CN203824106U - 一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件包括若干个具有工质进出口的热能转换模块组件，所述的热能转换模块组件设置有工质流通通道，热能转换模块组件的外表面设有太阳能吸热涂层，若干个热能转换模块组件相互之间通过管路连通。该建筑一体化构件具有蒸发器、冷凝器、太阳能光热吸聚功效，能吸收太阳能、空气能、风能、雨能等多族能量，且具有空调冷凝器的散热功效，同时还具有可根据建筑安装位置的实际尺寸及按功率计算所需的聚热小模块数量灵活组装，又可替代建筑部分墙体外立面构件的优点。

Description

一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件

技术领域

本实用新型涉及一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，尤其涉及一种可模块化生产且具有蒸发器或冷凝器或太阳能光热吸聚功效的建筑一体化构件。

背景技术

近年来，随着中国城市的飞速发展，建筑用土地的日益减少，城市建筑日益高层化。随着环境的日益恶化，如何减少建筑能耗成为一个现实的社会共识，太阳能技术、空气能技术、太阳能异聚态热利用技术等多种节能技术的出现为此带来了希望。然而，在这些高层建筑上，太阳能等节能技术推广并不顺利，如太阳能聚热板，其中一个众所周知的原因就是其关键部件-------太阳能聚热板不能和建筑完美结合，因使用时需要给建筑物增加外挂件，所以实际安装时需要对建筑进行结构改动才能达到建筑设计及技术标准的要求，在使用性、安全性、建筑物外立面的美观等方面有其无法克服的缺点。以上原因已成为太阳能热利用技术在城市高层建筑推广的重要阻力之一，也一直是行业内(尤其是阳台壁挂式太阳能行业)的难题。

同时，人们对于建筑美的追求也极大地影响了城市阳台壁挂式太阳能热水器的发展，阳台壁挂式太阳能与建筑完美结合已成为众多太阳能厂商的产品新卖点。但就目前开看，阳台壁挂式太阳能产品尚不能很好地迈过房产商这一道门槛，以至于阳台壁挂太式阳能热水器进城之路一直受阻。

从有关房产商了解反馈的情况来看，目前房产商对于太阳能产品的不满意和顾虑主要来自以下三方面：一是太阳能产品设计不够合理，影响建筑美观，不能够有效地与建筑结合；二是目前太阳能等产品聚热板占面多、重量大，安装需要改变楼房结构才能解决安全等后顾之忧，增加楼盘成本；三是太阳能产品技术目前只能解决生活热水问题，功能单一，而需要解决建筑取暖时又无法提供足够大面积的聚热板采光要求。

目前阳台壁挂式太阳能聚热板的形式有真空管、平板、太阳能异聚态聚热板等形式。因其工艺、设计、重量等不利因素，其在建筑外立面悬挂时，需要对建筑物进行结构改进以达到建筑物设计规范及安全、美观等要求，这些不利因素正是大大影响此类节能技术在城市高层建筑的推广应用的重要原因。

目前以上形式的各种聚热板的形状以及吸热面是以平面方形为主，其吸热面积小于或等于其安装占用墙面面积。

目前太阳能异聚态聚热板是以平板形式设计生产，虽然可以吸收多渠道能量，但其吸收太阳辐射热面积小于其占用墙面面积，界聚态集热板聚热面积小于其占用墙面面积的2倍(聚热板双面聚热)，不能更大幅度的提高聚热面积。

目前空调冷凝器是以风扇强制制冷对工质进行冷凝，需部分电耗，这部分能耗可以利用自然界风能而减少。

目前，以上各种形式聚热板的生产是按既定规格生产，如需要对特定建筑物专门定制生产，则需要对聚热板的外观、工艺、模具等生产设计方面进行大幅修改，将造成生产成本大幅上浮，和不同建筑物完美对接的灵活性、适应性很差。

同时，以上所述各种聚热方式的聚热板均不能起到建筑物原本所需构件(如阳台护栏／空调外机遮挡栏栅等)的实际功能，只是简单的给建筑物增加了一个部件，不能替代某个建筑构件而减少建筑成本。

实用新型内容

本实用新型为解决上技术问题，提供一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，该建筑一体化构件具有蒸发器、冷凝器或太阳能光热吸聚功效，能吸收太阳能、空气能、风能、雨能等多族能量，且具有空调冷凝器的散热功效，可根据建筑安装位置的实际尺寸及按功率计算所需的聚热小模块数量灵活定制组装，在结构和性能上又可替代建筑部分墙体外立面构件的优点。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，包括若干个具有工质进出口的热能转换模块组件，所述的热能转换模块组件设置有工质流通通道，热能转换模块组件的外表面设有太阳能吸热涂层，若干个热能转换模块组件相互之间通过管路连通。

所述的热能转换模块组件的工质进出口设置在同端。

若干个热能转换模块组件同端的工质进口分别与工质输入管路上开设的多个工质输入管路出口连接口相连通，工质输入管路进口输入工质，若干个热能转换模块组件同端的工质出口分别与工质输出管路上开设的多个工质输出管路进口连接口相连通，工质输出管路出口输出工质。

若干个热能转换模块组件同端的工质进出口依次通过连接管串联连通，第一个热能转换模块组件的工质进口输入工质，最后一个热能转换模块组件的工质出口输出工质。

所述的热能转换模块组件的工质进出口设置在异端。

若干个热能转换模块组件工质进口分别与工质输入管路上开设的多个工质输入管路出口连接口相连通，工质输入管路进口输入工质，若干个热能转换模块组件异端的工质出口分别与工质输出管路上开设的多个工质输出管路进口连接口相连通，工质输出管路出口输出工质。

若干个热能转换模块组件的工质进出口依次通过连接管串联连通，第一个热能转换模块组件的工质进口输入工质，最后一个热能转换模块组件的工质出口输出工质。

所述的多个通过管路连通的热能转换模块组件外侧还设置有框架；所述热能转换模块组件和框架组装时产生的几何夹角范围为0-90度。

所述单个热能转换模块组件形状为条状或方条形或异曲线条形或折线形；所述相邻两个热能转换模块组件之间的几何夹角为0-90度。

所述的热能转换模块组件为单个小聚热板、蒸发器或冷凝器。

所述多个热能转换模块组件可通过调整模块连接管路的尺寸及角度连接成直线或曲线形状，外框架随之适应并改变。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，由多个热能转换模块组件之间通过管路联通，模块化拼接。因此组装灵活，适应不同实情，可根据建筑安装位置的实际尺寸及按功率计算所需的小模块数量灵活组装定制，同时热能转换模块组件上的工质流通通道中可以通入工质，表面涂有太阳能涂层，使该筑一体化构件具有吸收太阳能、空气能、风能、雨能等功效，并具有空调冷凝器功效，且其形状及性能可替代建筑部分墙体外立面构件，可实现建筑构件多功能化，节省社会资源。可在不改变建筑设计结构的基础上，使得相关太阳能、空气能等节能设备同高层建筑进行完美对接，整体结构安全坚固，符合建筑物外挂件的技术要求，增加建筑物外立面的整体美观度。将对以上节能产品在高层建筑上的推广起到极大的推进作用。

同时，其特有的连接方式可能在实现其功能时大幅减少在建筑物上的安装占用面积，因而可实现建筑物节能取暖等更高需求时的较大安装占面要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件工质进出口在同端时的串连结构示意图；

图2为本实用新型模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件工质进出口在同端时的并连结构示意图；

图3为本实用新型模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件工质进出口在异端时的串连结构示意图；

图4为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件工质进出口在异端时的并连结构示意图；

图5为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件组装后的结构示意图；

图6为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件可作为阳台栏杆的集热板结构示意图；

图7为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件可作为阳台栏杆的集热板工质连接管路盖板结构示意图；

图8为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件可作为阳台栏杆的集热板工质连接管路盖板又一结构示意图；

图9为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件中折线形热能转换模块与栏杆的连接示意图；

图10为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件中热能转换模块示意图；

图11为本实用新型的图9的左视结构示意图；

图12为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件整体组装后的效果左视图；

图13为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件整体组装后的效果俯视图；

图14为本实用新型的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件热能转换模块曲线连接组装后的效果俯视图。

其中：1为热能转换模块组件；2为热能转换模块组件的工质进口；3为热能转换模块组件的工质出口；4为安装固定孔；5为工质输入管路；6为工质输出管路；7为连接管；8为框架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1至图5，一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，包括若干个具有工质进出口的热能转换模块组件1，所述的热能转换模块组件1设置有工质流通通道，热能转换模块组件1的外表面设有太阳能吸热涂层，若干个热能转换模块组件相互之间通过管路连通。所述的多个通过管路连通的热能转换模块组件外侧还设置有框架8；所述热能转换模块组件1和框架8组装时产生的几何夹角范围为0-90度，可据实情进行模块化灵活组装。需要说明的是，热能转换模块组件1上还设置有安装固定孔4。

参见图5，热能转换模块组件通过连接块及连接板固定在框架8上。

此外，框架8的外形可以为不同形状，整体组装后效果俯视图见图12至图14。

其中，所述的热能转换模块组件1的工质进出口设置在同端。若干个热能转换模块组件同端的工质进口2分别与工质输入管路5上开设的多个工质输入管路出口连接口相连通，工质输入管路进口输入工质，若干个热能转换模块组件1同端的工质出口分别与工质输出管路6上开设的多个工质输出管路进口连接口相连通，工质输出管路出口输出工质，多个热能转换模块组件通过管路并联。或者若干个热能转换模块组件1同端的工质进出口依次通过连接管7串联连通，第一个热能转换模块组件的工质进口2输入工质，最后一个热能转换模块组件的工质出口3输出工质。

或者所述的热能转换模块组件1的工质进出口设置在异端。若干个热能转换模块组什工质进口2分别与工质输入管路5上开设的多个工质输入管路出口连接口相连通，工质输入管路进口输入工质，若干个热能转换模块组件异端的工质出口3分别与工质输出管路6上开设的多个工质输出管路进口连接口相连通，工质输出管路出口输出工质。若干个热能转换模块组件1的工质进出口依次通过连接管7串联连通，第一个热能转换模块组件的工质进口2输入工质，最后一个热能转换模块组件的工质出口3输出工质。

所述单个热能转换模块组件1形状为条状，也可是方条形或异曲线条形或可设计生产为折线形等。因而整体构件的形状可灵活多变，能够实现和建筑在结构及整体美观上的完美结合，是真正意义上的建筑一体化聚热板。所述相邻两个热能转换模块组件之间的几何夹角为0-90度，可据实情进行模块化灵活组装，因而生产成本不会因定制而大幅增加。需要说明的是，所述的热能转换模块组件为单个小聚热板、单个小蒸发器或单个小冷凝器。

具体的，该建筑一体化构件包含：

1、框架8。该框架在不指定结构、材料、工艺上的基础上，根据建筑实际情况，可按照国家或地方相关建筑构件的标准进行订制式生产。是该整体构件和建筑物相结合的坚固框架，同时也可设计成为聚热板的小模块组边框。

2、热能转换模块组件1。该组件表面经太阳能涂层处理，具有将太阳辐射能转化为热能的功效，当工作工质(冷媒如R22等)在其有的管道中流动时因吸热可将太阳热能或空气中热能或雨水热能吸入模块。当其作为空调机制冷模式下的冷凝器时其工作状态是将高温气态质通过其管道时将热量在空气中散发而凝结，整体组件暴露在空气中，自然风能将会提高上述能量交换效率，减少电能的消耗。

3、热能转换模块组件组装联接管路。该管路将数个模块中的管道进行联接，联接后将会形成一个整体热能转换组件，工质可在整体热能转换组件中流通。该管路和单个热能转换模块组件的连接方式有串联／并联两种。该管路可分为：质输入(分配)管路，该管路可将工质由工作主机均衡分配或输送到每个热能转换模块组件，使每个热能转换模块组件均有工质输入：工质输出(汇集)管路，该管路可将流经热能转换模块组件后吸热／放热的工质汇集并输送到工作主机进行下一步处理。连接管，连接两个串联的热能转换模块组件。

4、整体热能转换组件的工质进出口管道，该管道是和工作主机相连接的部分。

5、热能转换模块组件和框架之间的连接构件部分。

同时，所述的整体构件是由数组热能转换小模块通过管道连接组合而成，这种连接包括单个模块连接、数个相互已连接的模块组相互连接的方式。且所述单个热能转换模块组件之间的连接方式采用串联或并联并不影响其应具备的应用效果。

所述单个热能转换模块通道流通的是符合在吸、放热的同时能进行气态、液态转换特性的介质(如R22)，实现多族能源吸聚或散热的应用效果，实际工质通道的形状椐实情设计。

所述构件外框架8可用金属或塑料橡胶、植物性板材等材料生产而成，生产工艺可焊接、拼接或一次性成型工艺，实现和建筑的完美对接。

所述单个热能转换模块组件的工质通道为吹胀式制成，单个热能转换模块组件一体式结构导热性能优良。所述单个热能转换模块组件的工质通道也可以管板式工艺制成，工艺成熟，操作性好。

所述热能转换模块组件管路的连接管路可由整条连接管路制成(管板式工艺)，也可由数个连接管件连接。

所述整体构件的工质进出口可设在同侧或异侧，并不影响其工作效果，可居具体建筑实情改动，具有适应不同实情的灵活性。

所述整体构件在结构性能上可替代现有建筑部分外构件，如阳台护栏、墙体遮挡构件、空调室外机遮挡栏栅等。且该结构符合现有建筑构件力学／结构等标准，实现建筑构件和聚热板的功能合二为一，替代现有建筑构件，实现建筑节能技术应用的同时减少不必要的成本。且在不进行大幅工艺改动的情况下，可针对不同建筑安装位置的实际情况进行模块化定制生产。

所述构件外框架8可加工为具有和建筑物直接对接的结构，也可以其他方法或连接件间接和建筑物对接。

所述整体构件的外观可通过调整热能转换模块之间的连接方法，组和成直线、曲线、折线等，适应不同的建筑实情。

需要说明的是，在占相同楼房面积情况下，该热能转换模块组件组成的建筑一体化构件作为聚热板时和原聚热板的实际聚热面积对比：

假定：安装聚热板的楼面面积都是1平方米。

新型单个聚热板模块1为长100cm／宽15cm，在整体聚热板上单个聚热板模块之间间距为5cm，单个聚热板模块和框架8之间的夹角为45度。

则：

新型聚热板可安装的聚热板模块的数量为100cm／5cm-1=19块。

可接受阳光辐射面积为1平方米.

总聚热面面积为2×19×100cm×15cm=2×2.85=5.7(平方米)。

而现太阳能异聚态聚热板的接受阳光辐射面积为1平方米。

总聚热面面积为1平方米×2=2平方米(双面可聚热).

而平板太阳能或真空管太阳能可接受阳光辐射面积则均小于1平方米，无阳光照射则无聚热效果。

有以上计算可知在占面面积相同的情况下，新型热能转换模块组件形成的聚热板可大大提高实际的聚热面积，提高其工作效率，进而提升节能效果并可实现建筑物取暖聚热面的技术要求。

参见图6至图8，该热能转换模块组件组成的建筑一体化构件作为下板型集热板时，平板型集热板与阳台栏杆的连接：

(1)平板型集热板模块与栏杆集成为一体时，平板型集热板模块也是栏杆立柱的构件，其高度尺寸与楼房栏杆的尺寸、强度等符合栏杆有关强制标准。

(2)平板型集热板模块与栏杆扶手成一定角度安装，有利于增加平板型集热板受阳光辐射面积。

(3)为保证平板型集热板模块安装后的安全和美观性，平板型集热板模块的工质连接管路或和外框架的固定部分均可用盖板保护或装饰。

(4)平板型集热板模块与栏杆立柱的联接可采取螺栓、铆接等多种方式。

(5)与建筑物基础的连接与普通阳台栏杆方式类似，但强度有所增强。

(6)平板型集热板模块与栏杆的集成可形成直线、曲线、折线等多种形式，具有与建筑物一体化的柔性连接性能。

(7)整体安装可呈现下部向建筑物外侧倾斜一定角度，有利于平板型集热板模块吸收阳光能量。

(8)平板型集热板模块的组合方式是串联或并联方式在改变和护栏的组合工艺后均可实现这种组合方式。

参见图9至图11，为折线形热能转换模块与栏杆的连接。

本实用新型是一种可模块化生产且具蒸发器／冷凝器／太阳能光热吸聚功效的建筑一体化构件，具有吸收太阳能／空气能／风能／雨能等多族能量的功效，同时具有空调冷凝器的散热功效，同时还具有可根据建筑安装位置的实际尺寸及按功率计算所需的热能转换模块数量灵活组装，又可替代建筑部分墙体外立面构件的优点。

同时该实用新型将可能有效增加工作主机蒸发／冷凝器和外界的接触面积，同时可利用大自然中的太阳辐射／风能／雨能等自然能源，将对工作主机的节能效率的提升起到很大的作用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进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)

1.一种模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，包括若干个具有工质进出口的热能转换模块组件，所述的热能转换模块组件设置有工质流通通道，热能转换模块组件的外表面设有太阳能吸热涂层，若干个热能转换模块组件相互之间通过管路连通。 

2.根据权利要求1所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，所述的热能转换模块组件的工质进出口设置在同端。 

3.根据权利要求2所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，若干个热能转换模块组件同端的工质进口分别与工质输入管路上开设的多个工质输入管路出口连接口相连通，工质输入管路进口输入工质，若干个热能转换模块组件同端的工质出口分别与工质输出管路上开设的多个工质输出管路进口连接口相连通，工质输出管路出口输出工质。 

4.根据权利要求2所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，若干个热能转换模块组件同端的工质进出口依次通过连接管串联连通，第一个热能转换模块组件的工质进口输入工质，最后一个热能转换模块组件的工质出口输出工质。 

5.根据权利要求1所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，所述的热能转换模块组件的工质进出口设置在异端。 

6.根据权利要求5所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，若干个热能转换模块组件工质进口分别与工质输入管路上开设的多个工质输入管路出口连接口相连通，工质输入管路进口输入工质，若干个热能转换模块组件异端的工质出口分别与工质输出管路上开设的多个工质输出管路进口连接口相连通，工质输出管路出口输出工质。 

7.根据权利要求5所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，若干个热能转换模块组件的工质进出口依次通过连接管串联连通，第一个热能转换模块组件的工质进口输入工质，最后一个热能转 换模块组件的工质出口输出工质。 

8.根据权利要求1所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，若干个通过管路连通的热能转换模块组件外侧还设置有框架；所述热能转换模块组件和框架组装时产生的几何夹角范围为0-90度。 

9.根据权利要求1所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，热能转换模块组件形状为条状或方条形或异曲线条形或折线形；相邻两个热能转换模块组件之间的几何夹角为0-90度。 

10.根据权利要求1所述的模块化且能和外界进行能量交换的建筑一体化构件，其特征在于，所述的热能转换模块组件为单个小聚热板、蒸发器或冷凝器。