CN105275112B - 被动式太阳能墙体 - Google Patents

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张志刚
孙晴
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Abstract

本发明涉及一种被动式太阳能墙体,包括带有内外抹灰层的混凝土墙体,其特征是:所述混凝土墙体的外抹灰层内设有热管蒸发段管栅、内抹灰层内设有热管冷凝段管栅,所述热管蒸发段管栅通过智能控制阀与热管冷凝段管栅连接,并构成热管置入式墙体;所述混凝土墙体的外侧设有可升降的、带反射涂层百叶栅,所述反射涂层百叶栅的外侧设有玻璃幕墙;所述热管置入式墙体与玻璃幕墙构成整体被动式太阳能墙体,墙体可以是南向、东向和西向墙体。有益效果:本发明通过在墙体的内外表面安装热管管栅和玻璃幕墙及通风结构,依靠热管内工质自然重力循环过程中相变吸放热的特性和空气的对流换热,实现室内与室外环境的热交换。

Description

被动式太阳能墙体
技术领域
[0001]本发明属于建筑物构造,尤其涉及一种被动式太阳能墙体。
背景技术
[0002]在我国的总能耗中,建筑能耗占据相当大的比例,并且在不断增加。2 0 0 4年为 20 • 7%,2011年达到了3〇%,预计在2020年将达到35 %左右,建筑节能刻不容缓。我国现在 已经实施65 %的建筑节能标准,并计划2020年全面实施75 %的节能标准。随着我国对建筑 节能标准要求的提高,低能耗的被动式建筑成为未来发展的趋势。被动式建筑是指能够不 用或者尽量少用一次能源使室内达到舒适度要求的建筑,从而减少了建筑对主动供应能源 的依赖。被动式太阳能技术在采暖上的应用,可进一步降低建筑能耗。北方的建筑,外墙需 要做上传热系数很低的外保温层,这主要是考虑到冬季建筑的保温隔热;而在南方,建筑外 墙却并不作保温措施,这是因为在夏季其需要良好的对外散热。对于墙体的传热系数,并不 是越高越好,而是能够按冬夏需求调整才是最优。申请号200720010542.2公开了一种双保 温被动式太阳能房,包括屋顶、墙体、窗户、入户门,其特征在于:此太阳能房的墙体为双保 温苯板钢筋混凝土墙,其设置在基础圈梁上,基础圈梁设在整幢房子的最底端;太阳能取暖 器设置在双保温苯板钢筋混凝土墙或屋顶上并可接受阳光的部位。双保温苯板钢筋混凝土 墙为双层苯板中间通过连接筋固定,中间的空隙为钢筋和浇注的混凝土而构成的承重墙; 在墙体外设有苯板抹灰层。申请号:201320714163.7公开了一种被动式太阳能供暖装置,包 括朝阳墙体、加热箱体、出风口、进风口、出风挡、进风挡、密封圈、框架、固定脚座、太阳能集 热片,在朝阳墙体上开设有连通屋内外的上孔洞与下孔洞,在朝阳墙体外侧设置有加热箱 体,在加热箱体内安装有太阳能集热片,在加热箱体上设置有出风口与进风口,出风口连通 上孔洞,进风口连通下孔洞,在出风口与上孔洞之间配置有密封圈,在进风口与下孔洞之间 配置有密封圈,房间内空气通过进风口进入加热箱体中经过太阳能集热片吸收的太阳光能 加热,后经出风口回流至房间内。申请号:2〇1220379614.1公开了一种蓄能太阳能结合模块 化分体式相变房屋节能系统,包括内室、蓄能风道系统,内室包括前蓄热墙、后蓄热墙、左蓄 热墙和右蓄热墙围成,前蓄热墙与蓄能风道系统通过风门连通;蓄能风道系统包括前面墙 体、后面墙体、左面墙体、右面墙体围成,前面墙体由透明玻璃板构成,后面墙体、左面墙体、 右面墙体由绝热板构成•,现有技术的被动式墙体着重突出蓄热墙结构,蓄热墙上均需设置 保温层,其热交换率低是最大的问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种被动式太阳能墙体,它利用 太阳能技术进行通风换热的墙体,通过太阳能换热墙和安装在墙体内外表面的热管实现室 内与室外环境的热交换。
[0004] 本发明为实现上述目的,采用以下技术方案:一种被动式太阳能墙体,包括带有内 外抹灰层的混凝土墙体,其特征是:所述混凝土墙体的外抹灰层内设有热管蒸发段管栅、内 抹灰层内设有热管冷凝段管栅,所述热管蒸发段管栅通过智能控制阀与热管冷凝段管栅连 接,并构成热管置入式墙体;所述混凝土墙体的外侧设有可升降的、带反射涂层百叶栅,所 述反射涂层百叶栅的外侧设有玻璃幕墙,构成太阳能换热墙;所述热管置入式墙体与太阳 能换热墙构成整体被动式太阳能墙体。
[0005] 所述热管蒸发段管栅及热管冷凝段管栅分别由若干支毛细管构成,所述毛细管均 匀分布在混凝土墙体的内外抹灰层内,热管蒸发段管栅安装位置低于热管冷凝段管栅。
[0006] 所述混凝土墙体上下分别设有墙体上下通风口,上下通风口分别设有控制阀门。
[0007] 所述混凝土墙体外抹灰层的外表面设有吸收率高反射率低的吸热涂层。
[0008] 所述玻璃外墙上下部分别设有玻璃墙上下通风口,上下通风口分别设有控制阀 门。
[0009] 所述可升降的、带反射涂层百叶栅间隔置于混凝土墙体的外侧及玻璃幕墙之间。
[0010] 所述反射涂层百叶栅的外表面设有反射涂层。
[0011] 有益效果:与现有技术相比,本发明通过在墙体的内外表面安装热管管栅和玻璃 幕墙及通风结构,依靠热管内工质自然重力循环过程中相变吸放热的特性和空气的对流换 热,实现室内与室外环境的热交换。将太阳能集热通风技术与热管技术有机地结合,形成新 型被动式墙体结构,营造节能、舒适、环保的室内热环境。为低能耗被动式建筑建设及推广 提供技术支持和技术储备。
附图说明
[0012] 图1是本发明的结构示意图;
[0013] 图2是本发明在冬季白天的工作示意图;
[0014] 图3是本发明在冬季夜间的工作示意图;
[0015] 图4是本发明在夏季白天的工作示意图;
[0016] 图5是本发明在夏季夜间的工作示意图。
[0017] 图中:1、混凝土墙体;2、墙体内表面抹灰层;3、墙体外表面抹灰层;4、吸热涂层;5、 可升降的、带反射涂层百叶栅;6、玻璃幕墙;7、玻璃幕墙上通风口;8、玻璃幕墙下通风口;9、 墙体下通风口; 10、墙体上通风口; 11、热管蒸发段管栅;12、智能控制阀;13、热管冷凝段管 栅。
具体实施方式
[0018] 下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
[0019] 实施例
[0020]详见附图,本实施例提供一种被动式太阳能墙体,包括带有内外抹灰层的混凝土 墙体1,所述混凝土墙体的外表面抹灰层3内设有热管蒸发段管栅丨丨、内表面抹灰层2内设有 热管冷凝段管栅I3,所述热管蒸发段管栅通过智能控制阀12与热管冷凝段管栅连接,并构 成热管置入式墙体。所述混凝土墙体的外侧设有可升降的、带反射涂层百叶栅5,所述可升 降的、带反射涂层百叶栅的外侧设有玻璃幕墙6,构成太阳能换热墙。所述可升降的、带反射 涂层百叶栅间隔置于混凝土墙体的外侧及玻璃幕墙之间。所述可升降的、带反射涂层百叶 栅的外表面设有反射涂层,其面积覆盖整个墙面,且能够自由的水平旋转开启和关闭。所述 热管置入式墙体与太阳能换热墙构成整体被动式太阳能墙体。所述热管蒸发段管栅及热管 冷凝段管栅分别由若干支毛细管构成,所述毛细管均匀分布在混凝土墙体的内外抹灰层 内,热管管栅均为微管径重力热管。热管蒸发段管栅安装位置应该低于热管冷凝段管栅。所 述混凝土墙体上下分别设有墙体上下通风口 10、9,上下通风口分别设有控制阀门(图中未 示)。
[0021]本实施例的优选方案是,所述混凝土墙体外抹灰层的外表面设有吸收率高反射率 低的吸热涂层4。
[0022]本实施例的优选方案是,所述玻璃幕墙上下部分别设有玻璃幕墙上下通风口 7、8, 上下通风口分别设有控制阀门(图中未示)。
[0023]结构进一步说明
[0024] 热管置入墙部分:
[0025] 混凝土墙体与重力热管结合形成热管置入式墙体。在墙体外表面的抹灰层中,设 有热管蒸发段管栅,在墙体内表面抹灰层中,设置热管冷凝段管栅。上述热管冷凝段及蒸发 段管栅分别由若干支毛细管构成,所述毛细管均匀分布在墙体内表面或外表面抹灰层内。 内外表面热管管栅间通过装有智能控制阀的绝热连接管相连。智能控制器依据室内热环境 舒适度控制开启度。在墙体的外表面,涂刷吸收率高反射率低的吸热涂层。墙体的蒸发段热 管管栅低于冷凝段热管管栅。
[0026] 太阳能换热墙部分:
[0027]墙体的上下部分别设有墙体上通风口和墙体下通风口。可升降的、带反射涂层百 叶栅设在外墙结构的外侧,玻璃幕墙在反射涂层百叶栅的外侧。玻璃幕墙的上部设有玻璃 墙上通风口,下部设有玻璃墙下通风口。反射涂层百叶栅的表面刷有反射率很高的涂层。
[0028] 工作过程:
[0029] 详见附图2,在冬季白天,玻璃幕墙上通风口 7、玻璃幕墙下通风口 8关闭。墙体上通 风口 10、墙体下通风口 9开启、可升降的、带反射涂层百叶栅5升起、智能控制阀门12开启。由 于太阳辐射,墙体和玻璃幕墙之间产生温室效应,两者之间的空气被加热,与室内空气形成 热压差,通过墙体顶部和底部的墙体上通风口 10和墙体下通风口 9,与室内进行对流换热。 吸热涂层4在日光下吸热升温后,将热量传给热管蒸发段管栅11,管内的工质温度升高由液 态蒸发成气态,到达热管冷凝段管栅13放热凝结为液态,热量一部分由墙体吸收变成墙体 蓄热,一部分传到室内。之后液态工质在重力作用下回流至蒸发段热管管栅,完成一个循 环。
[0030] 详见附图3,冬季夜间,玻璃幕墙上通风口 7、玻璃幕墙下通风口 8、墙体上通风口 10、墙体下通风口9、可升降的、带反射涂层百叶栅5均关闭。墙体将白天墙体的蓄热,以辐射 和对流的方式传给室内。
[0031]详见附图4,夏季白天,玻璃幕墙上通风口 7、玻璃幕墙下通风口 8均打开;墙体上通 风口 10、墙体下通风口9均关闭,可升降的、带反射涂层百叶栅5降下并旋转关闭。太阳福射 照到达反射涂层百叶栅5后,一部分的辐射被反射到室外。玻璃幕墙上下通风口开启,玻璃 幕墙与墙体间的空气被加热后与室外空气形成热压差,自玻璃幕墙下通风口8流入,玻璃幕 墙上通风口 7流出,降低墙体温度。
[0032]详见附图5,夏季夜间,玻璃幕墙上通风口 7、玻璃幕墙下通风口 8、墙体上通风口 10、墙体下通风口9均开启,可升降的、带反射涂层百叶栅5升起。由于室外温度的降低,通风 口均开启,在温差作用下,室内外空气形成对流,从而降低室内温度。
[0033] 本发明利用了太阳能换热墙和热管置入墙技术。在冬季白天吸收太阳辐射加热墙 体和室内空气,夜间将白天墙体的蓄热,以辐射和对流的方式传给室内。其结构中去掉了墙 体的保温层,能够大大提升墙体在有太阳辐射条件下的传热和蓄热能力,又因为玻璃幕墙 和墙体之间的空气层的作用,其在冬季夜间也具有良好的隔热保温能力。在夏季,独特设计 的反射涂层百叶栅,可将强烈的太阳辐射反射到室外,尽可能的减少了墙体的辐射得热,保 证室内温度适宜。
[0034]上述参照实施例对该一种被动式太阳能墙体进行的详细描述,是说明性的而不是 限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变 化和修改,应属本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种被动式太阳能墙体,包括带有内外抹灰层的混凝土墙体,其特征是:所述混凝土 墙体的外抹灰层内设有热管蒸发段管栅、内抹灰层内设有热管冷凝段管栅,所述热管蒸发 段管栅通过智能控制阀与热管冷凝段管栅连接,并构成热管置入式墙体;所述混凝土墙体 的外侧设有可升降的、带反射涂层百叶栅,可升降的、带反射涂层百叶栅的外侧设有玻璃幕 墙,构成太阳能换热墙;所述混凝土墙体外抹灰层的外表面设有吸收率高反射率低的吸热 涂层;所述热管置入式墙体与太阳能换热墙构成整体被动式太阳能墙体;所述热管蒸发段 管栅及热管冷凝段管栅分别由若干支毛细管构成,所述毛细管均匀分布在混凝土墙体的内 外抹灰层内,热管蒸发段管栅安装位置低于热管冷凝段管栅。
2. 根据权利要求1所述的被动式太阳能墙体,其特征是:所述混凝土墙体上下分别设有 墙体上下通风口,上下通风口分别设有控制阀门。
3. 根据权利要求1所述的被动式太阳能墙体,其特征是:所述玻璃幕墙上下部分别设有 玻璃幕墙上下通风口,玻璃幕墙上下通风口分别设有控制阀门。
4. 根据权利要求1所述的被动式太阳能墙体,其特征是:所述可升降的、带反射涂层百 叶栅间隔置于混凝土墙体的外侧与玻璃幕墙之间。
5. 根据权利要求1所述的被动式太阳能墙体,其特征是:所述可升降的、带反射涂层百 叶栅的外表面设有反射涂层。
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