CN202658915U - 自采暖太阳能单体建筑 - Google Patents

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周正楠
程翠英
吴艳元
李仁星
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    • Y02B10/20Solar thermal

Abstract

一种自采暖太阳能单体建筑,包括房屋主体,所述房屋主体包括围墙和房盖,其特征在于:还包括供暖系统,所述供暖系统包括有主动式太阳能集热供暖系统用于提供室内热源;太阳能集热供生活热水系统用于提供生活用水;被动式阳光房用于补充室内热量;太阳能新风预热腔用于冬季预热和夏季散热;通风系统用于排出室内热量及室内通风。本实用新型的有益效果:由于设置了主动式太阳能集热供暖系统用于提供室内热源,可以最大限度地利用太阳能,避免的环境污染。

Description

自采暖太阳能单体建筑
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种房屋,具体涉及一种自采暖太阳能单体建筑。
背景技术
[0002] 能源是人类生存的基础,目前使用的能源主要是矿物质燃料,由于矿物质燃料是不可再生资源,总有枯竭的时候,并且能源的使用方式对环境的影响日益增大,太阳能是清洁能源,在建筑中推广应用太阳能,在好多发达国家已经得到了实现,太阳能建筑是使用直接获取的太阳能作为优先使用能源的一类建筑,太阳能建筑按其有无机械动力分为主动式太阳房和被动式太阳房两大类。
[0003] 主动式太阳房的供热系统一般由集热、储热、散热部件、循环管道设备及控制系统组成。它是一种通过高效集热装置,也就是太阳能集热器来收集获取太阳能,并与风机或 泵、管道、末端散热设备及储热装置等组成的强制循环太阳能供暖系统或者与吸收式制冷机组成的太阳能空调及供热系统。主动式太阳房对太阳能的利用效率高,不仅可以供暖、供热水、还可以供冷,其室内温度稳定舒适,在发达国家应用非常广泛。
[0004] 被动式太阳房是通过建筑朝向、平面布局及外部形态的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理、建筑构造的合理设计、建筑材料的合理选择,从而使其以自然运行的方式获取、存储和利用太阳能的一类建筑。被动式太阳房不需要借助风机、泵和复杂的控制系统对太阳能进行收集、贮藏和再分配。窗、墙、楼板等建筑的基本要素,除了满足传统的建筑功能(围护和支撑)外,还必须能贮存和释放热能,一座建筑的各个组成部分要既能满足建筑学的要求,还能满足结构和能量的要求。在被动式太阳能采暖系统至少要有具备两点:朝南向的玻璃集热器、由砌块、岩石或水等保温材料组成的能量储存构件。由于太阳照射具有时空不连续的特点,为了获取舒适的室内热环境,通常在建筑中还要添加辅助能源。
[0005] 对太阳能的热利用和光利用可以减少空调和照明所使用的常规能源,同时也减轻因电力生产所造成的环境负荷。因此,太阳能的利用可作为建筑节能的有效手段,从建筑节能方面考虑,建筑外窗一方面是能耗大的构件,另一方面也可能成为得热构件,即通过太阳光透射入室内而获得太阳热能,将外窗玻璃做成浅色的太阳能集热板,这种做法在日本很流行,有些发达国家还研制成功智能玻璃,这种玻璃可调节其颜色的深浅,从而可随意调节太阳光的入射量,更好地解决采光和隔热的问题。
[0006] 我国是能耗大国,我国建筑用能占当年全社会终端能源消费量的27. 8%,以接近发达国家水平,但单位能源效益却远远低于发达国家,因此,在建筑领域更需要节能、降耗、减排,建筑节能成为一个亟待解决的课题。
[0007] 由于我国的太阳能资源十分丰富,绝大多数地区年平均日辐射量在4 (kw -h)/ Hf以上,在西藏西部更是高达7 (kwh)/Hf,太阳能辐射总量位居世界第一位,太阳能利用前景十分广阔。
[0008]由于农村住宅相对分散,密度低,不宜采用投资大、维护水平高的集中供暖模式,而传统的燃煤取暖方式又存在效率低、污染环境和费用较高的问题,我国北方地区的村镇,冬季人们常用的取暖方式是暖气,如果在北方的农宅应用上太阳能,不仅会节约大量的能源,而且也减少的农民的冬季采暖消费。
[0009] 在北方太阳能房所面临的问题是:一、如何收集太阳能为冬季采暖提供足够的热量;二、如何有效地蓄存热量防止热量散失;三、如何解决冬季阴天的辅助采暖;四、如何满足农村住宅低造价需求;五、如何解决太阳能采暖设计在夏季所带来的问题。
实用新型内容
[0010] 本实用新型提供一种解决方案,可以解决北方农村冬季采暖能源消耗大的问题。
[0011] 为实现上述目的,采用以下技术方案:
[0012] 一种自采暖太阳能建筑,包括房屋主体,所述房屋主体包括围墙和房盖,还包括供暖系统,所述供暖系统包括有主动式太阳能集热供暖系统用于提供室内热源;太阳能集热供生活热水系统用于提供生活用水;被动式阳光房用于补充室内热量;太阳能新风预热腔用于冬季预热和夏季散热;通风系统用于排出室内热量及室内通风。
[0013] 进一步地,所述主动式太阳能集热供暖系统包括设置在屋顶上的太阳能集热器,所述太阳能集热器与蓄水箱相连接,所述蓄水箱与地板盘管相连接,所述太阳能集热器将在白天所蓄存的热量通过与其连接的地板盘管热辐射给房间供暖。
[0014] 特别地,所述太阳能新风预热腔的顶部安装有太阳能光电板,所述太阳能光电板为光电驱动风机提供动力源。
[0015] 优选地,所述新风预热腔顶部风口和底部风口设置有光电驱动风机。
[0016] 特别地,所述供暖系统还包括有阴天辅助采暖系统,所述阴天辅助采暖系统是由生物质能燃炉与火墙连接向室内提供热源,所产生的烟沿连接火墙的排烟道排出。
[0017] 进一步地,所述通风系统由位于房盖上的太阳能热压通风竖井连接室内,并在所述竖井的正下方的北侧外墙上设置窗户,并和室内的通风走廊相结合形成出风通道。
[0018] 特别地,太阳能热压通风竖井分为两个独立的竖井。
[0019] 特别地,所述围墙的墙体采用陶粒保温材料,外喷灰浆粘接密封。
[0020] 优选地,所述房盖上设置有种植区。
[0021] 特别地,所述阳光房内设置有遮阳卷帘。
[0022] 本实用新型的有益效果为:由于设置了主动式太阳能集热供暖系统用于提供室内热源,可以最大限度地利用太阳能,避免的环境污染。
附图说明
[0023] 下面根据实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0024] 图I是本实用新型的太阳能设备结构示意图;
[0025] 图2是本实用新型的侧视截面图;
[0026] 图3是本实用新型的主视结构示意图;
[0027] 图4是本实用新型的火墙散热的示意图;
[0028] 图5是本实用新型的太阳能新风预热腔的示意图;
[0029] 图6是本实用新型的出风通道的示意图。
[0030] 图中:[0031] 1、太阳能集热器;2、辅助热源;3、蓄水箱;4、外置换热器;5、地板盘管;6、泵;7、太阳能热压通风竖井;8、被动式阳光房;9、风口 ;10、火墙;11、太阳能新风预热腔;12、出风通道a ;13、出风通道b ;14、窗户;15、风口。
具体实施方式
[0032] 如图I至图6所示,给出了本实用新型所述的一种自采暖太阳能单体建筑的一个具体实施例,本自采暖太阳能建筑,包括房屋主体,房屋主体包括围墙和房盖,还包括供暖系统,供暖系统包括有主动式太阳能集热供暖系统用于提供室内热源;太阳能集热供生活热水系统用于提供生活用水;被动式阳光房8用于补充室内热量;太阳能新风预热腔11用于冬季预热和夏季散热;通风系统用于排出室内热量及室内通风。
[0033] 进一步地,主动式太阳能集热供暖系统包括设置在屋顶上的太阳能集热器1,太阳能集热器I与蓄水箱3相连接,蓄水箱3与地板盘管5相连接,太阳能集热器I将在白天所蓄存的热量通过与其连接的地板盘管5热辐射给房间供暖。
[0034] 本实用新型的太阳能集热供生活热水系统,实现了太阳能设备与住宅设计的有机结合,太阳能热水设备由太阳能集热器I、蓄热水箱3、循环管道、支架、泵6、控制系统及相关附件及辅助热源2组成。要实现太阳能与建筑一体化,必须在建筑的设计阶段就应将太阳能热水设备的各个部件,都做作为建筑物构件去设计,在立面造型、结构形式、给排水系统中通盘考虑,使太阳能热水设备在整体上成为该建筑物不可缺少的一部分。所以,本实用新型将太阳能热水器装置的位置及基础并入屋面设计中,太阳能集热器I位于房盖上,安装方式为三块横排安装。
[0035] 如图2至图3所示,冬季白天向南开敞的被动式阳光房8大量得热,而其它朝向封闭的保温墙体防止热量散失,特别地,墙体保温采用陶粒保温材料,外喷灰浆粘接密封。
[0036] 利用太阳能新风预热腔11预热新风,冬季如果依靠开启直接对外的窗户来供给室内的新鲜空气,则会让寒冷的空气直接进入到房间里,既降低了室内的气温,又会对人造成吹冷风的不舒适感。太阳能新风预热腔11的顶部安装有太阳能光电板,太阳能光电板为光电驱动风机提供动力源。太阳能新风预热腔11顶部风口 15设置有光电驱动风机,新风预热腔11底部风口 9处设置有光电驱动风机。
[0037] 在冬季,室外新鲜空气由预热腔上部风口 15被导入,并在太阳能预热腔11中被太阳能加热,再由安装在太阳能预热腔11底部的光电驱动的小功率风机送入室内,利用太阳能新风预热腔预热新风,不用任何其他采暖设施保证居室温度达到12度以上。
[0038] 夏季时则通过风机反向旋转来排出阳光房里的热空气,热空气从风口 9向上流动到风口 15,排出室外,小功率风机的用电可以完全由预热腔顶部安装的光电板供给,且风机转动速度与日照强度正相关,这与预热腔冬季预热新风、夏季排除热空气的功能要求正好一致。
[0039] 冬季夜晚利用主动式太阳能集热供暖系统,主动式太阳能集热供暖系统由25平方米的太阳能集热器I和2吨的蓄热水箱3在白天所蓄存的热量通过地板盘管5热辐射给房间供暖;在冬季阴天时,还可以用辅助热源2,即生物质能燃炉所提供的高温烟气通过火墙10热辐射给房间供暖,并采用空气热泵辅助加热,利用空气热能辅助加热采暖用水,较电加热省电80%-20%。由于采取地热的采暖方式,所以地板兼做蓄热和散热,蓄热时间长,蓄热量大,散热面积大,室内温度均匀,热舒适性好。特别地,所述供暖系统还包括有阴天辅助采暖系统,所述阴天辅助采暖系统是由生物质能燃炉与火墙连接向室内提供热源,所产生的烟沿连接火墙的排烟道排出。
[0040] 如图5至图6所示,夏季白天,打开被动式阳光房8下部的可开启风口 9和檐口下的可开启风口 15,利用双层屋面间层的空腔从屋顶排出被动式阳光房8中的热空气,防止被动式阳光房8内温度过高,特别地,所述阳光房内设置有遮阳卷帘,优选地,所述房盖上设置有种植区也能减低房顶的温度。
[0041] 夏季时除了阳光房的遮阳和排热设计之外,房间的自然通风也是非常重要的降温措施。太阳能热压通风竖井7分为两个独立的竖井,分别为建筑的一层和二层提供独立的通风。同时,根据夏季穿堂风向,在每层太阳能热压通风竖井7正下方的北侧外墙上开设窗户14,这样可以使得风压通风和热压通风的风向引导一致,把二者的通风作用结合起来,增强了夏季室内自然通风的效果。
[0042] 通风系统由位于房盖上的太阳能热压通风竖井7连接室内,并在太阳能热压通风竖井7的正下方的北侧外墙上设置窗户14,并和室内的通风走廊相结合形成出风通道,如图6所示,出风通道a和出风通道b。
[0043] 以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性,本实用新型不受上述实施例限制,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还有各种变化和改变,这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1. 一种自采暖太阳能单体建筑,包括房屋主体,所述房屋主体包括围墙和房盖,其特征在于:还包括供暖系统,所述供暖系统包括有主动式太阳能集热供暖系统用于提供室内热源;太阳能集热供生活热水系统用于提供生活用水;被动式阳光房用于补充室内热量;太阳能新风预热腔用于冬季预热和夏季散热;通风系统用于排出室内热量及室内通风。
2.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述主动式太阳能集热供暖系统包括设置在屋顶上的太阳能集热器,所述太阳能集热器与蓄水箱相连接,所述蓄水箱与地板盘管相连接,所述太阳能集热器将在白天所蓄存的热量通过与其连接的地板盘管热辐射给房间供暖。
3.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述太阳能新风预热腔的顶部安装有太阳能光电板,所述太阳能光电板为光电驱动风机提供动力源。
4.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述新风预热腔顶部风口和底部风口设置有光电驱动风机。
5.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述供暖系统还包括有阴天辅助采暖系统,所述阴天辅助采暖系统是由生物质能燃炉与火墙连接向室内提供热源,所产生的烟沿连接火墙的排烟道排出。
6.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述通风系统由位于房盖上的太阳能热压通风竖井连接室内,并在所述竖井的正下方的北侧外墙上设置窗户,并和室内的通风走廊相结合形成出风通道。
7.根据权利要求6所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述太阳能热压通风竖井分为两个独立的竖井。
8.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述围墙的墙体采用陶粒保温材料,外喷灰浆粘接密封。
9.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述房盖上设置有种植区。
10.根据权利要求I所述的一种自采暖太阳能单体建筑,其特征在于:所述阳光房内设置有遮阳卷帘。
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