CN201527020U - 斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构 - Google Patents

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Abstract

一种斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构，该系统在冬天利用太阳能清洁能源进行采暖，在夏天利用水膜实现降温、除尘、提高空气湿度。结构主要有网格状储水矩阵，透光盖板，集水管，阀门，散热列管，列管出口接管，缓冲储水槽，水泵，分流器组成，由水泵提供动力将缓冲储水槽的水提升到分流器，由分流器分配水量到网格状储水矩阵的各列，由重力驱动水将沿网格状储水矩阵的各单元的溢流口自高到低之字形流动，在每列储水网格的最下端接集水管，经过阀门进入散热列管，再进入低位缓冲储水槽，再由水泵提供动力将缓冲储水槽的水提升到分流器，如此反复，从而构成一个水的循环回路系统。使用采暖模式时，水吸收屋顶太阳能升温，并将热量传给需要采暖的地面空间。使用降温模式时，屋顶水膜吸收太阳能汽化，达到降温、除尘、提高空气湿度的效果。

Description

斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构
(一)所属技术领域
本实用新型是一种利用太阳能采暖及水膜降温的系统与结构，适用于具有斜面屋顶的建筑。
(二)背景技术
具有斜面屋顶的低层建筑朝阳面因太阳辐射的正交面积大，导致建筑内温度随太阳辐射产生的温差很大。夏天建筑内的顶层热，而冬天建筑内的底层冷，在本实用新型之前，人们通过屋顶内预设保温层的方法，能部分地降低屋顶层的传热，但建造成本高，而且冬天还有将太阳的辐射热能隔离的副作用；或者在室内使用压缩机空调等手段降温或采暖，但电耗大，使用成本高，且造成环境污染，或者采用真空管式热水系统建造成本高，利用了太阳能采暖，但投资大，维护难度大，而且也不能解决夏天降温的问题。利用地热能的热泵技术是一种较节能环保的采暖及降温技术，但是工程量大，施工周期长，建造成本非常高。
(三)发明内容
本实用新型充分利用斜面屋顶采光面光照度强和自排水等特点，设计了一套利用太阳能采暖及水膜降温的系统与结构，该系统在冬天利用太阳能清洁能源进行采暖，在夏天利用水膜实现降温、除尘、提高空气湿度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在朝阳的斜面屋顶，平行斜面设有网格状储水矩阵，网格状储水矩阵实现了较小的水膜厚度能在斜面全覆盖，网格状储水矩阵的上方覆盖可关闭或开启的透光盖板。透光盖板开启时，水蒸汽可以溢出，透光盖板关闭时，网格状储水矩阵中的水与环境形成中空，产生温室效果。网格状储水矩阵的上端的一边有一溢流口，水将在储水网格的每列自上而下之字形流动。在每列网格状储水矩阵的最下端接集水管，各列储水网格的集水管中的水分别流经设置在底层地面的散热列管，集水管与散热列管之间设一阀门，散热列管的出口汇接到一个管口，并由该管口接入缓冲储水槽，缓冲储水槽的下端接一水泵，水泵由温度传感器自动控制，当储水矩阵的水温与室内温度达到某一差值时，将缓冲储水槽的水泵入最高位的分流器，分流器分别接各列网格状储水矩阵的上端，进入网格状储水矩阵的水吸收太阳能升温，在重力驱动下流入地面的散热列管，高温的水与环境热交换，将热能传到地面环境中，冷却后的水再进入缓冲储水槽，泵入最高位的分流器。在这一反复循环过程中，水起冷媒作用，不断地吸收将太阳能，并传递给地面环境，达到采暖的目的。如果，关闭阀门，开启透光盖板，水吸收的太阳能就将转化为水的汽化热，散发到室外空间，达到降温的目的。
在我国中部，冬天时，一个100平方米落地面积的南北朝向两层斜顶住宅，在屋顶朝南坡面安装采光40平方米的该系统，提液泵功率为300瓦。
冬天时，太阳能辐射功率约为每平方米约为800瓦，其中25％可以转化为热能，热交换效率为50％，则消耗的电功率仅300瓦，而可以向地面环境提供4000瓦的加热功率。按每平方米80瓦的采暖功率标准，则可提供50平方米的采暖需要。
夏天时，开启的透光板，关闭集水管阀门，在屋顶面形成水膜，水吸收屋顶的太阳辐射热能汽化，水的汽化热为2260千焦/千克，每小时蒸发量约3毫米，40平方米水膜每8小时水的蒸发量约120公斤，带走的热量是271200千焦，与40平方米太阳辐射热能基本平衡，相当于屋顶被浓密的树阴覆盖。同时，屋顶面的水膜还有吸尘和提高空气湿度，改善环境舒适性的作用。
本实用新型的有益效果是，本实用新型与现有技术相比系统兼具了采暖和降温的功能，使用清洁的太阳能，系统简单，投资和使用成本低。
(四)附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型实施例的系统结构示意图。
图2是本实用新型实施例的透光盖板开关状态示意图。
图3是本实用新型实施例的网格状储水矩阵结构示意图。
图中：1.斜面屋顶，2.网格状储水矩阵，3.集水管，4.阀门，5.散热列管，6.列管出口接管，7.缓冲储水槽，8.水泵，9.分流器，10.铰链，11.透光盖板，12.支架。
具体实施方式
在图1，图3所示实施例中，分流器(9)位于系统的最高处，缓冲储水槽(7)位于系统的最低处，网格状储水矩阵(2)固定在斜面屋顶(1)，散热列管(5)铺设在地面，透光盖板(11)与网格状储水矩阵(2)铰连(10)固定，由水泵(8)提供动力将缓冲储水槽(7)的水提升到分流器(9)，由分流器(9)分配水量到网格状储水矩阵(2)的各列，由重力驱动水将沿网格状储水矩阵(2)的各单元的溢流口自高到低之字形流动，在每列储水网格的最下端接集水管(3)，经过阀门(4)进入散热列管(5)，列管出口接管(6)汇总散热列管(5)中的水，再进入低位缓冲储水槽(7)，再由水泵(8)提供动力将缓冲储水槽(7)的水提升到分流器(9)，如此反复，从而构成一个水的循环回路系统。
如图3，平行斜面设置的网格状储水矩阵(2)，上部是网格状储水框，其框的高度10-500毫米，底部设有5-200毫米高度的网格状筋条，筋条的端面通过粘结固定在斜面屋顶(1)，并且形成储水矩阵(2)与屋顶(1)间5-200毫米的中空层，该中空层具有隔热作用。在每个网格状储水单元有一溢流口。
如图2，网格状储水矩阵(2)上方覆盖可开启的透光盖板(11)，透光盖板(11)由透光的无机材料或者聚合物材料制备，透光盖板(11)的一端通过铰链(10)固定在网格状储水矩阵(2)，另一端可以活动，开启状态时通过支架(12)支撑。

Claims (3)

1.一种斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构，包含有网格状储水矩阵，透光盖板，集水管，阀门，散热列管，列管出口接管，缓冲储水槽，水泵，分流器，其特征是：分流器位于系统的最高处，储水槽位于系统的最低处，网格状储水矩阵固定在斜面屋顶，散热列管铺设在地面，透光盖板与网格状储水矩阵铰连固定，由水泵提供动力将缓冲储水槽的水提升到分流器，由分流器分配水量到网格状储水矩阵的各列，由重力驱动水将沿网格状储水矩阵的各单元的溢流口自高到低之字形流动，在每列储水网格的最下端接集水管，经过阀门进入散热列管，再进入低位缓冲储水槽，再由水泵提供动力将缓冲储水槽的水提升到分流器，如此反复，从而构成一个水的循环回路系统。
2.根据权利要求1所述的斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构，其特征是：储水矩阵的上部是网格状储水框，其框的高度10-500毫米，底部设有高度为5-200毫米的网格状筋条，筋条的端面通过粘结固定在屋顶，形成5-200毫米的中空层，在每个储水单元的一边有一溢流口。
3.根据权利要求1所述的斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构，其特征是：透光盖板覆盖在网格状储水矩阵上方，一端与网格状储水矩阵铰连固定，另一端可开启，并可用支架支撑。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106962209A (zh) * 2017-04-26 2017-07-21 霍邱县皖西绿源牧业有限责任公司 一种用于养猪场的屋面水幕循环系统
CN109533213A (zh) * 2018-11-02 2019-03-29 广东凯兴达建筑科技有限公司 一种可漂浮移动建筑结构

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