CN105890035A - 人工生态外墙 - Google Patents

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Abstract

一种人工生态外墙，其特征在于：其包括通过支架固设于墙体外壁的隔热装置及与所述隔热装置连通的换热装置，其中，所述隔热装置自阳光照射的一面依次包括玻璃盖板、换热层及隔热加强层；所述换热装置依次包括与所述供水管连通的循环泵、与所述回水管连通的热交换器、与所述热交换器连通的储水箱及用于向热交换器箱体内补充水的补水管，水流经循环泵泵入至所述供水管内、流经换热管吸热后进入所述热交换器与所述热交换器热交换箱内的水进行热交换后再次经循环泵作用流入供水管进行循环。

Description

人工生态外墙
技术领域
本发明涉及固定建筑物领域，尤其涉及一种人工生态外墙。
背景技术
我国南方大部分地区属于亚热带季风气候区，该地区城市夏季普遍存在过热现象，夏季太阳辐射强烈的东、西外墙表面温度可高达60℃以上。外墙温度过高将直接影响室内热舒适性，增大建筑空调能耗，因此降低外墙表面温度，隔热措施至关重要。而总结以往经验，目前大部分隔热措施往往只考虑室内环境，多采用强反射和高绝热材料贴装在建筑外表面上或单纯增大围护结构热阻（吸收隔热和反射隔热），最大可能地把建筑外表面接收的太阳辐射转移到环境中去。在建筑密集、植被稀少、外部空间不足的城市空间，这些热空气滞留在通风不良的死角，会形成大大小小的热岛群。散热不足将出现隔热愈强，室外空气愈热的不良后果，一定程度上加剧城市的“热岛效应”。
合适的墙体隔热技术应不仅关注隔热效果和热工性能，还应降低其对室外环境的热影响，在创造良好室内环境的同时尽可能地减少对室外环境形成负担。近几年来国内外一些工程项目模仿植被屋面的做法，开展了“墙面绿化”的尝试，依靠绿色植物自身的遮阳和蒸发作用阻隔太阳辐射得热，具有生态和隔热的双重效益，可减轻城市的热岛效应。但是绿化墙面影响因素众多，不易管理和控制，不断上涨的安装和后期维护费用、墙体的耐腐蚀程度、墙面的美观性、用水和防水问题等因素限制了这种技术的应用。
绿化墙面的优势来源于植物的隔热机理，其弊端也源于植物的不可控性。如能摒弃植物隔热的缺点，建立一种与绿化墙面隔热效果相同，又易于控制管理的人工生态隔热系统，将会在我国南方地区形成巨大的经济和生态双重效益。绿化墙面通过植物消化吸收和反射大部分太阳辐射，仅向室内和室外传递少部分能量，且反射和发射的电磁波不会对环境产生热影响。产生这种效果的根本原因是植物特别的表面热辐射特性和能量消耗方式，申请人以此两点为基础自主发明了一种仿绿化墙面隔热效果的人工生态外墙。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人工生态外墙。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种人工生态外墙，其包括通过支架固设于墙体外壁的隔热装置及与所述隔热装置连通的换热装置，其中，
所述隔热装置自阳光照射的一面依次包括玻璃盖板、换热层及隔热加强层，其中：
所述玻璃盖板与所述换热层之间间隔布置形成空气间层；
所述换热层包括多根换热管各换热管为管状构件，换热管的一端与一供水管连接，换热管的另一端与一回水管连接；
所述隔热加强层朝向换热层的一侧表面定义为阻热面，阻热面上设有热反射涂层，所述换热管纵向排列且平行间隔布置于所述阻热面上；
所述换热装置依次包括与所述供水管连通的循环泵、与所述回水管连通的热交换器、与所述热交换器连通的储水箱及用于向热交换器箱体内补充水的补水管，水流经循环泵泵入至所述供水管内、流经换热管吸热后进入所述热交换器与所述热交换器热交换箱内的水进行热交换后再次经循环泵作用流入供水管进行循环。
优选地，所述换热管为毛细管，相邻两换热管之间的间距为10~30毫米，所述换热管内径为2~4毫米。
优选地，所述换热管为塑料管。
优选地，所述供水管设于所述墙体外壁下端，所述回水管设于所述墙体外壁上端。
优选地，当所述热交换箱中的水温达到预定温度时，所述热交换箱中的水流出至储水箱，所述热交换箱中的水由与所述热交换箱连接的补水管补入冷水。
优选地，所述储水箱还连接有一加热器，通过所述加热器对储备用水进行加热后流出可当生活用水预热使用。
优选地，所述玻璃盖板朝向换热层的一侧表面上涂布有选择性吸收层。
优选地，所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距大于换热管的管径。
优选地，所述换热管呈螺旋状盘旋，内径为2~4毫米，螺距为8~10毫米，所述换热管螺旋状的底面半径为10~20毫米，所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距不大于所述换热管螺旋状的底面半径。
优选地，所述隔热加强层为隔热砖或泡沫，所述阻热面上对应于各换热管开设有凹槽，凹槽在长度方向上为等截面结构，凹槽的槽底为一圆弧面，该圆弧面的圆心与对应换热管的中心线重合，圆弧面的角度为120°~150°，圆弧面与换热管之间的距离为螺旋状换热管底面半径的一半，所述阻热面上涂覆有热反射涂层，所述热反射涂层采用太阳能屏蔽涂层、太阳热反射涂层、太空隔热涂层、节能保温涂层、红外伪装降温涂层中的任一种。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明使用玻璃盖板，透光性好，有利于阳光最大限度进入人工生态外墙内部且防腐蚀性更好；
2.本发明玻璃盖板上的涂层可以对太阳辐射进行选择性吸收，与绿化墙面具有相同的吸收效果，即吸收相同波谱和相同份额的太阳辐射的热；
3.本发明所述隔热加强层的阻热面上设有热反射涂层，隔热加强层反射的太阳辐射不能通过玻璃盖板的涂层，所以太阳辐射在隔热加强层和玻璃盖板之间反复反射，最终全部被换热管中的水吸收带走；
4.所述玻璃盖板与换热层之间间隔布置，即设置空气间层，所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距大于换热管的管径，有利于增强隔热加强层和玻璃盖板之间反复反射，从而提高换热管吸收热量的效率；
5.本发明的换热管中的冷却水吸收太阳辐射的热量后，经过换热器热交换后，可作为生活用水继续使用，有效利用太阳能资源，提高系统能源利用率，进一步达到建筑节能降耗的效果，是一种良好的绿色建筑墙体隔热技术；
6. 本发明换热管密布排列有效阻隔太阳辐射，增大墙体热惰性，降低外墙表面温度，延迟温度响应时间，提高室内热舒适性，降低空调负荷且施工简单，维护方便；
7. 本发明形成的一套仿绿化墙面隔热效果的人工生态外墙，具有保温和隔热特性的同时，还具有防水、防潮、耐久性好、防火性能优的特性，并且可以摒除原有水冷幕墙换热面积小、循环水与墙体直接接触和密闭性要求高的问题。
附图说明
图1为本发明所述的人工生态外墙中隔热装置结构示意图；
图2为本发明所述的人工生态外墙系统原理图；
图3为本发明实施例安装状态下侧面剖视图；
图4为本发明实施例安装状态下换热管和隔热加强层正视图；
图5为本发明实施例俯视图；
其中：1、墙体；2、玻璃盖板；3、换热管；4、隔热加强层；5、回水管；6、供水管；7、循环泵；8、热交换器；9、储水箱；10、补水管；11、凹槽；12、空气间层；13、加热器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
参见图1和图2所示一种人工生态外墙，其包括通过支架固设于墙体1外壁的隔热装置及与所述隔热装置连通的换热装置，其中，所述隔热装置自阳光照射的一面依次包括玻璃盖板2、换热层及隔热加强层4，其中：所述玻璃盖板2与所述换热层之间间隔布置形成空气间层12；所述换热层包括多根换热管，各换热管为管状构件，换热管3的一端与一供水管连接，换热管3的另一端与一回水管连接；所述隔热加强层4朝向换热层的一侧表面定义为阻热面，阻热面上设有热反射涂层，所述换热管3纵向排列且平行间隔布置于所述阻热面上；所述换热装置依次包括与所述供水管连通的循环泵7、与所述回水管5连通的热交换器8、与所述热交换器连通的储水箱9及用于向热交换器箱体内补充水的补水管10，水流经循环泵泵入至所述供水管6内、流经换热管3吸热后进入所述热交换器8与所述热交换器热交换箱内的水进行热交换后再次经循环泵7作用流入供水管6进行循环。
所述换热管3为毛细管，相邻两换热管之间的间距为10~30毫米，所述换热管内径为2~4毫米。
所述换热管3为塑料管。
所述供水管6设于所述墙体1外壁下端，所述回水管5设于所述墙体1外壁上端。
当所述热交换箱中的水温达到预定温度时，所述热交换箱中的水流出至储水箱9，所述热交换箱中的水由与所述热交换箱连接的补水管10补入冷水。
所述储水箱9还连接有一加热器13，通过所述加热器13对储备用水进行加热后流出可当生活用水预热使用。
所述玻璃盖板朝向换热层的一侧表面上涂布有选择性吸收层。所述选择性吸收层可采用无机型水性涂层或防水型溶剂性涂层，通过颜色不同对太阳辐射进行选择性吸收。
所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距大于换热管的管径，所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距小于换热管的管径时，不利于太阳辐射在隔热加强层和玻璃盖板之间反复反射，换热管吸收热量的效率会大幅降低。
实施例二：
参见图3、图4及图5所示，一种人工生态外墙，其包括通过支架固设于墙体1外壁的隔热装置及与所述隔热装置连通的换热装置，其中，
所述隔热装置自阳光照射的一面依次包括玻璃盖板2、换热层及隔热加强层4，其中：
所述玻璃盖板2与所述换热层之间间隔布置形成空气间层12；
所述换热层包括多根换热管3，所述换热管3纵向排列且平行间隔布置于所述阻热面上，各换热管为管状构件，该管状构件呈螺旋状盘旋，管状构件的内径为3.5毫米，螺旋状的螺距为8.5毫米，相邻两换热管3之间的间距为15毫米，换热管3的一端与一供水管6连接，换热管3的另一端与一回水管5连接；
所述隔热加强层4朝向换热层的一侧表面定义为阻热面，阻热面上对应于各换热管3开设有凹槽11，凹槽11在长度方向上为等截面结构，凹槽11的槽底为一圆弧面，该圆弧面的圆心与对应换热管3螺旋状的中心线重合，圆弧面的角度为145°，圆弧面与换热管3之间的距离为螺旋状底面半径的一半，阻热面上设有热反射涂层；
所述换热装置依次包括与所述供水管连通的循环泵7、与所述回水管连通的热交换器8、与所述热交换器连通的储水箱9及用于向热交换器箱体内补充水的补水管10，水流经循环泵泵入至所述供水管6内、流经换热管3吸热后进入所述热交换器8与所述热交换器热交换箱内的水进行热交换后再次经循环泵作用流入供水管6进行循环。
所述玻璃盖板2朝向换热层的一侧表面上涂布有选择性吸收层。
所述隔热加强层4为隔热砖或泡沫。
所述换热管3为毛细管。
所述供水管6设于所述墙体外壁下端，所述回水管5设于所述墙体外壁上端。
当所述热交换箱8中的水温达到预定温度时，所述热交换箱8中的水流出至储水箱9，所述热交换箱8中的水由与所述热交换箱8连接的补水管10补入冷水。
所述储水箱还连接有一加热器13，通过所述加热器13对储备用水进行加热后流出可当生活用水预热使用。
所述热反射涂层采用太阳能屏蔽涂层、太阳热反射涂层、太空隔热涂层、节能保温涂层、红外伪装降温涂层中的任一种。
太阳光透过玻璃盖板2投射在换热管3及隔热加强层4上，换热管3管壁的热量直接被换热管3内的冷却水带走，而隔热加强层4上的凹槽11将其接收到的热量集中反射至换热管3上，再通过换热管3内的冷却水将热量带走，各换热管3中加温后的冷却水经由回水管5流入热交换器8中，经热交换器8冷却后，再经过循环泵7重新进入各换热管3内，如此循环。当不需要使用冷却水时，冷却水可回收至储水箱9中作为生活用水。
实际应用中，若换热管3为直管、S形管或其他结构的管子，也可达到效果；本实施例中，所述阻热面上对应于各换热管3开设有凹槽11，而在实际应用中，若阻热面为平面，没有开设凹槽11，也可达到效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种人工生态外墙，其特征在于：其包括通过支架固设于墙体外壁的隔热装置及与所述隔热装置连通的换热装置，其中，
所述隔热装置自阳光照射的一面依次包括玻璃盖板、换热层及隔热加强层，其中：
所述玻璃盖板与所述换热层之间间隔布置形成空气间层；
所述换热层包括多根换热管，各换热管为管状构件，所述换热管的一端与一供水管连接，所述换热管的另一端与一回水管连接；
所述隔热加强层朝向换热层的一侧表面定义为阻热面，阻热面上设有热反射涂层，所述换热管纵向排列且平行间隔布置于所述阻热面上；
所述换热装置依次包括与所述供水管连通的循环泵、与所述回水管连通的热交换器、与所述热交换器连通的储水箱及用于向热交换器箱体内补充水的补水管，水流经循环泵泵入至所述供水管内、流经换热管吸热后进入所述热交换器与所述热交换器热交换箱内的水进行热交换后再次经循环泵作用流入供水管进行循环。
2.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：所述换热管为毛细管，相邻两换热管之间的间距为10~30毫米，所述换热管内径为2~4毫米。
3.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：所述换热管为塑料管。
4.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：所述供水管设于所述墙体外壁下端，所述回水管设于所述墙体外壁上端。
5.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：当所述热交换箱中的水温达到预定温度时，所述热交换箱中的水流出至储水箱，所述热交换箱中的水由与所述热交换箱连接的补水管补入冷水。
6.根据权利要求5所述的人工生态外墙，其特征在于：所述储水箱还连接有一加热器，通过所述加热器对储备用水进行加热后流出可当生活用水预热使用。
7.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：所述玻璃盖板朝向换热层的一侧表面上涂布有选择性吸收层。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的人工生态外墙，其特征在于：所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距大于换热管的管径。
9.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：所述换热管呈螺旋状盘旋，内径为2~4毫米，螺距为8~10毫米，所述换热管螺旋状的底面半径为10~20毫米，所述玻璃盖板与所述换热层之间的间距不大于所述换热管螺旋状的底面半径。
10.根据权利要求1所述的人工生态外墙，其特征在于：所述隔热加强层为隔热砖或泡沫，所述阻热面上对应于各换热管开设有凹槽，凹槽在长度方向上为等截面结构，凹槽的槽底为一圆弧面，该圆弧面的圆心与对应换热管的中心线重合，圆弧面的角度为120°~150°，圆弧面与换热管之间的距离为螺旋状换热管底面半径的一半，所述阻热面上涂覆有热反射涂层，所述热反射涂层采用太阳能屏蔽涂层、太阳热反射涂层、太空隔热涂层、节能保温涂层、红外伪装降温涂层中的任一种。
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