶窗帘2的叶片的一侧面涂有选择性吸收涂层，选择性吸收涂层为金属陶瓷镀膜带，在0.2～3μm的太阳辐射波段内的吸收率为90～95%；叶片的另一侧面为选择性辐射表面，具体表面材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）涂层，在8～13μm的波段内的发射率为80～90%，而在其他波段内的反射率60～90%。
如图2所示，在冬季白天时，合上室外上挡板7和室外下挡板8，使室外上通风口5和室外下通风口6处于关闭状态，同时打开室内上挡板11和室内下挡板12，使室内上通风口9和室内下通风口10处于开通状态；百叶窗帘2上涂有金属陶瓷镀膜带的叶片一侧面朝外，吸收透过聚乙烯薄膜1的太阳辐射能，同时降低百叶窗帘2通过红外波段向外辐射散失的热量，从而加热空气流道4内的空气，室内的冷空气从室内下通风口10流入空气流道4内，通过热虹吸作用往上升并不断被加热成热空气，然后通过室内上通风口9流入室内供暖，同时也有部分热量通过集热蓄热墙3导热传入室内供暖。
实施例2
百叶窗帘2的叶片的一侧面涂有黑铬涂层，其结构同实施例1；
如图3所示，在冬季夜间时，合上所有室内外挡板，使所有通风口都处于关闭状态，百叶窗帘2上涂有黑铬涂层的叶片一侧面朝外，降低百叶窗帘2通过红外波段向外辐射散失的热量，同时白天储存于集热蓄热墙3内的热量通过导热缓慢的传入室内供暖。
实施例3
百叶窗帘2的叶片另一侧面涂有聚氟乙烯涂层，其结构同实施例1；
如图4所示，在夏季白天时，打开室外上挡板7和室外下挡板8，使室外上通风口5和室外下通风口6处于开通状态，同时合上室内上挡板11和室内下挡板12，使室内上通风口9和室内下通风口10处于关闭状态；百叶窗帘2上涂有聚氟乙烯涂层的叶片另一侧面朝外，使白天投射到该表面上的太阳辐射能绝大部分被反射回去，降低吸收到的太阳辐射能，同时利用其在8～13μm的大气窗口波段具有的高发射率，与温度极低的外太空进行辐射换热；另一方面，室外空气从室外下通风口6进入空气流道4，并吸收百叶窗帘2和集热蓄热墙3的热量后成为热空气并不断上升，最后由室外上通风口5重新流至室外，从而降低室内的冷负荷。
实施例4
结构同实施例1；
如图5所示，在夏季夜间时，合上室外上挡板7和室外下挡板8，使室外上通风口5和室外下通风口6处于关闭状态，同时打开室内上挡板11和室内下挡板12，使室内上通风口9和室内下通风口10处于开通状态；百叶窗帘2上叶片的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）涂层侧面朝外，利用其在8~13μm的大气窗口波段具有高发射率而在其他波段的高反射率，与温度极低的外太空进行辐射换热，并减少与周围环境的辐射换热，从而冷却空气流道4内的空气，室内热空气通过室内上通风口9流入空气流道4内，与百叶窗帘2进行对流换热逐渐变为冷空气，密度不断增大的冷空气通过重力作用往下流动，然后通过室内下通风口10流入室内制冷。

Claims (3)

1.一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙，包括相互平行的集热蓄热墙和透明盖板，集热蓄热墙和透明盖板之间的空间为空气流道；集热蓄热墙和透明盖板之间的上部设有室外上通风口，下部设有室外下通风口；所述集热蓄热墙的上部开设有室内上通风口，下部开设有室内下通风口；所述室外上通风口和室内上通风口相互对应，所述室外下通风口和室内下通风口相互对应，其特征在于：所述透明盖板为全波段高透过率材料；所述透明盖板的内侧面上设有百叶窗帘，百叶窗帘的叶片一侧面涂有选择性吸收涂层，在0.2～3μm的太阳辐射波段内的吸收率为90～95％；另一侧面为选择性辐射表面，在8～13μm的波段内的发射率为80～90％，而在其他波段内的反射率60～90％；
所述全波段高透过率材料为聚乙烯薄膜，在0～25μm波段的透过率大于80％，其中在0.2～3μm的太阳辐射波段和8～13μm的大气窗口波段的透过率为85～90％。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙，其特征在于：所述选择性吸收涂层为金属陶瓷镀膜带或黑铬涂层。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的特隆布墙，其特征在于：所述选择性辐射表面为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)涂层或聚氟乙烯涂层。
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