CN106677332A - 一种太阳房 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳房，包括房间本体；还包括菲涅尔线聚焦折射聚光镜、真空管、热系统室和地下室；菲涅尔线聚焦折射聚光镜设置于屋顶上且与屋顶成预设角度，真空管位于菲涅尔线聚焦折射聚光镜的焦线上，真空管通过管路与热系统室内的热水箱连通；地下室包括通过出气管路连通至室外地面上的地面出气厨、通过进气管路连通至室外地面上的地面进气厨，且地下室通过供气管路与房间本体内部连通，出气管路内设置有送风机，供风管路内设置有供风机。本发明提供的太阳房，有效利用太阳能制取热水。同时，能够充分利用地下室冬暖夏凉的特点，有效降低夏季房间本体内的室温，达到进一步节能的效果。且该太阳房结构简单，容易实现。

Description

一种太阳房

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，更具体地说，涉及一种太阳房。

背景技术

“太阳房”一词起源于美国，是直接利用太阳辐射能的重要方面，把房屋看作一个集热器，通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。

太阳房概念与建筑结合形成了“太阳能建筑”技术领域，成为太阳能界和建筑界共同关心的热点。太阳房可以节约75％—90％的能耗，并具有良好的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位，特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料等方面居世界领先地位。日本已利用这种技术建成了上万套太阳房，节能幼儿园、节能办公室、节能医院也在大力推广，中国也正在推广综合利用太阳能，使建筑物完全不依赖常规能源的节能环保性住宅。

然而，现有技术中的太阳房节结构复杂、节能效率有一定局限。

综上所述，如何有效地解决太阳房节结构复杂、节能效率有一定局限等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种太阳房，该太阳房的结构设计可以有效地解决太阳房节结构复杂、节能效率有一定局限的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳房，包括房间本体；包括菲涅尔线聚焦折射聚光镜、真空管、热系统室和地下室；

所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜设置于屋顶上且与所述屋顶成预设角度，真空管位于所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜的焦线上，所述真空管通过管路与所述热系统室内的热水箱连通；

所述地下室包括通过出气管路连通至室外地面上的地面出气厨、通过进气管路连通至室外地面上的地面进气厨，且所述地下室通过供气管路与所述房间本体内部连通，所述出气管路内设置有送风机，所述供风管路内设置有供风机。

优选地，上述太阳房中，所述地下室内设置有折流型气体通道。

优选地，上述太阳房中，所述真空管下方设置有用于将光线反射至真空管上的抛物线结构的二次聚光器。

优选地，上述太阳房中，所述房间本体的背阴墙室内一侧、朝阳墙室内一侧均由外至内依次紧贴设置有隔热层和蛇形排布管路的壁暖层。

优选地，上述太阳房中，所述房间本体内的室内地面一侧由下至上依次紧贴所述室内地面设置有隔热层和蛇形排布管路的地暖层。

优选地，上述太阳房中，还包括设置于所述屋顶上的太阳能电池板和与所述太阳能电池板连接的光伏发电系统，所述光伏发电系统设置于所述热系统室内。

优选地，上述太阳房中，还包括与所述热水箱连通用于将所述热水箱内的热量存储的相变储热箱。

优选地，上述太阳房中，还包括与所述热水箱连通用于发电的温差发电系统。

优选地，上述太阳房中，朝阳墙的室外一侧与所述朝阳墙间隔预设距离设置有双层玻璃，所述双层玻璃与所述朝阳墙上窗户相对应的位置开设有与所述窗户形状相同的窗口，与所述窗口配合的设置有能够开合的双层玻璃盖窗。

优选地，上述太阳房中，所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜、所述热系统室与所述屋顶间形成密闭空间，所述双层玻璃与所述朝阳墙之间形成气体空间，所述气体空间上部的所述屋顶开设有与所述密闭空间连通的进气孔，所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜与所述热系统室之间开设有与所述密闭空间连通的出气孔。

本发明提供的太阳房包括菲涅尔线聚焦折射聚光镜、真空管、热系统室和地下室。其中，菲涅尔线聚焦折射聚光镜设置于屋顶上且与屋顶成预设角度，真空管位于菲涅尔线聚焦折射聚光镜的下方，且位于菲涅尔线聚焦折射聚光镜的焦线上，真空管通过管路与热系统室内的热水箱连通；地下室包括通过出气管路连通至房间本体外的室外地面上的地面出气厨、通过进气管路连通至房间本体外的室外地面上的地面进气厨，且地下室通过供气管路与房间本体内部连通，出气管路内设置有送风机，供风管路内设置有供风机。

应用本发明提供的太阳房时，通过菲涅尔线聚焦折射聚光镜的的聚焦作用，加热真空管内的介质，介质的温度升高并通过管路与热系统室内的热水箱连通，从而为房间本体内供应热水。同时能够利用地下室系统给室内降温时，由于地下室内空气长期不流动，空气质量不高，因而降温时首先将这部分空气通过地面进气厨、地下室、风机、地面出气厨排出。然后关闭此回路，通过地面进气厨、地下室、风机将在地下室降温过得空气的引入室内。综上，本发明提供的太阳房，有效利用太阳能制取热水，以用于生活用水或进一步将热能转化为电能等利用。同时，能够充分利用地下室冬暖夏凉的特点，有效降低夏季房间本体内的室温，达到进一步节能的效果。且该太阳房结构简单，容易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的太阳房的结构示意图；

图2为图1中太阳房装置屋顶局部放大图；

图3为图1中太阳房装置聚光部分局部放大图；

图4为图1中太阳房装置右下角墙体和地面局部放大图；

图5为图1中太阳房装置朝阳墙一侧局部放大图；

图6为图1中太阳房装置墙体壁暖设计局部放大图；

图7为图1中太阳房装置墙体地暖设计局部放大图；

图8为图1中地下室内空气流动图；

图9为图1中太阳房装置系统原理图；

图10为图1中温差发电原理图；

图11为图1中地暖层、壁暖层铜管蛇形排布示意图。

附图中标记如下：

室外地面1、菲涅尔线聚焦折射聚光镜2、太阳能电池板3、真空管4、真空管托架5、热系统室6、背阴墙7、背阴墙开孔8、地面进气厨9、地下室10、空气洁净器11、供风机12、送风机13、地面出气厨14、双层玻璃15、双层玻璃盖窗16、二次聚光器17、管路18、进气孔19、出气孔20、水管21、屋顶22、室内地面23、地板24、墙面25、壁暖层26、地暖层27、地面出气孔28、朝阳墙下孔29、朝阳墙上孔30、窗户31、朝阳墙32、隔热层33；热水箱61、光伏发电系统62、温差发电系统63、相变储热箱64。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种太阳房，以更好的达到节能的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图11，图1为本发明一个具体实施例的太阳房的结构示意图；图2为图1中太阳房装置屋顶局部放大图；图3为图1中太阳房装置聚光部分局部放大图；图4为图1中太阳房装置右下角墙体和地面局部放大图；图5为图1中太阳房装置朝阳墙32一侧局部放大图；图6为图1中太阳房装置墙体壁暖设计局部放大图；图7为图1中太阳房装置墙体地暖设计局部放大图；图8为图1中地下室内空气流动图；图9为图1中太阳房装置系统原理图；图10为图1中温差发电原理图；图11为图1中地暖层、壁暖层铜管蛇形排布示意图。

在一个实施例中，本发明提供的太阳房包括房间本体、菲涅尔线聚焦折射聚光镜2、真空管4、热系统室6和地下室10。

其中，房间本体一般包括屋顶22、室内地面23、朝阳墙32和背阴墙7。朝阳墙32朝阳放置。优选的屋顶22的屋檐长度根据当地太阳高度角确定，避免夏日阳光通过窗户直射房间。热系统室6可以设置于屋顶22上。房间本体内一般设置有用电端、用水端，用水端可以通过水管21与热水箱61连通。

菲涅尔线聚焦折射聚光镜2设置于屋顶22上且与屋顶22成预设角度，具体预设角度的大小根据当地的太阳赤纬角确定。真空管4位于菲涅尔线聚焦折射聚光镜2的下方，且位于菲涅尔线聚焦折射聚光镜2的焦线上，真空管4通过管路18与热系统室内的热水箱61连通。具体的，真空管4可以用托架5固定，托架的具体结构可以不作限定。优选的，真空管4与托架5可拆卸的固定连接，从而便于二者的拆装。真空管4内聚集的热量由管路18导走进入热系统室6。具体管路18内部的工质可以为生活用水。具体的，热系统室6可以位于菲涅尔线聚焦折射聚光镜2之后，靠近背阴墙7位置处。

具体的，可以如图9所示，由真空管4来的热水可以经第一阀门651、第五阀门655、热水箱61、齿轮泵、第四阀门654最后回到真空管完成热水循环。在此过程中其他阀门保持关闭状态，但利用热水箱61的热水可以不在此要求内。此过程为加热热水箱61内热水。利用热水箱61内的热水时，热水箱61的热水经第六阀门656流入用水端，用水端有两种情况，其一热水用作生活用水。其二，热水进入壁暖层26、地暖层27用来冬季提供壁暖层26、地暖层27热管中所需的热水。

地下室10包括通过出气管路连通至房间本体外的室外地面1上的地面出气厨14、通过进气管路连通至房间本体外的室外地面1上的地面进气厨9，且地下室10通过供气管路与房间本体内部连通，出气管路内设置有送风机13，供风管路内设置有供风机12。也就是地下室10出气包括两部分，其一，经送风机13、出气管路、地面出气厨14排至室外地面1以上。其二，经供风机12，将地下室内系统送至室内。优选的，地面进气橱9、地面出气橱14具有防雨功能，如通过在顶部设置防护盖等，以防止雨水杂物进去堵塞气道。优选的，可以在供风机12与房间本体的室内地面23上的地面出气口之间设置空气洁净器11，以为房间本体内提供洁净空气。也就是在室内地面23以下位置处，如2-3米位置处设地下风系统。

应用本发明提供的太阳房时，通过菲涅尔线聚焦折射聚光镜2的聚焦作用，加热真空管4内的介质，介质的温度升高并通过管路18与热系统室内6的热水箱61连通，从而为房间本体内供应热水。同时能够利用地下室系统给室内降温时，由于地下室10内空气长期不流动，空气质量不高，因而降温时首先将这部分空气通过地面进气厨9、地下室10、送风机16、地面出气厨9排出。然后关闭此回路，通过地面进气厨9、地下室10、供风机12将在地下室降温过得空气的引入室内。综上，本发明提供的太阳房，有效利用太阳能制取热水，以用于生活用水或进一步将热能转化为电能等利用。同时，能够充分利用地下室10冬暖夏凉的特点，有效降低夏季房间本体内的室温，达到进一步节能的效果。且该太阳房结构简单，容易实现。

具体的，地下室10内设置有折流型气体通道。也就是地下室10结构为折流型，气体在折流型通道内流动，从而气体流动更为稳定。

进一步地，真空管4下方设置有用于将光线反射至真空管4上的抛物线结构的二次聚光器。二次聚光器17利用反射原理把不能定焦在真空管4上的光线反射至真空管4上，从而提高太阳光的利用率。具体二次聚光器17的抛物线结构参数可根据光线及菲涅尔线聚焦折射聚光镜2的焦距等设置，此处不作具体限定。

在上述各实施例中，房间本体的背阴墙7室内一侧、朝阳墙32室内一侧均由外至内依次紧贴设置有隔热层33和蛇形排布管路的壁暖层26。也就是背阴墙7室内一侧，紧贴背阴墙设置一层隔热层33，隔热层即采用隔热材料以阻止室内温度透过墙壁流失的材料层。紧挨隔热层33的另一侧设计有壁暖层26，壁暖层26采用管路设计，材质选为铜管，排布方式为蛇形排布。背阴墙7壁暖层另一侧，也就是内侧为墙面25。根据需要，背阴墙7具体可以为砖结构并位于背阴侧，背阴墙上可以开设背阴墙开孔8，背阴墙开孔8上设置有一个盖板用来控制孔的开合。

朝阳墙32室内一侧，紧贴朝阳墙32可以设置一层隔热材料，即隔热层33，用来阻止室内温度透过墙壁流失。紧挨隔热层33的另一侧设计有壁暖层26，壁暖层采用管路设计，材质选为铜管，排布方式为蛇形排布。朝阳墙32壁暖层26另一侧为墙面25。根据需要，朝阳墙32可以为砖结构并位于朝阳一侧，朝阳墙32中间位置处开有窗户31。朝阳墙32下部位置处可以开设朝阳墙下孔29，朝阳墙下孔29上设有盖板用来控制孔的开合。朝阳墙上部位置可以开设朝阳墙上孔30，朝阳墙上孔30上设有盖板来控制孔的的开合。

进一步地，房间本体内的室内地面23一侧由下至上依次紧贴室内地面23设置有隔热层33和蛇形排布管路的地暖层27。也就是室内地面23室内一侧，紧贴地面设置有一层隔热材料，用来阻止室内温度透过地面流失。紧挨隔热层33的另一侧设有地暖层27，地暖层采用管路设计，材质选为铜管，排布方式为蛇形排布。地暖层另一侧，也就是上侧为地板24。

根据需要，室内地面23采用混凝土，在室内地面23靠近朝阳墙32位置可以开设地面出气孔28，地面出气孔28上有盖板控制气孔的开合。在朝阳墙32上开设有朝阳墙上孔30、朝阳墙下空29，背阴墙上开设有背阴墙开孔时，则利用地下室10给室内降温时，地面进气厨9、地下室10及供风机12将在地下室10降温过的空气的引入房间本体内，同时保持朝阳墙上孔30、朝阳墙下空29关闭，背阴墙开孔打开。

在上述各实施例中，还可以包括设置于屋顶22上的太阳能电池板3和与太阳能电池板3连接的光伏发电系统62，光伏发电系统62设置于热系统室6内。优选的，太阳能电池板3可以包括位于屋顶22上且在菲涅尔线聚焦折射聚光镜2与屋檐上之间的空位置的太阳能电池板3，以及位于热系统室6上方的太阳能电池板3，为了使充分利用屋顶22空间，还可以包括水平放置的太阳能电池板3，其贴合在屋檐上，与屋檐同样水平放置。具体的，菲涅尔线聚焦折射聚光镜2与屋檐上之间的空位置的太阳能电池板3可以与菲涅尔线聚焦折射聚光镜2同角度放置，热系统室6上方的太阳能电池板3可以与菲涅尔线聚焦折射聚光镜2同角度放置。通过太阳能电池板3与光伏发电系统62，将太阳能转化为电能，以为房间本体供电，一定程度上满足用电的自给自足。具体光伏发电系统62的结构，其与太阳能电池板3的连接关系及工作原理可参考现有技术，此处不再赘述。

进一步地，还包括与热水箱61连通用于将热水箱61内的热量存储的相变储热箱64。相变储热箱64及通过相变将热水箱61内的热量存储的结构，其具体结构及工作原理请参考现有技术，此处不再赘述。优选的，由真空管4提供的热水依次流经经第一阀门651、第二阀门652进入相变储热箱64，在相变储热箱64放热后变为冷水经第三阀门653、齿轮泵、第四阀门654最后回到聚光装置的真空管4，完成储热循环。当然，在此过程中其他阀门一般保持关闭，但利用热水箱热水可以不在此要求内。

在聚光效果不好、夜晚等情况下，可以利用相变储热箱64内的热水进行加热热水箱61内的水。冷水从聚光装置的真空管4出来，经第一阀门651、第二阀门652到达相变储热箱64，在相变储热箱64吸热后变为热水，经阀门4进入热水箱，经第三阀门653、齿轮泵、第四阀门654、回到起始位置真空管4处，完成利用相变储热箱加热热水循环。在此过程中其他阀门保持关闭，但利用热水箱热水可以不在此要求内。

根据需要，还可以包括与热水箱61连通用于发电的温差发电系统63。温差发电系统63即利用温差进行发电的系统，具体可以包括温差发电芯片65，温差发电芯片65的两端分别为热端和冷端，热端与热水箱61连通，冷端可以与冷水箱66连通。具体温差发电芯片65的工作原理请参考现有技术，此处不再赘述。由聚光装置而来的热水经阀门进入温差发电系统63，经阀门流回聚光装置。经温差发电系统63发出的电能经逆变器后在用电端使用，或在蓄电池中储存。

优选的，经太阳能电池板3的光伏发电系统62产生的电能经逆变器后在用电端使用，或在蓄电池中储存。蓄电池中的电能在用电高峰期或者发电能量不足时供给用电端电能。当热水量富裕时，可以将富裕的热水用来发电或者将能量储存在相变储热箱64内。在系统水量不足时，可以通过补水装置进行补水。

在上述各实施例的基础上，朝阳墙32的室外一侧与朝阳墙32间隔预设距离设置有双层玻璃15，双层玻璃15与朝阳墙32上窗户31相对应的位置开设有与窗户31形状相同的窗口，与窗口配合的设置有能够开合的双层玻璃盖窗16。也就是朝阳墙32室外一侧设置有双层玻璃15，双层玻璃15和朝阳墙32之间具有一定距离，如50cm。双层玻璃15中间位置与窗户31相对应的位置开有与窗户形状相同窗口，且在这个窗口内侧可以设置能够推拉开合的双层玻璃盖窗16，用来控制窗口的开合。双层玻璃15和朝阳墙32之间的空气空间成了一个良好的保温结构。

进一步地，菲涅尔线聚焦折射聚光镜2、热系统室6与屋顶22间形成密闭空间，双层玻璃15与朝阳墙32之间形成气体空间，气体空间上部的屋顶22开设有与密闭空间连通的进气孔19，菲涅尔线聚焦折射聚光镜2与热系统室6之间开设有与密闭空间连通的出气孔20。在设置有太阳能电池板3的情况下，则菲涅尔线聚焦折射聚光镜2和太阳能电池板3以及热系统室6、房屋左右两侧构成密闭空间。需要说明的是，此处的密闭空间指除进气孔19与出气孔20外其他位置均密封无气体泄漏的空间。气体空间的上部，屋顶位置处开有通往屋顶聚光装置密闭空间进气孔19。所述的聚光装置和热电系统室相连位置上部位置处开有密闭空间出气孔20。房屋朝阳向的一面，太阳光透过双层玻璃15照射在朝阳墙32上，加热朝阳墙32与双层玻璃15之间的空气，空气受热上升通过密闭空间的进气孔19进入屋顶22的密闭空间，再从密闭空间的出气孔20排出屋顶22的密闭空间，因而空气的热辐射能够进一步加热真空管4，更加充分的利用太阳能。在朝阳墙32的底部开设朝阳墙下孔29、顶部开设有朝阳墙上孔30的情况下，在上述过程中朝阳墙下孔29可以保持打开而朝阳墙上孔30则保持关闭，以便于热空气的流动。

综上所述，本发明提供的太阳房，菲涅尔线聚焦折射聚光镜2与真空管4配合将热量吸收，热量将最终转化为电能和热水中的热能。同时，利用太阳能电池板和温差发电结合的方式，并结合菲涅尔线聚焦折射聚光镜2将热量传递给了水，因而从热水箱来的热水结合冷水来进行温差发电。再者，在外界天气凉爽，气候宜人时可以通过打开双层玻璃盖板16、窗户31来实现室内利用自然风的要求。当炎热的夏季，室内需要一个较低的室温时，可以利用地下室10给房间本体内降温。因而可以有效的使室温降低，节约能源。而在在冬季需要采暖时，可以通过本地暖层27，壁暖层26来实现。通过利用热水箱61的热水在壁暖层26、地暖层27内的热管内流动，再加热房间本体内温度。同时隔热层33的设计保证了热量的单向传递。优选的，取暖过程中，朝阳墙、背阴墙和地面上的开孔均处于关闭状态。

因而，本申请提供的太阳房能够有效的利用太阳能，同时利用地下室天然的冬暖夏凉效果，进一步提高节能减排的效果。且结构简单，容易实现。在一定程度上满足了用电的自给自足。集成了采暖、降温、发电等多个功能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种太阳房，包括房间本体；其特征在于，还包括菲涅尔线聚焦折射聚光镜、真空管、热系统室和地下室；

所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜设置于屋顶上且与所述屋顶成预设角度，真空管位于所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜的焦线上，所述真空管通过管路与所述热系统室内的热水箱连通；

所述地下室包括通过出气管路连通至室外地面上的地面出气厨、通过进气管路连通至室外地面上的地面进气厨，且所述地下室通过供气管路与所述房间本体内部连通，所述出气管路内设置有送风机，所述供风管路内设置有供风机。

2.根据权利要求1所述的太阳房，其特征在于，所述地下室内设置有折流型气体通道。

3.根据权利要求1所述的太阳房，其特征在于，所述真空管下方设置有用于将光线反射至真空管上的抛物线结构的二次聚光器。

4.根据权利要求1所述的太阳房，其特征在于，所述房间本体的背阴墙室内一侧、朝阳墙室内一侧均由外至内依次紧贴设置有隔热层和蛇形排布管路的壁暖层。

5.根据权利要求4所述的太阳房，其特征在于，所述房间本体内的室内地面一侧由下至上依次紧贴所述室内地面设置有隔热层和蛇形排布管路的地暖层。

6.根据权利要求1所述的太阳房，其特征在于，还包括设置于所述屋顶上的太阳能电池板和与所述太阳能电池板连接的光伏发电系统，所述光伏发电系统设置于所述热系统室内。

7.根据权利要求1所述的太阳房，其特征在于，还包括与所述热水箱连通用于将所述热水箱内的热量存储的相变储热箱。

8.根据权利要求1所述的太阳房，其特征在于，还包括与所述热水箱连通用于发电的温差发电系统。

9.根据权利要求1-8任一项所述的太阳房，其特征在于，所述房间本体的朝阳墙的室外一侧与所述朝阳墙间隔预设距离设置有双层玻璃，所述双层玻璃与所述朝阳墙上窗户相对应的位置开设有与所述窗户形状相同的窗口，与所述窗口配合的设置有能够开合的双层玻璃盖窗。

10.根据权利要求9所述的太阳房，其特征在于，所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜、所述热系统室与所述屋顶间形成密闭空间，所述双层玻璃与所述朝阳墙之间形成气体空间，所述气体空间上部的所述屋顶开设有与所述密闭空间连通的进气孔，所述菲涅尔线聚焦折射聚光镜与所述热系统室之间开设有与所述密闭空间连通的出气孔。