CN201047119Y - 一种具有“多功能太阳墙”的太阳房 - Google Patents

Abstract

一种具有“多功能太阳墙”的太阳房，本实用新型太阳房，通过对“多功能太阳墙”的独特设计，巧妙地将太阳能空调、太阳能采暖/供热水、太阳能电池发电以及安保、观赏功能集于“多功能太阳墙”内，并与住宅建筑一体化建设，使住宅或别墅综合利用太阳能变得既经济实用又简单易建。本太阳房的特征是：用工程的方法将住宅的阳台封闭墙（或阳面外墙）建成整体透光、落地、中空、可调节，其内部空间分层安装着多种太阳能功能组件以及其他功能元件，从而具有多种功能的玻璃墙体。本实用新型太阳房，通过调节活动窗、反光/吸热帘，可以使室内冬暖夏凉；太阳能热水器产品组件与辅助装置连接成的系统，可以提供采暖/生活热水；太阳能电池板产品组件与辅助装置连接成的系统，可以提供生活用电；墙内的钢筋网、装饰灯、装饰品、栽种花卉可以提供防盗、观赏功能。住户可根据需要取舍功能。

Description

一种具有“多功能太阳墙”的太阳房

所属技术领域

本实用新型涉及一种集太阳能空调、太阳能采暖/供热水、太阳能电池发电以及安保、观赏功能于“多功能太阳墙”内并与建筑一体化的太阳房。

背景技术

目前，众所周知各种形式的太阳能热水器、太阳能电池，技术成熟，产品商品化，正被人们广泛使用；利用太阳能制冷的单机和大型空调装置，也在国内外被人们积极地研究和开发；特别是更有人试验各种形式的太阳房，旨在我们日常生活中减少常规能源；最近，2003年获得我们国家发明专利权的“多用途太阳能空调窗”{专利号：CN03207662.2}，在我国寒冷的大庆地区，空调效果使室内外温差可达8-16℃，被建设部列为“十一五”技术推广项目。但是必须指出：目前在利用太阳能的形式上许多产品和技术存在着很大的缺陷和不足，主要表现在：太阳能产品或者技术被单独使用，没有达到可利用空间和效率的最大化；即使有一些大型的综合利用太阳能装置，又因为造价昂贵，建造复杂，不易推广，难以走进寻常百姓家。

发明内容

为了克服现有的太阳能产品在使用中的缺陷和不足，本实用新型提供一种具有“多功能太阳墙”并和建筑一体化的太阳房，该太阳房通过特殊的太阳墙结构，不但能有效地对房间内的空气进行调节，利用太阳能提供采暖、生活热水，利用太阳能电池补充发电，而且还可做成具有安保防护、装饰观赏功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：1、做好太阳房土建方面的配套设计和建设。土建方面需要提供合理的房间布置，提供足够大的阳台，提供所需的水、暖、电管线和提供后续安装用的基础、预留沟、预留窗口、预留洞。2、设计、安装“多功能太阳墙”，用以取代阳台的普通封闭墙和居室朝阳面的外墙。所谓“多功能太阳墙”，就是用内、外两层透光玻璃围成落地、中空、透明的墙体，并在透明墙体内分层安装有多种所需功能的组件，从而具有了多种功能的墙体。该“多功能太阳墙”，内、外壁之间有一定距离，本身构成一个巨大的太阳能空气集热器，又似一个巨大的玻璃橱窗，以单套住宅建筑面积为120-140m²计，“多功能太阳墙”的采光面积可达28-32m²。“多功能太阳墙”最主要的技术特征是：根据需要选择功能，根据功能组件分层安装“多功能太阳墙”，“多功能太阳墙”墙体结构为：外窗层(1){用工程材料、工程做法，做成可调节、开启的玻璃窗}；反光/吸热层(2){沿外窗层(1)的内侧，自阳台棚顶至地面之间垂直安装一层特殊设计的能左右移动，两面反转，一面粘贴镀铝反光膜/另一面粘贴发热薄膜的活动帘}；太阳能热水器板/太阳能电池板/钢筋复合网层(3){沿反光/吸热层(2)的内侧，在预制基础上至棚顶之间安装粗钢筋网与细铜丝网复合，并将“粗钢筋网与细铜丝网复合”的朝阳光表面涂刷上TXT选择性吸热涂层，然后在钢筋复合网的适当位置上安装“太阳能热水器板”、“太阳能电池板”、以及其他功能元件}；照明/装饰层(4){沿太阳能热水器板/太阳能电池板/钢筋复合网层(3)的内侧，在棚顶和钢筋复合网上安装装饰灯/在棚顶至地面之间安装一道纱窗帘/在预留沟内种植适合花卉}；内活动门层(5){用工程材料、工程做法做成上部是活动窗、下部是百页窗的双推拉式玻璃门}。3、设计、安装“多功能太阳墙”主要功能的辅助装置。太阳能空调系统的辅助装置：安装贯穿各房间墙壁上部沿棚顶的活动窗，为热空气顺畅流通形成通道；安装贯穿各房间隔墙下部沿地板预留洞的可调节百页窗，为冷空气顺畅流通形成通道；为了过滤空气，须在房间阴面墙上沿地板的冷空气进口，加装钢丝滤网，主要通道加装产品“排风扇”；太阳能采暖/供热水系统的辅助装置：选专业厂出品的“户用太阳能地板辐射或其他散热器采暖/供热水系统”的成套设备，在卫生间安装承压式电热保温水箱、自来水补给水箱和控制器、各阀门、热水循环泵、采暖循环泵，用热水管或信号线把保温水箱、热水循环泵、控制器和太阳能热水器平板组合四部分做机械连接和电气连接，构成太阳能热水自动循环回路；用热水管或信号线把保温水箱、采暖循环泵、控制器和太阳能地板辐射或其他散热器采暖组合四部分做机械连接和电气连接，构成太阳能地板辐射或其他散热器采暖自动循环回路；太阳能电池发电系统的辅助装置：选专业厂出品的“户用太阳能电池发电系统”的成套设备，在隔离间安装免维护铅酸蓄电池和太阳能专用控制器、逆变器，用电线把太阳能电池板组件、太阳能专用控制器、逆变器、免维护铅酸蓄电池和户用电器做电气连接；4、“多功能太阳墙”的主要功能系统原理。太阳能空调系统夏季制冷原理是：生活经验告诉我们，夏季感到房间闷热，一是因为房间的窗口开在了外墙壁的中间，且多数上部小窗不能开启，其结果造成房间棚顶成了一个大钟罩，把热空气死死罩住，形成了一个凝固的高温高压气团流不出去；二是因为在房间沿地板的外墙壁上没有设置让室外的凉空气沿地板对流的通道，形不成老百姓常说的“扫地风”；三最主要是因为室内和外墙接收了大量的强太阳光照射造成蓄热升温。为了克服这些缺陷，所以本实用新型在设计太阳能空调系统的辅助装置时，从技术上改变房间常规结构和平面布置，为热空气沿棚顶流出开辟了上部通道，为凉空气沿地板对流开辟了下部通道，更重要的是从技术上解决让室内冬暖夏凉，设计了巨大的、落地的、透明的“多功能太阳墙”和反射/吸热活动帘，巨大的透明墙取代了水泥墙，当夏季需要大幅降低室温时，用活动帘的反光面将强光反射出室外，这样相对于水泥墙，室内减少一个巨大的蓄热体，也就减少了室温升高。当室温仍高于室外环境温度时，再打开房间上部的活动窗和下部的百页窗，让室内的热空气流出去，让室外阴面的凉空气流入室内，同时开启排风扇加速室内、外凉热空气的对流，从而达到房间内夏天凉爽的效果；太阳能空调系统冬季制热原理是：当寒冷冬季需要提高室内温度时，关闭房间所有外窗，用活动帘的吸热面和钢丝网的吸热层吸收太阳能热量并迅速散热，此时的“多功能太阳墙”就是一个巨大的“太阳能空气集热器”，打开包括“多功能太阳墙”的房间内的所有上部活动窗和下部的百页窗，使室内冷空气由活动门下部的百页窗流入“多功能太阳墙”内加热，墙内的热空气由活动门上部的活动窗流入室内，开启排风扇加速冷热空气循环交换，达到使室内冬暖的效果。除此之外，太阳能热水器平板也能发挥散热器功能增加制热效果；太阳能地板辐射或其他散热器采暖/供热水系统原理是：采用专业生产厂出品的全自动户用太阳能地板辐射或其他散热器采暖/供热水系统成套设备。主要由平板太阳能热水器{太阳能铜铝吸热板芯}；承压式电热保温水箱{容积120-180升}；辅助能源{家用燃气炉或燃煤炉}；地板辐射或其他散热器采暖这四部分组成。工作原理是由太阳能热水器、保温水箱、控制器、热水循环泵等构成太阳能热水循环回路，控制器根据太阳能热水器板出水口的水的温度T1与太阳能热水器板回水口的水的温度T2之差控制热水循环泵的开启、停止，为保温水箱提供所需的热水；由地板辐射或其他散热器采暖、保温水箱、辅助能源{家用燃气炉或燃煤炉}、控制器、采暖循环泵等构成太阳能热水采暖循环回路，控制器根据采暖设定的温度T3控制采暖回路循环泵的开启、停止，保障室内采暖效果；备有手动控制保温水箱的电热开启、停止，作为辅助能源{也可以设计成家用燃气炉或燃煤炉作为辅助能源}。太阳能电池发电系统原理是：采用专业生产厂出品的ESD-SH户用太阳能电池发电系统成套设备，主要由太阳能电池板{10W-400W进口多晶硅太阳能电池}；蓄电池组{12V，26AH免维护铅酸蓄电池}；太阳能专用控制器/逆变器{3W-450W控制系统}三部分组成。工作原理是太阳能电池板在太阳能专用控制器的控制下把太阳光能转换成12V的直流电供给直流负载和蓄电池组充电，同时经逆变器逆变升压后提供220V交流电供给交流负载；安保、观赏功能是：钢筋复合网代替了安全、防盗网，各种装饰灯、栽种的花卉产生观赏效果。本实用新型的有益效果是：提供了一种新型太阳房；提供了一种新型家庭利用太阳能的形式；把综合利用太阳能和建筑物一体化建设变为了可能，变为了简单；通过新颖构思“多功能太阳墙”综合利用太阳能的形式，把目前技术成熟的几种主要家用太阳能产品{热水、采暖、空调、供电}浓缩为一体，收到了实际的效果，极大地节省了空间、节省了建筑成本和运行成本。例如：无论是城市和农村，无论是普通住宅和别墅，都可以不用改变传统的建筑结构而任意设计“多功能太阳墙”；“多功能太阳墙”省去了在房顶、外墙单独分别安装太阳能系统的空间、材料、防冻措施；省去了原封闭阳台和安装防盗网的费用；巧妙设计橱窗效果还能收到观赏乐趣。总之，本实用新型确实做到了提高功效、降低成本、简单实用、易于推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的具有“多功能太阳墙”的单元太阳房建筑平面图。

图1中：1、多功能太阳墙；2、卫生间；3、通风墙洞；4、联窗门{上部为：沿棚顶活动窗，下部为：沿地板百页窗}；5、隔离间。

图2是本实用新型实施例的图1中“多功能太阳墙”的A-A向纵剖面构造图。

图2中：1、外窗；2、反光/吸热活动帘；3、钢筋复合网；4、纱窗帘；5、内活动门；6、太阳能电池板；7、太阳能热水器板；8、滑道。

图3是本实用新型实施例的图1中①-④向“多功能太阳墙”立面图。

图3中：1、双推拉式中空玻璃窗。

图4是本实用新型实施例的图1中①-④向“多功能太阳墙”背立面图。

图4中：5、双推拉式单玻璃门{门的上部为活动窗，下部为百页窗}。

图5是图2中B-B向“多功能太阳墙”剖面图。

图5中：2、反光/吸热活动帘；8、滑道。

图6是图2中C-C向“多功能太阳墙”剖面图。

图6中：3、钢筋复合网；6、太阳能电池板；7、太阳能热水器板。

图7是本实用新型实施例的“多功能太阳墙”空调系统夏季室内制冷原理示意图。

图7中：3、通风墙洞；4-1、联窗门上部的“沿棚顶活动窗”；4-2、联窗门下部的“沿地板百页窗”；1、“多功能太阳墙”。

图8是本实用新型实施例的“多功能太阳墙”空调系统冬季室内制热原理示意图。

图8中：3、通风墙洞；4-1、联窗门上部的“沿棚顶活动窗”；4-2、联窗门下部的“沿地板百页窗”；1、“多功能太阳墙”。

图9是本实用新型实施例的太阳能采暖/供热水系统原理示意图。

图9中：1、承压式电热保温水箱；2、自来水补给水箱；3、热水循环泵；4、热交换器；5、控制器；6、阀门若干；7、太阳能热水器板；8、地板辐射或其他散热器；9、采暖循环泵；10、电加热器。

图10是本实用新型实施例的太阳能电池发电系统原理示意图。

图10中：1、太阳能专用控制器；2、蓄电池组；3、逆变器；4、直流负载；5；交流负载；6、太阳能电池板。

具体实施方式：

●本实施例是“多功能太阳墙”和单元楼房一体化建设。在图1的建筑平面图中，“多功能太阳墙”(1)是本太阳房的心脏，里面分层安装着太阳能空调、太阳能采暖/供热水、太阳能电池以及安保、观赏功能的组件；同时也对单元房的平面布置做了改进设计：建通长的阳台加大了“多功能太阳墙”(1)的采光面积；在“多功能太阳墙”两端布置了“卫生间”(2)和“隔离间”(5)以便于安装；在各房间的联窗门上设计了“沿棚顶活动窗”(4-1)和“沿地板百页窗”(4-2)；在单元房阴面的外墙上或室内隔墙的必要部位设计了沿地板的“通风墙洞”(3)，以保障冷热空气的顺畅流通、交换。本实施例中的“多功能太阳墙”构造见图2，它是由外窗(1)[详见图3]；反光/吸热活动帘(2)[详见图5]；钢筋复合网(3)/太阳能电池板(6)/太阳能热水器板(7)[详见图6]；纱窗帘(4)；内活动门(5)[详见图4]，分层构成一个透明的墙体，把通阳台封闭起来。

●本实施例中“多功能太阳墙”的外窗(1)如图3所示，为上、下双推拉式的塑钢框、中空玻璃窗；反光/吸热活动帘(2)如图5所示，为选用100cm宽的普通塑料板条门帘，在一面粘贴上反光膜，在另一面粘贴上吸热膜；内活动门(5)如图4所示，为双推拉式、塑钢框、单玻璃整体门，其上部开有活动小窗口，下部开有可调节百页窗口。这样，“多功能太阳墙”就整体构成一个巨大的可调节的太阳能空气集热器。进而“多功能太阳墙”又和房间内设置的“沿棚顶活动窗”(4-1)、“沿地板百页窗”(4-2)、“通风墙洞”(3)构成一个空气调节系统。

●“多功能太阳墙”空气调节系统夏季制冷原理如图7所示：

当炎热的夏季太阳光强烈照射时，操作顺序是：一方面打开“多功能太阳墙”上以及房间内设置的“沿棚顶活动窗”(4-1)、“沿地板百页窗”(4-2)、“通风墙洞”(3)，让室内的热空气迅速排出，使室内形不成罩在棚顶部的热空气团，同时，让阴面的冷空气沿地板迅速流入，形成“扫地风”，达到室内外热冷空气迅速交换，降低室温；另一方面拉开反光/吸热活动帘(2)并置于反光位置，将入射的强太阳光反射回去，减少阳面墙体蓄热，达到降低室温，

●“多功能太阳墙”空气调节系统冬季制热原理如图8所示：

当冬季室温低，需要太阳能制热时，操作顺序是：关闭“多功能太阳墙”上以及房间的所有外窗，同时打开“多功能太阳墙”上以及房间的所有内窗，拉开并把反光/吸热活动帘(2)置于吸热位置，此时“多功能太阳墙”发挥“空气集热器”功能，把加热的空气通过“沿棚顶活动窗”(4-1)送入各房间，同时各房间里的冷空气通过“沿地板百页窗”(4-2)、“通风墙洞”(3)流回“多功能太阳墙”内加热，循环交换，达到提高室温。

●太阳能采暖/供热水系统原理如图9所示：

本实施例中的太阳能采暖/供热水系统完全采用专业厂生产的成套设备，太阳能热水器板(7)组合总面积12m²，集中安装在“多功能太阳墙”内，其余承压式电热保温水箱(1)、自来水补给水箱(2)、热水循环泵(3)、控制器(5)、采暖循环泵(9)分别安装在“多功能太阳墙”一端相邻的“卫生间”(2)里，地板辐射或其他散热器(8)安装在各房间。其工作原理：

1、太阳能热水回路系统采用强制温差循环方式：太阳能热水器板(7)采光加温热水，保温水箱设有水温度参考点T2，太阳能热水器板出口设有水温度测点为T1，当太阳能热水器板出口水温度T1比较保温水箱水温度T2温差升高至设定温差上限时，控制器(5)使热水循环泵(3)启动，提升保温水箱水温度，优先、全面利用太阳能源。当太阳能热水器板出口水温度T1比较保温水箱水温度T2温差达到设定温差下限时，控制器(5)使热水循环泵(3)停止运行。自来水补给水箱(2)中的浮球控制开关阀门，自动向保温水箱(1)补水。

2、供暖回路的采暖循环泵(9)受房间温度T3变化由控制器(5)控制，当房间温度达到设定18℃(可调)时停止，15℃(可调)时启动；从而达到控制地板辐射或其他散热器(8)调节室温；

3、采用微电脑控制器(5)全自动控制，无人值守，另设手动功能。

4、保温水箱内设盘管换热器(4)，满足用户洗浴用水要求。

5、无太阳光或太阳能不充足时，手动开启储水箱的电加热器(10)辅助运行。

●太阳能电池发电系统原理如图10所示：

本实施例中的太阳能发电系统完全采用专业厂生产的成套设备，太阳能电池板(6)组件总面积6m²，集中安装在“多功能太阳墙”内，其余太阳能专用控制器(1)、蓄电池组(2)、逆变器(3)分别安装在“隔离间”(5)里。其工作原理：

1、发电部件：太阳能电池板(6)，将太阳能转换成直流电能。

2、控制器：太阳能专用控制器(1)，其主要任务是对所发的电能进行调节和控制。一方面把调整后的能量送往直流负载(4)或交流负载(5)，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存。当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充电。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。

3、蓄电池组(2)，主要任务是贮存电能，以便在夜间或阴雨天时保证负载用电。

4、逆变器(3)，负责把直流电转换成交流电，供给交流负载(5)使用。

●本实施例中的“钢筋复合网”(3)以及依附其上安装的“太阳能电池板”(6)、“太阳能热水器板”(7)，整体构成一道安全防盗网，如图6所示。

●本实施例中的“纱窗帘”(4)、“装饰灯”以及“多功能太阳墙”内“预留沟”里种植的花卉，整体构成观赏功能，“装饰灯”的用电由太阳能电池提供。

Claims (4)

1.一种具有“多功能太阳墙”的太阳房，本实用新型太阳房，包括户用太阳能空调、太阳能采暖/供热水、太阳能电池发电和安保、观赏功能。其特征是：用工程的方法将太阳房的阳台封闭墙或朝阳面的外墙，建成整体透光、落地、中空、可调节，其内部空间分层安装着户用太阳能空调、太阳能采暖/供热水、太阳能电池发电多种太阳能的采光部件和其他功能的部件，从而具有了多种功能的透明墙体，本“多功能太阳墙”的内、外壁所围成的透明墙体，本身构成一个巨大的太阳能空气集热器，又是一个巨大的橱窗，并与住宅建筑一体化建设，实现住宅的太阳能综合利用，“多功能太阳墙”体与辅助的门窗装置构成本太阳房的太阳能空调系统，“多功能太阳墙”内的太阳能热水集热器与房间内辅助装置的保温水箱、循环泵、控制器、采暖散热器做机械连接和电气连接，构成本太阳房的户用太阳能采暖/供热水系统，“多功能太阳墙”内的太阳能电池板组件与房间内辅助装置的太阳能专用控制器、蓄电池、逆变器做电气连接，构成本太阳房的户用太阳能电池发电系统，“多功能太阳墙”内的钢筋网、装饰灯、装饰物、分别做机械连接和电气连接，构成防盗网、观赏橱窗。

2.根据权利要求1所述的一种具有“多功能太阳墙”的太阳房，其特征是：本实用新型太阳房的“多功能太阳墙”以及南北外墙、室内隔墙的紧贴棚顶部位安装着活动窗(4-1)，紧贴地板部位设置的通风墙洞(3)和各房间内的联窗门下部安装着可调节的百页窗(4-2)，作为有效调节室内的热空气流出和室外的冷空气流入的循环对流通道。

3.一种实施权利要求1的方法的装置，其特征是：用工程的方法建成整体透光、落地、中空、可调节，其内部空间分层安装着户用太阳能空调、太阳能采暖/供热水、太阳能电池发电等多种太阳能的采光部件和其他功能的部件，从而具有了多种功能的透明墙体，本“多功能太阳墙”的内、外壁所围成的透明墙体，本身构成一个巨大的太阳能空气集热器，又是一个巨大的橱窗，实现住宅的太阳能综合利用，“多功能太阳墙”墙体结构为：外窗层(1)是用工程材料、工程做法做成可调节、开启的玻璃窗，反光/吸热层(2)是沿外窗层(1)的内侧，自阳台棚顶至地面之间垂直安装着一层活动帘，该活动帘正面粘贴着反光膜/背面粘贴着吸热膜，太阳能热水器板/太阳能电池板/钢筋复合网层(3)是沿反光/吸热层(2)的内侧，在预制基础至棚顶之间安装着粗钢筋网与细铜丝网的复合，并将“粗钢筋网与细铜丝网复合”的朝阳光表面涂刷上TXT选择性吸热涂层，然后在钢筋复合网的适当位置安装着“太阳能热水器板”、“太阳能电池板”、以及其他功能部件，照明/装饰层(4)是沿太阳能热水器板/太阳能电池板/钢筋复合网层(3)的内侧，在棚顶和钢筋网上安装着装饰灯/纱窗帘/在预留沟内种植适合花卉，内活动门层(5)是用工程材料、工程做法做成可调节、开启的玻璃门，“多功能太阳墙”的功能多少，厚度大小，材质优劣，型式简繁，依据住户的需要取舍情况确定，“多功能太阳墙”取代住宅阳台的封闭墙或朝阳面的外墙，也可以建在住宅的墙外。

4.根据权利要求3所述的一种实施权利要求1的方法的装置，其特征是：“多功能太阳墙”内的反光/吸热层(2)，做成滑道式的左右开合的拉帘或卷轴式的上下开合的卷帘。

Images