CN116242040A - 可调节外墙集热系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及建筑节能技术领域，尤其涉及一种可调节外墙集热系统，包括外墙，外墙上设置多个集热单元，还设置有集热组件、管道、第一连接管、第二连接管、排气管。多个管体上设有多组切换阀组，以使第一连接管、第二连接管和排气管断开或连通。通过多组切换阀组的设置，可以根据季节的实际需要，将集热组件进行串联或单独使用，能够满足不同的室内温度需求。集热组件包括吸热板、背板和围板，围板、背板和吸热板共同围设成空心结构，吸热板上设有多个进气孔，外界空气通过进气孔进入集热组件内部。相较传统技术的空气集热器，本公开简化了结构，并且实现了集热组件的超薄化，超薄化设置既能够降低重量，利于安装，而且可以更好地利用热量。

Description

可调节外墙集热系统

技术领域

本公开涉及建筑节能技术领域，尤其涉及一种可调节外墙集热系统。

背景技术

化石能源的过度开发和利用带来环境污染问题，太阳能作为可再生能源由于其清洁性和普遍性，使其拥有很好的应用前景，但缺点也同样明显，太阳能的能量密度比较低，想要收集满足日常生活的能量，需要较大的空旷面积。而在城市中，土地资源紧缺，无法为太阳能的利用提供足够的空间，但是城市中有较多的高层建筑，其拥有面积巨大的外部墙体，将集热器和外部墙体结合起来，就能为太阳能的吸收利用提供足够的面积。

将太阳能集热器和建筑外墙相连接，集热器的结构需要进行改变。现在常见的集热器为板式集热器，由玻璃盖板、吸热板、围护结构和背板组成。太阳辐射通过玻璃盖板进入集热器，从而被吸热板吸收并利用，但是在和建筑外墙结合时，玻璃盖板的存在会导致外墙形成巨大的玻璃幕墙，造成严重的光污染，所以需要设计一种没有玻璃盖板的新型集热器，以适应和建筑外墙共同工作的情况。

但是现在的无盖板空气集热器存在以下问题：其一是由于没有玻璃盖板的保护，吸热板直接与外界空气产生对流换热，会造成比较多的热量损失，导致使用时效率较低。其二是建筑外墙形状也比较复杂，对集热器的大小也有要求，现有的无盖板集热器不利于安装。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种可调节外墙集热系统。

本公开提供了一种可调节外墙集热系统，包括外墙，外墙沿宽度方向均匀分布有多个集热单元；

集热单元包括管道和多个集热组件，管道和多个集热组件均沿外墙的长度方向分布，集热组件通过第一连接管连通管道，相邻的集热单元之间通过第二连接管相互连通；

管道的一端连通有排气管，排气管连通多个集热单元，并且排气管的两端分别连通室内和室外；

第一连接管、第二连接管和排气管上设有多组切换阀组，以使第一连接管、第二连接管和排气管断开或连通；

集热组件包括吸热板、背板和围板，背板设置在靠近外墙的一侧，吸热板设置在远离外墙的一侧，围板、背板和吸热板共同围设成空心结构，吸热板上设有多个进气孔，空气通过进气孔进入集热组件内部。

可选地，每个集热组件通过固定装置连接至外墙，固定装置包括第一支架和第二支架，集热组件、第一支架、第二支架和外墙之间依次通过螺栓连接。

可选地，第一支架为“L”型结构，第二支架为“T”型结构。

可选地，集热组件还包括设置在空心结构内部的肋板，肋板的长度小于集热组件的宽度，肋板沿集热组件的宽度方向延伸，肋板的数量为多个，多个肋板沿集热组件的长度方向交错设置。

可选地，切换阀组包括第一组阀门、第二组阀门、第一排气阀和第二排气阀，第一组阀门设置在第一连接管上，第二组阀门设置在第二连接管上，第一排气阀和第二排气阀分别设置在排气管的两端。

可选地，当打开第一组阀门和第一排气阀，关闭第二组阀门和第二排气阀时，集热组件吸收的热量通过管道排出室外。

可选地，当间隔打开第一组阀门和第二组阀门，同一集热组件所连接的第一组阀门和第二组阀门的开关状态不同，打开第二排气阀，关闭第一排气阀时，集热组件吸收的热量通过排气管排入室内。

可选地，排气管的两端分别设置风机。

可选地，管道、第二连接管和排气管为PPR、PE或铝塑复合管材质。

可选地，相邻的集热单元之间通过第三连接管连通，切换阀组还包括第三组阀门和第四组阀门，第三组阀门设置在第三连接管上，第四组阀门设置在管道上。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供了一种可调节外墙集热系统，包括外墙，外墙上设置多个集热单元，还设置有集热组件、管道、第一连接管、第二连接管、排气管。多个管体上设有多组切换阀组，以使第一连接管、第二连接管和排气管断开或连通。通过多组切换阀组的设置，可以根据季节的实际需要，将集热组件进行串联或单独使用，能够满足不同的温度需求，提高热量利用效率。

本公开的集热组件包括吸热板、背板和围板，背板设置在靠近外墙的一侧，吸热板设置在远离外墙的一侧，围板、背板和吸热板共同围设成空心结构，吸热板上设有多个进气孔，热量通过进气孔进入集热组件内部。相较传统技术的吸热板，本公开简化了结构，并且实现了集热组件的超薄化，超薄化设置既可以降低重量，利于安装，而且可以更好地利用热量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开第一实施例所述可调节外墙集热系统整体结构图；

图2为本公开第一实施例所述集热组件示意图；

图3为图2中A-A方向剖视图；

图4为本公开实施例所述集热组件与外墙连接示意图；

图5为图4中P处放大图；

图6为本公开第二实施例所述可调节外墙集热系统整体结构图；

图7为本公开第二实施例所述集热组件示意图。

其中，1、外墙；2、集热单元；21、管道；22、集热组件；22.1、第一集热组件；22.2、第二集热组件；22.3、第三集热组件；22.4、第四集热组件；22.5、第五集热组件；22.6、第六集热组件；221、吸热板；222、背板；223、围板；224、进气孔；225、肋板；23、第一连接管；24、第二连接管；25、第三连接管；3、排气管；4、切换阀组；41、第一组阀门；42、第二组阀门；43、第一排气阀；44、第二排气阀；45、第三组阀门；46、第四组阀门；5、固定装置；51、第一支架；52、第二支架；53、螺栓。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本公开提供了一种可调节外墙集热系统，其中包括第一实施例，如图1至图5所示，包括外墙1，外墙1沿宽度方向均匀分布有多个集热单元2。集热单元2包括管道21和多个集热组件22，管道21和多个集热组件22均沿外墙1的长度方向分布，集热组件22通过第一连接管23连通管道21，相邻的集热单元2之间通过第二连接管24相互连通。本实施例中的集热组件22吸收太阳能中的热量，然后通过管道21将集热组件22中加热后的冷空气传导出去。管道21的一端连通有排气管3，排气管3连通多个集热单元2，并且排气管3的两端分别连通室内和室外，集热组件22吸收的热量通过管道21传递，然后再经过排气管3排出，在冬季可以将热量直接排至室内，在夏季可以将热量直接排至室外。为了实现在冬季和夏季不同的功能，第一连接管23、第二连接管24和排气管3上设有多组切换阀组4，以使第一连接管23、第二连接管24和排气管3断开或连通。通过多组切换阀组4的设置，可以根据季节的实际需要，将集热组件22进行串联或单独使用，能够满足不同的温度需求，提高热量利用效率。

传统的外墙1集热组件22通常结构比较复杂，而且包括玻璃盖板，这样会增大集热组件22的重量。由于传统的集热组件22存在以上缺陷，本实施例对集热组件22进行了改造，集热组件22包括吸热板221、背板222和围板223，背板222设置在靠近外墙1的一侧，吸热板221设置在远离外墙1的一侧，围板223、背板222和吸热板221共同围设成空心结构，吸热板221上设有多个进气孔224，外界空气直接通过进气孔224进入集热组件22内部。本实施例将玻璃盖板去除，直接使用吸热板221进行吸热，外界空气直接通过进气孔224进入集热组件22，吸热板221吸收太阳辐射以加热集热组件22内部的空气，对结构进行了简化处理，形成了简单的集热组件22，增强了集热组件22的耐用性和经济性。而且可以降低集热组件22的整体厚度和重量，实现超薄化设置，使其安装在外墙1上时更加牢固。而且超薄化设置之后，可以缩减内部空腔的厚度，使得空气射流在进入集热组件22内部后，更容易与背板222接触反射，形成涡流，加强空气和吸热板221的换热强度。此外超薄化后的集热组件22，在相同的空气流量下，空腔内部速度会更快，可以加快热空气的排出速度，增强了进气孔对周围空气的抽吸作用，将更多的吸热板221损失的热量回收利用，提高了集热组件22的效率。

在本实施例中，集热组件22还包括设置在空心结构内部的肋板225，肋板225的长度小于集热组件22的宽度，肋板225沿集热组件22的宽度方向延伸，肋板225的数量为多个，多个肋板225沿集热组件22的长度方向交错设置。通过肋板225的设置，本实施例可以有多个有益效果：首先，肋板225设置在空心结构中，可以提高集热组件22的结构强度，解决由于超薄化设置所导致的结构强度降低的问题。其次，肋条设置之后可以在空心结构中形成一个空腔，从而改变空气在集热组件22内部的流动路线，加长空气的流动距离，从而增加空气和吸热板221的换热时间，提高集热组件22的换热效率。

具体到集热组件22与外墙1的连接，每个集热组件22通过固定装置5连接至外墙1，固定装置5包括第一支架51和第二支架52，第一支架51为“L”型结构，第二支架52为“T”型结构，集热组件22、第一支架51、第二支架52和外墙1之间依次通过螺栓53连接。如图所示，在集热组件22的背部焊接第一支架51，第一支架51与第二支架52通过螺栓53连接，然后将第二支架52与外墙1通过螺栓53连接，以完成集热组件22与外墙1的连接。

本实施例中为了加强空气的流通，还在排气管3的两端分别设置风机，以加快供暖或降温的效率。

另外，管道21、第一连接管23和排气管3为PPR、PE或铝塑复合管材质。并且第二连接管24和第三连接管25也为PPR、PE或铝塑复合管材质。

具体地，切换阀组4包括第一组阀门41、第二组阀门42、第一排气阀43和第二排气阀44，第一组阀门41设置在第一连接管23上，第二组阀门42设置在第二连接管24上，第一排气阀43和第二排气阀44分别设置在排气管3的两端。

在本实施例中，通过切换阀组4的开关规则，可以实现集热组件22的不同功能，在夏季时，由于建筑物吸收太阳辐射会引起外墙1温度的上升，从而使室内温度上升，因此，打开第一组阀门41和第一排气阀43，关闭第二组阀门42和第二排气阀44，集热组件22吸收的热量通过管道21排出室外，从而降低了外墙的温度。

在冬季时，需要通过切换阀组4的开关，进行供暖，因此，首先需要打开第二排气阀44。但是，由于辅助供暖对于出口空气的温度有要求，单个集热组件22所吸收的热量往往不能满足供暖需求，因而在冬季时，可以将两个集热组件22进行串联，以实现对空气的多次加热，提高供热温度。具体地，在冬季时，间隔打开第一组阀门41和第二组阀门42，其中，同一集热组件22所连接的第一组阀门41和第二组阀门42的开关状态不同，为了方便描述，本实施例中的集热组件22包括第一集热组件22.1和第二集热组件22.2，如图1所示，具体实施过程如下所述：

关闭与第一集热组件22.1连通的第一组阀门41，打开与第一集热组件22.1连通的第二组阀门42，第一集热组件22.1的空气就会流入第二集热组件22.2里面，打开与第二集热组件22.2连通的第一组阀门41，第二集热组件22.2中的空气进入管道21中，关闭与第二集热组件22.2连通的第二组阀门42，第二集热组件22.2中的空气就不会流入后面的集热组件22中，打开第二排气阀44，关闭第一排气阀43，集热组件22吸收的热量通过排气管3排入室内。

本公开还提供了第二实施例，为了方便描述，第二实施例中的集热组件22包括第一集热组件22.1、第二集热组件22.2、第三集热组件22.3、第四集热组件22.4、第五集热组件22.5和第六集热组件22.6，在此实施例中，不同于第一实施例的是，如图6至图7所示，将相邻的集热单元2之间通过第三连接管25连通，切换阀组4还包括第三组阀门45和第四组阀门46，第三组阀门45设置在第三连接管25上，第四组阀门46设置在管道21上。在夏季时，将每个集热组件22连接的第三组阀门45均关闭，并且关闭第二排气阀44，其余阀门开启，每个集热组件22独立工作，热空气排出，进而起到降低建筑外墙温度的作用。在冬季时，将与第一集热组件22.1连通的阀门全部开启，第三集热组件22.3下端的第三组阀门45关闭，同时关闭第三集热组件22.3上端的第四组阀门46，开启第三集热组件22.3上端的第一组阀门41，使热空气只能在第一集热组件22.1和第三集热组件22.3之间连通，构成两个集热组件22之间的串联，两个集热组件22串联成一组，组间进行并联，开启第二排气阀44，关闭第一排气阀43，热空气进入室内，这样设置相较于第一实施例，可以进一步提高供暖温度。

在上述实施例中，还可以任意选择同一列的集热组件22数量进行串联，其原理与两个集热组件22串联的原理相同，在此不再多做赘述。

在第二实施例中，还可以构成六个集热组件22的串并联组合，具体如下所述：

将三个集热组件22作为一个组共同工作，将第三集热组件22.3的连接的第三组阀门45关闭，同时关闭第四集热组件22.4的上端的第一组阀门41和第四组阀门46，打开第一集热组件22.1和第二集热组件22.2的第三组阀门45，经过第三集热组件22.3加热后的空气只能流入第一集热组件22.1和第二集热组件22.2中，在通过集热组件22的上端的第一组阀门41流入管道21中，最后流入室内。第四集热组件22.4和第五集热组件22.5、第六集热组件22.6同样可以组成相同的一组，六个集热组件22构成循环的最小单元。相比简单的依次串联，三个集热组件22的串并联组合可以再保证空气二次加热的前提下，提高空气流量。

本公开通过上述两个实施例的设置，通过集热组件22和切换阀组4的作用，可以根据不同需要，将多个集热组件22进行串联、并联或混联组合使用，以满足不同的温度需求，例如可以通过两个集热组件22的串联进行多个加热，提高空气出口温度，适应冬季的供暖需要。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的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公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，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)

1.一种可调节外墙集热系统，其特征在于，包括外墙(1)，所述外墙(1)沿宽度方向均匀分布有多个集热单元(2)；

所述集热单元(2)包括管道(21)和多个集热组件(22)，所述管道(21)和多个所述集热组件(22)均沿外墙(1)的长度方向分布，所述集热组件(22)通过第一连接管(23)连通所述管道(21)，相邻的所述集热单元(2)之间通过第二连接管(24)相互连通；

所述管道(21)的一端连通有排气管(3)，所述排气管(3)连通多个所述集热单元(2)，并且所述排气管(3)的两端分别连通室内和室外；

所述第一连接管(23)、所述第二连接管(24)和所述排气管(3)上设有多组切换阀组(4)，以使所述第一连接管(23)、所述第二连接管(24)和所述排气管(3)断开或连通；

所述集热组件(22)包括吸热板(221)、背板(222)和围板(223)，所述背板(222)设置在靠近外墙(1)的一侧，所述吸热板(221)设置在远离所述外墙(1)的一侧，所述围板(223)、所述背板(222)和所述吸热板(221)共同围设成空心结构，所述吸热板(221)上设有多个进气孔(224)，空气通过所述进气孔(224)进入所述集热组件(22)内部。

2.根据权利要求1所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，每个所述集热组件(22)通过固定装置(5)连接至外墙(1)，所述固定装置(5)包括第一支架(51)和第二支架(52)，所述集热组件(22)、所述第一支架(51)、所述第二支架(52)和所述外墙(1)之间依次通过螺栓(53)连接。

3.根据权利要求2所述的外墙(1)保温降温系统，其特征在于，所述第一支架(51)为“L”型结构，所述第二支架(52)为“T”型结构。

4.根据权利要求1所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，所述集热组件(22)还包括设置在空心结构内部的肋板(225)，所述肋板(225)的长度小于所述集热组件(22)的宽度，所述肋板(225)沿所述集热组件(22)的宽度方向延伸，所述肋板(225)的数量为多个，多个所述肋板(225)沿所述集热组件(22)的长度方向交错设置。

5.根据权利要求1所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，所述切换阀组(4)包括第一组阀门(41)、第二组阀门(42)、第一排气阀(43)和第二排气阀(44)，所述第一组阀门(41)设置在所述第一连接管(23)上，所述第二组阀门(42)设置在所述第二连接管(24)上，所述第一排气阀(43)和所述第二排气阀(44)分别设置在所述排气管(3)的两端。

6.根据权利要求5所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，当打开所述第一组阀门(41)和所述第一排气阀(43)，关闭所述第二组阀门(42)和所述第二排气阀(44)时，所述集热组件(22)吸收的热量通过所述管道(21)排出室外。

7.根据权利要求5所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，当间隔打开所述第一组阀门(41)和所述第二组阀门(42)，同一所述集热组件(22)所连接的所述第一组阀门(41)和所述第二组阀门(42)的开关状态不同，打开所述第二排气阀(44)，关闭所述第一排气阀(43)时，所述集热组件(22)吸收的热量通过所述排气管(3)排入室内。

8.根据权利要求1所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，所述排气管(3)的两端分别设置风机。

9.根据权利要求1所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，所述管道(21)、所述第二连接管(24)和所述排气管(3)为PPR、PE或铝塑复合管材质。

10.根据权利要求1至9任一项所述的可调节外墙集热系统，其特征在于，所述相邻的集热单元(2)之间通过第三连接管(25)连通，所述切换阀组(4)还包括第三组阀门(45)和第四组阀门(46)，所述第三组阀门(45)设置在所述第三连接管(25)上，所述第四组阀门(46)设置在所述管道(21)上。

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