CN202731013U

CN202731013U - 利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙

Info

Publication number: CN202731013U
Application number: CN2012202311196U
Authority: CN
Inventors: 姚青; 马强; 高敏; 郑凯
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-05-22

Abstract

一种利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙，包括墙体，在墙体的上部开有使室内外通透的上管口，下部开有使室内外通透的下管口，墙体双面均设置有隔水层，在室外与墙体间隔一定距离设置玻璃层，在室内与墙体间隔一定距离设置铸铁层，玻璃层与墙体之间形成第一腔室，铸铁层与墙体之间形成第二腔室，第一腔室和第二腔室通过上管口和下管口导通，本实用新型价格低廉、易于实现，普遍，被加热的水可以作其他用途如洗澡，做饭等。冬季供热时热源为太阳能，整个过程干净，节能，自然、生态。此新型集热散热墙的最大优点是实现冬季的供暖，夏季的散热，并能有效缓解室内外的温差。

Description

利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙

技术领域

本实用新型属于太阳能集热墙领域，具体涉及一种利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙。

背景技术

太阳能能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能），人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。太阳能作为清洁能源，具有巨大、长久、广泛、无害的特点。

目前，太阳能的利用方式主要包括太阳能的光热利用、光电利用、光化学利用以及光生物利用。其中光电转化存在转化率低（10％-15%）、造价高的问题、尚处在开发阶段。相比之下，光热转化具有原理简单，转化效率高（可达50%以上）,已被普遍运用。中国13亿人口，家用空调年耗电在400亿千瓦时以上，相当于三峡水电站最高发电量的50％。如果能实现太阳能供热和节电制冷，将会有效缓解能源危机。

在现有的利用光热效应的设备和方法中，使用最多的有太阳能集热器和太阳房。太阳能集热器主要有平板型集热器和聚焦式集热器。但是太阳能集热器存在以下问题：

1.主要在房屋顶部安装并利用太阳能，至于照射到墙面的太阳能却没有得到很好的利用。

2.集热器大多只能对用户提供热水，实现少量的冬季供暖，不能实现夏季供冷。

太阳房有直接受益式、蓄热墙、附加温室和蓄热屋顶，其中直接受益式和蓄热墙两种形式使用最多，蓄热墙方面主要以特朗贝墙采用的最多。但其存在以下问题：

1.得热效率低（只有直接受益式的1/5，太阳能得不到充分的利用）。

2.由于冬季日照时间短，日落以后，室外温度低，室内温度高，蓄热能力差，这样导致热量回流散失，不能有效缓解室内外温差。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙，以普通砖结构墙体的基础上进行改造，利用太阳能，空气和水的复合系统，实现在阳光充足的地区冬季省电采暖，夏季节电供冷，并能有效缓解室内昼夜温差，发挥出了太阳能在降低环境资源消耗上的优势。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙，包括墙体1，在墙体1的上部开有使室内外通透的上管口2，下部开有使室内外通透的下管口3，墙体1双面均设置有隔水层6，在室外与墙体1间隔一定距离设置玻璃层4，在室内与墙体1间隔一定距离设置铸铁层5，玻璃层4与墙体1之间形成第一腔室7，铸铁层5与墙体1之间形成第二腔室8，第一腔室7和第二腔室8通过上管口2和下管口3导通。

与现有技术相比，本实用新型价格低廉、易于实现，普遍，被加热的水可以作其他用途如洗澡，做饭等。冬季供热时热源为太阳能，整个过程干净，节能，自然、生态。此新型集热散热墙的最大优点是实现冬季的供暖，夏季的散热，并能有效缓解室内外的温差，

附图说明

附图为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如附图所示，本实用新型为一种利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙，包括墙体1，在墙体1的上部开有使室内外通透的上管口2，下部开有使室内外通透的下管口3，墙体1双面均设置有隔水层6，在室外与墙体1间隔一定距离设置玻璃层4，在室内与墙体1间隔一定距离设置铸铁层5，玻璃层4与墙体1之间形成第一腔室7，铸铁层5与墙体1之间形成第二腔室8，第一腔室7和第二腔室8通过上管口2和下管口3导通。

为了能够很好的说明本实用新型的工作原理和流程，分别取冬季和夏季两种情况加以说明：

冬季，室外的温度要明显低于室内，冷空气进入室内会使温度降低，为了提高舒适度，要做的是提高室内温度，同时防止室内热量的散失。

早晨，太阳升起时，阳光照射到集热散热墙上，将第一腔室7和第二腔室8内充满水介质，通过太阳能实现对第一腔室7内水的加热，当水温上升到某一预定值时，利用内部的传感器传递信号给温控开关，温控开关闭合，水泵开始工作，通过水泵将已加热的水输送到房屋墙壁的内表面即第二腔室8，通过压力将原来第二腔室8的冷水输入第一腔室7，形成循环，第二腔室8水温高于室内的温度，再通过铸铁层5，主要以热对流和热辐射的方式将热量传递到室内。

傍晚，室内的温度要高于室外，室内热量会往外散失，在最初，无太阳光照射时，循环系统内的热水还会将剩余的热量传递到室内，减缓了室内温度的骤降，随着第一腔室7和第二腔室8水温的下降，到达某一预定值时，利用内部的传感器传递信号给温控开关，温控开关闭合，水泵工作，将冷水抽出，防止夜晚温度过低导致管道冻结。

夏季，室外的温度要明显高于室内，热量向室内传递，为了提高室内的舒适度，要做的便是阻止室外的热量向内传递，并且在夜晚，尽可能地降低室内的温度。

夏季时，墙体的工作与在冬季时恰好相反，第一腔室7和第二腔室8内为空气，由于夏季阳光入射角比较大，光照时间长，通过设置屋檐伸出的长度，能够有效的减少阳光对集热散热墙的日照强度，减少阳光中的红外线和紫外线等对管内空气进行加热，同时空气的传热系数比较小，热阻大，能够阻止室外热量向内的传递，此外可以在上管口2和下管口3增添阀门，减少内部空气的对流换热。

夜间，通过水泵将水输入到第二腔室8，最初时，水温低于室内的温度，由于水的比热容很大，可以通过铸铁层5，大量吸收室内空气的热量，水温升高，当到达某一预定值时，利用内部的传感器传递信号给温控开关，温控开关闭合，水泵将管内的热水抽出，防止房内过度闷热，并重新输入冷水，实现水的循环，持续将室内的热量排出。

在此结构中，第一腔室7和第二腔室8主要起冬季供热和供暖的作用，主要仍以常用的砖结构来实现房屋的承重，此外，砖结构造价低廉，并且具有良好的蓄热性能。

由此，本实用新型冬季白天利用集热墙吸收太阳能，对水加热，水吸收热量温度升高，到达一定值时，将热水输送至墙的内表面，由于水的蓄热能力较强，可向室内传递大量热量，使室内的温度升高。到夜晚时，此墙可将其内剩余的热量传入室内，缓解室内外温差，同时空气层能够阻止室内热量向室外传递，减少室内的热量损失，起到保温的效果；夏季白天，由于空气传热系数小，热阻大，可阻止室外的热量向室内的传递，减缓室内温度的升高，到夜晚时，墙的两侧是水间层，水温低于室内温度，从室内吸热，水温上升到一定值时排出，将热量带走，重新输入新的冷水，实现水的循环吸热。

Claims

1.一种利用太阳能、空气和水实现供热和供冷的建筑墙，包括墙体（1），其特征在于，在墙体（1）的上部开有使室内外通透的上管口（2），下部开有使室内外通透的下管口（3），墙体（1）双面均设置有隔水层（6），在室外与墙体（1）间隔一定距离设置玻璃层（4），在室内与墙体（1）间隔一定距离设置铸铁层（5），玻璃层（4）与墙体（1）之间形成第一腔室（7），铸铁层（5）与墙体（1）之间形成第二腔室（8），第一腔室（7）和第二腔室（8）通过上管口（2）和下管口（3）导通。