CN202810229U - 被动式太阳能暖房 - Google Patents

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    • Y02B10/20—Solar thermal

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Abstract

本实用新型提供一种被动式太阳能暖房，是在建筑物南向墙面上搭建采暖间，所述采暖间的南向墙面是采光墙面，所述采光墙面与铅垂线之间的夹角为23-35度。本实用新型将采暖间的采光墙面与铅垂线之间的夹角为23-35度，正好是北纬45-35度区域内（我国太阳能资源最丰富地区）在“大寒”节气中午12时的太阳入射角（也叫太阳高度角），接近于覆盖北方地区最寒冷的冬至到立春（数九寒天）45天内中午的太阳入射角。也就是说，此时的太阳辐射光线能接近垂直射入建筑内，使此最寒冷的时段内，建筑物内能够最大限度地接受太阳的热能。

Description

被动式太阳能暖房
技术领域
本实用新型涉及一种被动式太阳能暖房结构，适用于我国新农村二层及二层以上小楼建筑，和城镇板式多层楼房建筑，适用范围在地处纬度42-38度的地域内。
背景技术
通常，把利用太阳能采暖或空调的建筑物称为太阳能暖房。太阳能暖房可划分为主动式和被动式两大类。被动式太阳能暖房是一种让阳光射进房屋，并自然地加以应用的建筑物。它不需要另外附加太阳能采暖机械设备系统（集热器、管道等），整个建筑物本身就是一个太阳能集热系统。它节能环保，深受人们的喜爱。
目前国内被动式太阳能暖房的采暖方式有直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式三种。但都有不足之处：
1、接受阳光的墙面（门窗）都垂直于地面，与阳光射线形成的夹角，远大于最寒冷节气的太阳入射角，降低了在最寒冷时期建筑内的太阳辐射通量。
2、二层及二层以上楼层的阳台在下一层南向墙面上投下的阴影太大，降低了下一层阳光辐射通量。
3、室内保温措施不完善，室温波动大，居住不舒适。
本实用新型力图克服以上不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于：提供一种被动式太阳能暖房，提高太阳辐射通量。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种被动式太阳能暖房，是在建筑物南向墙面上搭建采暖间，所述采暖间的南向墙面是采光墙面，其特征在于：所述采光墙面与铅垂线之间的夹角为23-35度。
所述建筑物为二层或二层以上建筑，每一层的南向墙面上搭建有所述采暖间。
二层的采暖间以及二层以上的采暖间的地板均由依次连接的第一部分与第二部分组成，所述第一部分水平向连接建筑物的南向墙面，所述第二部分则垂直连接所述采光墙面。
采暖间的地板的第一部分的位置保持不变，而各层采暖间的采光墙面均在水平方向上向南平行移动同样的距离。
所述采光墙面与铅垂线之间的夹角为30度。
所述采光墙面是平板玻璃。
所述建筑物室内设置有热水墙，所述热水墙内有储热水箱，所述采暖间能够被太阳光照射的位置安装有焖晒式水箱，所述焖晒式水箱连通所述热水墙中的储热水箱。
所述储热水箱内还设有作为备用热源使用的自动调温电热器。
在采暖间中设有向建筑物的室内排放热风的通风装置。
所述采暖间的外围护墙用24cm空心保温砖垒砌，并外抹水泥内贴聚苯乙烯板。
与现有技术相比较，本实用新型具有的有益效果是：本实用新型将采暖间的采光墙面与铅垂线之间的夹角为23-35度，正好是北纬45-35度区域内（我国太阳能资源最丰富地区）在“大寒”节气中午12时的太阳入射角（也叫太阳高度角），接近于覆盖北方地区最寒冷的冬至到立春（数九寒天）45天内中午的太阳入射角。也就是说，此时的太阳辐射光线能接近垂直射入建筑内，使此最寒冷的时段内，建筑物内能够最大限度地接受太阳的热能。
附图说明
图1是本实用新型提供的被动式太阳能暖房的俯视角度结构示意图；
图2是本实用新型提供的被动式太阳能暖房的平视角度剖视结构图；
图3是本实用新型提供的被动式太阳能暖房的一个改进结构示意图。
附图标记说明：建筑物10；南向墙面11；热水墙15；储热水箱16；采暖间20；通风装置24；第一部分25；第二部分26；焖晒式水箱28；自动调温电热器29。
具体实施方式
首先声明，本申请中所称建筑物均为地球北半球上的建筑物，故其南向墙面为朝向太阳的墙面。
如图1、图2所示，本实用新型提供的被动式太阳能暖房，是在建筑物10的南向墙面11上搭建一个采暖间20，所述采暖间20的南向墙面是采光墙面21（优选用平板玻璃制成），且所述采光墙面21与铅垂线之间的夹角为23-35度（优选30度）。
根据太阳能量的传送理伦可知，太阳主要是以光辐射的形式向地球表面及其建筑物10传播它的热量，而且只有在太阳辐射光线与接受光线的表面成垂直状态下，建筑物10内才能最大限度地接收热量。本实用新型将采暖间20的采光墙面21与铅垂线之间的夹角为23-35度，正好是北纬45-35度区域内（我国太阳能资源最丰富地区）在“大寒”节气中午12时的太阳入射角（也叫太阳高度角），接近于覆盖北方地区最寒冷的冬至到立春（数九寒天）45天内中午的太阳入射角。也就是说，此时的太阳辐射光线能接近垂直射入建筑内，使此最寒冷的时段内，建筑物10内能够最大限度地接受太阳的热能。
另外，如果在通常的二层结构或者更多层结构的建筑物10上搭建采暖间20时，下层采暖间20会被上层采暖间20遮挡住部分入射阳光，从而减少了太阳光辐射面积。例如，假设采暖间20的地板（一般为阳台地板）外挑1.5米宽，则当太阳高度角为30度时，上层采暖间20的地板将会遮挡下层采暖间20的采光墙面21靠上0.75米长的部分，使得采暖间20获取的辐射能量有所降低。
为了解决这一问题，请参阅图2所示，本实用新型中，二层采暖间20以及二层以上的采暖间20的地板由依次连接的第一部分25与第二部分26组成，所述第一部分25水平向连接建筑物10的南向墙面11，所述第二部分26则垂直连接所述采光墙面21。如此设置，当太阳光垂直照射上层采光墙面21的时候，上层采暖间20的地板的第二部分26不会阻挡太阳光继续照射下层采暖间20的采光墙面21。例如，假设采暖间20的地板的第一部分25外挑0.6米宽，采光墙面21与铅垂线之间的夹角为30度，相应地，采暖间20的地板的第二部分26与第一部分25之间呈150度夹角，在采暖间20整体外挑宽度仍为1.5米的情况下，当太阳高度角为30度时，上层采暖间20的地板只会遮挡下层采暖间20的采光墙面21靠上0.3米长的部分，能最大限度地增大阳光辐射通量，以得到最多的热量。
若如图3所示，将各层采暖间20的采光墙面21在水平方向上向南平行移动同样的距离（如0.30米），而采暖间20的地板的第一部分的位置不变，则能使上层采暖间20在下层采暖间20的采光墙面21上的投射阴影长度再次缩小（如为0.15米），再次提高了下层玻璃采暖间20的阳光辐射通量。
采暖间20搭建好之后，还需要将采集到的太阳能输送给建筑物10使用，例如：
本实用新型在室内设置200cm×200cm×24cm的热水墙15，所述热水墙15内有储热水箱16，所述采暖间20能够被太阳光照射的位置安装有焖晒式水箱28，所述焖晒式水箱28连通所述热水墙15中的储热水箱16，为其提供热水。所述储热水箱16内还设有自动调温电热器29，作为一个备用热源，如遇阴天或太阳热力不够，水温达不到设定温度（如80度）时，所述自动调温电热器29启动，把水温提高到设定温度。
本实用新型还在采暖间20中设有一向建筑物10的室内排放热风的通风装置24（如排风扇和通风管道），在中午采暖间20最热时，可将热风排往室内。
其中，所述采暖间20的吸热玻璃采用低碳4mm厚平板玻璃，其含碳量不大于0.02%。所述采暖间20的外围护墙用24cm空心保温砖垒砌，外抹水泥内贴10cm厚的聚苯乙烯板（其在国内保温材料中导热系数最小）。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种被动式太阳能暖房，是在建筑物南向墙面上搭建采暖间，所述采暖间的南向墙面是采光墙面，其特征在于：所述采光墙面与铅垂线之间的夹角为23-35度。
2.根据权利要求1所述被动式太阳能暖房，其特征在于：所述建筑物为二层或二层以上建筑，每一层的南向墙面上搭建有所述采暖间。
3.根据权利要求2所述被动式太阳能暖房，其特征在于：二层的采暖间以及二层以上的采暖间的地板均由依次连接的第一部分与第二部分组成，所述第一部分水平向连接建筑物的南向墙面，所述第二部分则垂直连接所述采光墙面。
4.根据权利要求3所述被动式太阳能暖房，其特征在于：采暖间的地板的第一部分的位置保持不变，而各层采暖间的采光墙面均在水平方向上向南平行移动同样的距离。
5.根据权利要求1所述被动式太阳能暖房，其特征在于：所述采光墙面与铅垂线之间的夹角为30度。
6.根据权利要求1所述被动式太阳能暖房，其特征在于：所述采光墙面是平板玻璃。
7.根据权利要求1所述被动式太阳能暖房，其特征在于：所述建筑物室内设置有热水墙，所述热水墙内有储热水箱，所述采暖间能够被太阳光照射的位置安装有焖晒式水箱，所述焖晒式水箱连通所述热水墙中的储热水箱。
8.根据权利要求7所述被动式太阳能暖房，其特征在于：所述储热水箱内还设有作为备用热源使用的自动调温电热器。
9.根据权利要求1所述被动式太阳能暖房，其特征在于：在采暖间中设有向建筑物的室内排放热风的通风装置。
10.根据权利要求1所述被动式太阳能暖房，其特征在于：所述采暖间的外围护墙用24cm空心保温砖垒砌，并外抹水泥内贴聚苯乙烯板。
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