CN105604347A - 一种零能耗冬暖夏凉式农房及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种零能耗冬暖夏凉式农房及制造方法,包括热管均温装置、太阳能烟窗装置、墙体保温装置、外遮阳装置、断桥铝合金装置,通过热管均温,实现无能耗的温度自然调控,通过太阳能烟窗调温和外遮阳调温,加强室内的温度自动调控和通风效果,通过墙体保温和断桥铝合金保温,保证居室内的适宜居住温度环境。本发明结构合理,能够对室内温度环境进行自动调控。

Description

一种零能耗冬暖夏凉式农房及制造方法
技术领域
本发明属于节能技术领域,尤其是涉及一种零能耗冬暖夏凉式农房及制造方法。
背景技术
目前我国农村冬季取暖主要以用煤为主,大多采用土暖气燃煤的方式取暖,耗能量大、空气污染严重,还有相当一部分农户仅仅依靠小煤炉炉体、烟筒的热量及燃烧植物秸秆取暖,不但效果不佳、不卫生,还存在安全隐患,农房围护结构热性能差,造成供热能耗居高不下,据统计,农村住宅年用能总量已经达到3.2亿吨标准煤。农房冬季平均温室比城市低10-15℃,如果要达到城市的平均温度其耗能量要高出城市的1.5-2倍。夏季同样大多依靠风扇降温,进入暑季甚至彻夜不停。鉴于高耗能原因我国农村空调的使用率不高,上述情况不利于我国全面建设小康社会和低碳环保总体目标的实现。在全球倡导绿色环保、节能降耗的背景下,降低建筑能耗是大势所趋,目前还没有实现农房不用耗能可实现冬暖夏凉的宜居环境研究报道。
发明内容
本发明的目的是:提供一种结构合理、对室内温度环境进行自动调控的零能耗冬暖夏凉式农房及制造方法。
本发明的技术方案是:一种零能耗冬暖夏凉式农房,包括热管均温装置、太阳能烟窗装置、墙体保温装置、外遮阳装置、断桥铝合金装置,热管装置包括多根双向导热热管,多根热管沿农房内部墙体均布,热管上端裸露于室内地面之上,热管下端埋藏于地下;太阳能烟窗装置包括玻璃墙、烟窗通道、通风口,农房阳面蓄热墙体的下部和上部设置通风口,农房阳面外部装有玻璃墙,玻璃墙与蓄热墙体之间具有烟窗通道,玻璃墙上部和下部设有空气流道;墙体保温装置包括在农房的内墙面上涂有保温层和顶部保温处理层,外遮阳装置包括在玻璃墙的顶部向外安装外遮阳板,断桥铝合金装置为农房门窗采用断桥铝合金构架和双层玻璃。
进一步的,热管直径200-300cm、热管长度5000-6000cm,间距800-1000cm,热管上端裸露于室内地面之上800-1000cm。
进一步的,烟窗通道的高度和宽度之比≥2.4,深度即玻璃墙与蓄热墙体之间的距离≤500mm。
进一步的,保温层为用保温砂浆涂抹于墙体上,涂抹厚度2mm,再采用罩面材料进行罩面处理,罩面厚度2.5mm,保温砂浆由水泥、粉煤灰、珍珠岩、乳胶粉、专用石膏粉、纤维、纤维数醚、甲酸钙、引气剂等按比例混合制成,罩面材料由矿砂、石英砂、水泥、乳胶粉、甲基纤维素醚、恨水剂、纤维质、淀粉醚、硅粉、甲酸钙、引气剂按比例混合制成。
一种零能耗冬暖夏凉式农房的制造方法,包括以下内容:
(一)热管均温:沿农房内部墙体均布多根双向导热热管,热管直径200-300cm、热管长度5000-6000cm,相邻热管之间间距800-1000cm,热管上端裸露于室内地面之上800-1000cm,热管下端埋藏于地下,热管的两端的翘片进行吸热或散热,利用带吸液芯的双向导热热管在室内气温和地下一定深度的土壤温度实现热传导,温度高的一端介质吸热蒸发流向温度低的一端冷凝放出热量,冷凝后通过吸液芯的毛细抽吸力回流到吸热端,实现地表上下的温度传导和均温;
(二)太阳能烟窗调温:在农房阳面外部加装玻璃墙,玻璃墙与农房蓄热墙体之间形成一定距离深度的烟窗通道,玻璃墙上部和下部设有空气流道,农房阳面蓄热墙体的下部和上部设置通风口,烟窗通道的高度和宽度之比≥2.4,玻璃墙与蓄热墙体之间的距离深度≤500mm;太阳辐射透过玻璃墙进入烟窗通道后加热烟窗通道内的空气,产生内外密度差,完成热压到风压的转换,驱动烟窗通道内的空气向上流动,夏季室内空气由蓄热墙体下部通风口进入烟窗通道,从玻璃墙上部空气流道排出室外进行通风,冬季室外冷空气从玻璃墙下部空气流道进入烟窗通道,从蓄热墙体上部通风口进入室内进行通风换气、供暖;
(三)墙体保温:首先,在农房的内墙面上涂有保温层,方法为,先用保温砂浆涂抹于墙体上,涂抹厚度为2mm左右,再进行罩面处理,罩面厚度2.5mm左右,所述保温砂浆由水泥、粉煤灰、珍珠岩、乳胶粉、专用石膏粉、纤维、纤维数醚、甲酸钙、引气剂等按一定比例混合制成,罩面材料由矿砂、石英砂、水泥、乳胶粉、甲基纤维素醚、恨水剂、纤维质、淀粉醚、硅粉、甲酸钙、引气剂按一定比例混合搅拌;其次,在农房的顶部进行保温处理,对于房顶为平房顶结构,在平房顶上面铺设150-200mm厚度保温层,再进行防水防晒处理,对于斜坡式房顶结构,在顶面吊装致密性高的带有≥10mm聚酯泡沫的天花板保温;
(四)外遮阳调温:在玻璃墙的顶部向外安装外遮阳板,夏季,太阳高度角大,遮阳板遮挡门窗中上部阳光于阳台玻璃外部,不使热量进入室内,玻璃下部进入少量阳光便于形成烟窗通道的动力,排出室内的热空气,冬季,太阳高度角较小,玻璃墙内侧可较多的接收到热量进入室内,并在烟窗通道内形成热气流进入室内,排除室内的冷空气;
(五)断桥铝合金保温:农房门窗采用断桥铝合金构架和双层玻璃进行保温。
本发明的有益效果是:本发明综合运用热管技术、太阳能烟窗技术、墙体保温技术、断桥铝合金技术、外遮阳调温技术,根据我国农村特点,通过综合五项技术与自然条件巧妙地集成,对农村农房的室内温度环境进行自然、自动的调控。
通过热管均温,实现无能耗的温度自然调控,通过太阳能烟窗调温和外遮阳调温,加强室内的温度自动调控和通风效果,通过墙体保温和断桥铝合金保温,保证居室内的适宜居住温度环境,结构更加合理,零能耗,无污染,冬夏温度适宜。在节约能源、资金的基础上,提高农村居民的生活质量,实现可观的建筑能耗节约目的。在不耗能的情况下,在冬冷夏热地区、冬暖夏热地区、部分寒冷地区达到室内冬季温度≥16℃,夏季≤28℃,形成居住在通风换气良好的窑洞式的冬暖夏凉空气环境的感觉,满足人体的舒适度,既节能又经济,适应我国国情和农村实际。整套建造方法按每户100平方米面积计算,预计增加建设成本不高于3万元,寿命期达50年之久,几乎无任何维修费用,整套方法年平均费用不超过600元,使每户由此带来的年均能耗节约资金3500元以上,整个寿命期共节约160000元,加上使用空调等冷暖设备的折旧、维护等费用100000元计,共节约260000元,经济效益显著;避免了燃煤环境污染、空调病和热岛效应的形成。本发明是绿色建筑,在人们正常情况下能够接受源于大自然、利用大自然的环境条件,使我国大多数农村地区常年有适宜的室内冷暖环境,提供了农民的生活环境,农民的幸福指数得到提高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1本发明的结构示意图,零能耗冬暖夏凉式农房包括热管均温装置、太阳能烟窗装置、墙体保温装置、外遮阳装置、断桥铝合金装置。热管装置包括多根双向导热热管,多根热管沿农房内部墙体长度方向均布,热管直径200-300cm、热管长度5000-6000cm,间距800-1000cm,热管上端裸露于室内地面之上800-1000cm,热管下端埋藏于地下。太阳能烟窗装置包括玻璃墙1、烟窗通道5、通风口3,农房阳面蓄热墙体2的下部和上部设置通风口3,玻璃墙1上部和下部设有空气流道4,农房阳面外部装有玻璃墙1,玻璃墙1与蓄热墙体2之间具有烟窗通道5,烟窗通道5的高度和宽度之比≥2.4,深度即玻璃墙1与蓄热墙体2之间的距离≤500mm。墙体保温装置包括在农房的内墙面上涂有保温层6和顶部保温处理层,保温层6为用保温砂浆涂抹于墙体上,涂抹厚度2mm,再采用罩面材料进行罩面处理,罩面厚度2.5mm,保温砂浆由水泥、粉煤灰、珍珠岩、乳胶粉、专用石膏粉、纤维、纤维数醚、甲酸钙、引气剂等按比例混合制成,罩面材料由矿砂、石英砂、水泥、乳胶粉、甲基纤维素醚、恨水剂、纤维质、淀粉醚、硅粉、甲酸钙、引气剂按比例混合制成。外遮阳装置包括在玻璃墙1的顶部向外安装外遮阳板。断桥铝合金装置为农房门窗采用断桥铝合金构架和双层玻璃。
上述零能耗冬暖夏凉式农房的制造方法,包括以下内容:
(一)热管均温:沿农房内部墙体长度方向均布多根双向导热热管,热管直径200-300cm、热管长度5000-6000cm,相邻热管之间间距800-1000cm,热管上端裸露于室内地面之上800-1000cm,热管下端埋藏于地下,地下埋藏4000cm以上。利用带吸液芯的双向导热热管在室内气温和地下一定深度的土壤温度实现热传导,温度高的一端介质吸热蒸发流向温度低的一端冷凝放出热量,冷凝后通过吸液芯的毛细抽吸力回流到吸热端,实现地表上下的温度传导和均温。采用热管的快速导热性、热敏感性,在室内气温和地下一定深度的土壤温度实现热传导,实现地表上下的温度传导、平衡,特别是冬季、夏季的温度传道和平衡。冬季吸收土壤中的最大热量值释放到室内;夏季最大程度的吸收室内热量释放到土壤中,自行调节室内温度。热管外壳材质选用传热性能较好的廉价金属材料,便于显效性、经济性。热管的传热是双向的,垂直埋置地下大部分,裸露于室内少部分,热管的两端只要有温差存在,介质就进行相变转换的往复传热。热管的两端带有翘片便于吸热或散热,这样形成与浅层地表这个巨大的储能体进行不间断的热交换,最大限度的营造接近于地下一定深度的温度环境,实现窑洞式冬暖夏凉。
(二)太阳能烟窗调温:在农房阳面外部加装玻璃墙1,玻璃墙1与农房蓄热墙体2之间形成一定距离深度的烟窗通道5,玻璃墙1上部和下部设有空气流道4,农房阳面蓄热墙体2的下部和上部适当位置设置通风口3,各通风口3和空气流道4设置风阀便于调节。太阳辐射透过玻璃墙1进入烟窗通道5后加热烟窗通道5内的空气,使之产生内外密度差,完成热压到风压的转换,驱动烟窗通道5内的空气向上流动。夏季室内空气由蓄热墙体2下部通风口3进入烟窗通道5,被吸收太阳能辐射的蓄热墙体2加热温度升高,密度降低后,从玻璃墙1上部空气流道4排出室外,由此循环往复,进行通风。冬季室外冷空气从玻璃墙1下部空气流道4进入烟窗通道5,经蓄热墙体2加热温度升高,从蓄热墙体2上部通风口3进入室内,由此循环往复,进行通风换气、供暖。太阳能烟窗在低风速环境下可获得较好的通风效果,决定风速的参数主要为烟窗通道5深度、高度,深度即玻璃墙1与蓄热墙体2之间的距离,其数值≤500mm,过宽易产生空气回流,过低效果不够;烟窗通道5的高度和宽度之比≥2.4,进风口高度与深度之比为1:1,过大风速大,过小风速流动性差。为加强农房蓄热墙体2的蓄热量,农房阳面蓄热墙体2可涂刷吸热涂料,增强烟窗效果。冬季夜晚关掉玻璃墙1上空气流道4风阀,避免烟窗不工作时的热量损失。
(三)墙体保温:首先,在农房的内墙面上涂有保温层6,方法为,先用保温砂浆涂抹于墙体上,涂抹厚度为2mm左右,再进行罩面处理,罩面厚度2.5mm左右,所述保温砂浆由水泥、粉煤灰、珍珠岩、乳胶粉、专用石膏粉、纤维、纤维数醚、甲酸钙、引气剂等按一定比例混合制成,罩面材料由矿砂、石英砂、水泥、乳胶粉、甲基纤维素醚、恨水剂、纤维质、淀粉醚、硅粉、甲酸钙、引气剂按一定比例混合搅拌;其次,在农房的顶部进行保温处理,对于房顶为平房顶结构,在平房顶上面铺设150-200mm厚度保温层,再进行防水防晒处理,对于斜坡式房顶结构,在顶面吊装致密性高的带有≥10mm聚酯泡沫的天花板保温。
(四)外遮阳调温:在玻璃墙1的顶部向外安装外遮阳板,夏季,太阳高度角(太阳射线与水平面之间的夹角)大,遮阳板遮挡门窗中上部阳光于阳台玻璃外部,不使热量进入室内,玻璃下部进入少量阳光便于形成烟窗通道5的动力,排出室内的热空气。冬季,太阳高度角较小,玻璃墙1内侧可较多的接收到热量进入室内,并在烟窗通道5内形成热气流进入室内,排除室内的冷空气。
(五)断桥铝合金保温:农房门窗采用断桥铝合金构架和双层玻璃进行保温,减少热损失,强化保温效果。
本发明通过热管均温,实现无能耗的温度自然调控,通过太阳能烟窗调温和外遮阳调温,加强室内的温度自动调控和通风效果,通过墙体保温和断桥铝合金保温,保证居室内的适宜居住温度环境,实现了零能耗居住,达到窑洞式的无潮湿、通风良好的绿色建筑。

Claims (5)

1.一种零能耗冬暖夏凉式农房,其特征在于:包括热管均温装置、太阳能烟窗装置、墙体保温装置、外遮阳装置、断桥铝合金装置,所述热管装置包括多根双向导热热管,多根热管沿农房内部墙体均布,热管上端裸露于室内地面之上,热管下端埋藏于地下;所述太阳能烟窗装置包括玻璃墙(1)、烟窗通道(5)、通风口(3),农房阳面蓄热墙体(2)的下部和上部设置通风口(3),农房阳面外部装有玻璃墙(1),玻璃墙(1)与蓄热墙体(2)之间具有烟窗通道(5),玻璃墙(1)上部和下部设有空气流道(4);所述墙体保温装置包括在农房的内墙面上涂有保温层(6)和顶部保温处理层,外遮阳装置包括在玻璃墙(1)的顶部向外安装外遮阳板,断桥铝合金装置为农房门窗采用断桥铝合金构架和双层玻璃。
2.根据权利要求1所述的零能耗冬暖夏凉式农房,其特征在于:所述热管直径200-300cm、热管长度5000-6000cm,间距800-1000cm,热管上端裸露于室内地面之上800-1000cm。
3.根据权利要求1所述的零能耗绿色农房,其特征在于:所述烟窗通道(5)的高度和宽度之比≥2.4,深度即玻璃墙(1)与蓄热墙体(2)之间的距离≤500mm。
4.根据权利要求1所述的零能耗冬暖夏凉式农房,其特征在于:所述保温层(6)为用保温砂浆涂抹于墙体上,涂抹厚度2mm,再采用罩面材料进行罩面处理,罩面厚度2.5mm,保温砂浆由水泥、粉煤灰、珍珠岩、乳胶粉、专用石膏粉、纤维、纤维数醚、甲酸钙、引气剂等按比例混合制成,罩面材料由矿砂、石英砂、水泥、乳胶粉、甲基纤维素醚、恨水剂、纤维质、淀粉醚、硅粉、甲酸钙、引气剂按比例混合制成。
5.一种零能耗冬暖夏凉式农房的制造方法,其特征在于,包括以下内容:
(一)热管均温:沿农房内部墙体均布多根双向导热热管,热管直径200-300cm、热管长度5000-6000cm,相邻热管之间间距800-1000cm,热管上端裸露于室内地面之上800-1000cm,热管下端埋藏于地下,热管的两端的翘片进行吸热或散热,利用带吸液芯的双向导热热管在室内气温和地下一定深度的土壤温度实现热传导,温度高的一端介质吸热蒸发流向温度低的一端冷凝放出热量,冷凝后通过吸液芯的毛细抽吸力回流到吸热端,实现地表上下的温度传导和均温;
(二)太阳能烟窗调温:在农房阳面外部加装玻璃墙(1),玻璃墙(1)与农房蓄热墙体(2)之间形成一定距离深度的烟窗通道(5),玻璃墙(1)上部和下部设有空气流道(4),农房阳面蓄热墙体(2)的下部和上部设置通风口(3),烟窗通道(5)的高度和宽度之比≥2.4,玻璃墙(1)与蓄热墙体(2)之间的距离深度≤500mm;太阳辐射透过玻璃墙(1)进入烟窗通道(5)后加热烟窗通道(5)内的空气,产生内外密度差,完成热压到风压的转换,驱动烟窗通道(5)内的空气向上流动,夏季室内空气由蓄热墙体(2)下部通风口(3)进入烟窗通道(5),从玻璃墙(1)上部空气流道(4)排出室外进行通风,冬季室外冷空气从玻璃墙(1)下部空气流道(4)进入烟窗通道(5),从蓄热墙体(2)上部通风口(3)进入室内进行通风换气、供暖;
(三)墙体保温:首先,在农房的内墙面上涂有保温层(6),方法为,先用保温砂浆涂抹于墙体上,涂抹厚度为2mm左右,再进行罩面处理,罩面厚度2.5mm左右,所述保温砂浆由水泥、粉煤灰、珍珠岩、乳胶粉、专用石膏粉、纤维、纤维数醚、甲酸钙、引气剂等按一定比例混合制成,罩面材料由矿砂、石英砂、水泥、乳胶粉、甲基纤维素醚、恨水剂、纤维质、淀粉醚、硅粉、甲酸钙、引气剂按一定比例混合搅拌;其次,在农房的顶部进行保温处理,对于房顶为平房顶结构,在平房顶上面铺设150-200mm厚度保温层,再进行防水防晒处理,对于斜坡式房顶结构,在顶面吊装致密性高的带有≥10mm聚酯泡沫的天花板保温;
(四)外遮阳调温:在玻璃墙(1)的顶部向外安装外遮阳板,夏季,太阳高度角大,遮阳板遮挡门窗中上部阳光于阳台玻璃外部,不使热量进入室内,玻璃下部进入少量阳光便于形成烟窗通道(5)的动力,排出室内的热空气,冬季,太阳高度角较小,玻璃墙(1)内侧可较多的接收到热量进入室内,并在烟窗通道(5)内形成热气流进入室内,排除室内的冷空气;(五)断桥铝合金保温:农房门窗采用断桥铝合金构架和双层玻璃进行保温。
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