CN208075225U - 一种向日集热强化通风装置 - Google Patents

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任志刚
刘道儒
宋哲
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Abstract

本实用新型提供一种向日集热强化通风装置，包括烟囱主体、烟囱底座和顶部风帽，烟囱主体为向阳倾斜的斜圆立柱，烟囱主体底部与建筑物顶面之间通过活动转轴底座固定，烟囱主体顶部设有风帽转轴底座，上方设置球形风帽，烟囱主体内部腔体与室内空间之间通道通过风阀A控制开合，球形风帽内部与烟囱主体内部腔体之间通道通过风阀B控制开合，烟囱主体外侧设有弧形太阳能集热槽，烟囱主体中部设有换热集热板。本实用新型基于自然通风中的热压通风以及传热中的对流换热原理，通过凹面的反射聚焦提高通风装置换热温度，通过金属丝提高通风装置内的对流换热效率，将两者结合有效提高太阳能的利用效率，强化建筑物的自然通风，提高居住环境的舒适性。

Description

一种向日集热强化通风装置
技术领域
本实用信息属于建筑节能与太阳能利用领域，具体涉及一种向日集热型强化通风装置。
背景技术
作为一种被动式节能技术，传统太阳能烟囱仍有许多不足之处。传统太阳能烟囱一般通过太阳辐射透过透明盖板后在蓄热层被吸收，蓄热层温度(一般也不超过100℃)升高，进而加热烟囱中的空气以提高自然通风的热压，强化自然通风，在烟囱出口处设置风帽防止气流倒灌。同时，随着蓄热层温度的升高，大量热量通过蓄热层与空气对流换热散失到空气中，导致烟囱内温度低于理想值，在某些极端的自然条件下，使用这种方式可使烟囱中空气温度达到50-60℃，但在夏季常规状况下，烟囱内温度一般为40-50℃，而自然通风下的室内可接受温度达到30℃，10-20℃温差产生的热压无法满足自然通风和舒适性要求。
结合物理学中的凹面镜聚焦原理，进行文献查阅，存在太阳能蒸汽热气流发电这种设备，主要通过凹面镜聚焦将太阳辐射聚集提高其功率密度进而加热水使之成为蒸汽推动轮机发电。常使用的太阳能聚焦系统有槽式、碟式和塔式三种。该类结构利用凹面反射聚焦原理，能较好的利用太阳能，因此结合现有太阳能烟囱存在的不足之处结合凹面反射聚焦原理，本实用新型拟设计一种向日集热型强化通风装置，充分利用太阳能的同时增强换热效果。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种向日集热强化通风装置，包括烟囱主体、烟囱底座和顶部风帽，其特征在于：所述烟囱主体为向阳倾斜的斜圆立柱，烟囱主体底部与建筑物顶面之间通过活动转轴底座固定，烟囱主体顶部设有风帽转轴底座，上方设置球形风帽，所述烟囱主体内部腔体与室内空间之间通道通过风阀A控制开合，球形风帽内部与烟囱主体内部腔体之间通道通过风阀B控制开合，所述烟囱主体外侧设有弧形太阳能集热槽，槽体内凹弧面向阳，所述烟囱主体中部设有换热集热板。
所述太阳能集热槽包括内侧集热槽体和外侧反射涂层面，太阳能集热槽与烟囱主体外侧通过螺栓螺母连接固定。
所述烟囱主体包括两个相对设置的弧形槽式AR镀膜玻璃A和AR镀膜玻璃B，两组AR镀膜玻璃之间通过透明玻璃槽嵌合连接固定，一起组成斜立柱式烟囱主体。
所述换热集热板包括中部高透玻璃、和设置在高透玻璃两侧的散热金属丝和单侧辐射吸收涂层。
所述散热金属丝为在换热集热板迎辐射面上等距铺设的若干散热铜丝。
所述单侧辐射吸收涂层为氧化锆涂层。
所述换热集热板两侧通过螺栓烟囱主体中部两侧透明玻璃连接，实现换热集热板在烟囱主体内的固定。
所述活动转轴底座由逻辑电路控制，保证烟囱主体始终向阳，最大限度提高太阳能采集需求，对于特定的地区，太阳高度角和日轨可确定，通过逻辑电路可控制烟囱主体按需求转向到向阳角度。
本实用新型具有如下优点：
本实用新型解决了传统被动式太阳能通风设备集热温度不高、通风效率差的问题，做到太阳能即时、就地的高效利用，同时可以满足不同需求下用户对设备的控制要求，满足个性化通风的需求。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为AR镀膜玻璃结构示意图；
图3为本实用新型中太阳能集热槽结构示意图；
图4为实用新型中换热板结构示意图；
其中：1.AR镀膜玻璃A，2.活动转轴底座，3.风阀A，4.风阀B，5.AR镀膜玻璃B，6.球形风帽，7.太阳能集热槽，7-1.集热槽体，7-2.反射涂层面，7-3.绝热层，8.风帽转轴底座，9.气流入口，10.换热集热板，10-1.散热金属丝，10-2.高透玻璃，10-3.单侧辐射吸收涂层。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明，如图1-4所示，一种向日集热强化通风装置，包括烟囱主体、烟囱底座和顶部风帽，烟囱主体为向阳倾斜的斜圆立柱，烟囱主体底部与建筑物顶面之间通过活动转轴底座2固定，烟囱主体顶部设有风帽转轴底座8，上方设置球形风帽6，所述烟囱主体内部腔体与室内空间之间通道通过风阀A3控制开合，球形风帽6内部与烟囱主体内部腔体之间通道通过风阀B4控制开合，所述烟囱主体外侧设有弧形太阳能集热槽7，槽体内凹弧面向阳，所述烟囱主体中部设有换热集热板10。
太阳能集热槽7包括内侧集热槽体7-1和外侧反射涂层面7-2，太阳能集热槽7与烟囱主体外侧通过螺栓螺母连接固定。
烟囱主体包括两个相对设置的弧形槽式AR镀膜玻璃A1和AR镀膜玻璃B5，两组AR镀膜玻璃之间通过透明玻璃槽嵌合连接固定，一起组成斜立柱式烟囱主体。
换热集热板10包括中部高透玻璃10-2、和设置在高透玻璃两侧的散热金属丝10-1和单侧辐射吸收涂层10-3。散热金属丝10-1为在换热集热板迎辐射面上等距铺设的若干散热铜丝。单侧辐射吸收涂层10-3为氧化锆涂层。换热集热板10两侧通过螺栓烟囱主体中部两侧透明玻璃连接，实现换热集热板10在烟囱主体内的固定。
活动转轴底座2由逻辑电路控制，保证烟囱主体始终向阳，最大限度提高太阳能采集需求，对于特定的地区，太阳高度角和日轨可确定，通过逻辑电路可控制烟囱主体按需求转向到向阳角度。
本实用新型结合凹面反射聚焦与对流换热强化原理，提出一种向日型集热通风强化装置，与传统太阳能烟囱不同，新型通风器在烟囱主体两侧为AR镀膜玻璃，实现太阳辐射96％的透过(玻璃对太阳辐射的吸收不计)；底部活动转轴底座受逻辑电路控制以保持烟囱最佳的朝向；球型风帽6保证装置内的上升气流顺利流出；太阳能集热槽7聚集太阳能辐射，提高换热温度；风帽转轴底座8保证风帽的转动；换热集热板10由散热金属丝、高透玻璃和单侧辐射吸收涂层组成，散热金属丝于迎辐射面，单侧吸收涂层于迎集热槽面。太阳辐射通过AR镀膜玻璃A 1、AR镀膜玻璃B 5的迎辐射面射入太阳能集热槽7，通过槽式集热将太阳能聚焦在换热集热板10的单侧吸收涂层上，涂层吸收侧表面能量密度变大，温度急剧上升，进而使换热集热板10整体温度上升，其温度可达到100℃以上，高透玻璃两面(一面高温涂层，一面金属散热丝)均可与空气进行对流换热，提高换热效率，装置内空气温度升高，进一步强化自然通风。在夏季，风阀A3和风阀B4同时开启实现自然通风，降低建筑能耗；冬季开启风阀A3，关闭风阀B4，将装置整体作为建筑的一个集热器；过渡季节，用户可根据实际需求控制风阀开启程度以满足通风需求。
常规情况下，在太阳辐射强度较大时，气温也较高，此时太阳能烟囱的工作效率较高，对于非空调建筑，对自然通风的需求量会也较大；在太阳辐射强度较低时，气温较低，太阳能烟囱的效率较低，对于自然通风的需求降低，所以自然条件对太阳能烟囱的影响很小。
大部分情况下，用户不需要对设备进行操作；当用户需要个性化通风时，可以通过逻辑电路控制设备以改变通风量，具有很好的节能效果；因结构简单、操作简便以及调控范围大，其可使用范围也十分广泛，可用于各种类型的空间：单层居住建筑可将通风器置于楼顶，高层的居住建筑可将通风器设置在建筑立面，配置辅助风管，在风帽的作用下结合风压可以更好地实现通风，大型工业厂房可将通风器置于厂房顶棚，根据实际需求，在通风需求量大的部位提高设备的安装密度，也可应用于塑料蔬菜大棚和仓库等有通风需求的使用空间，使用范围很广。
本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (8)

1.一种向日集热强化通风装置，包括烟囱主体、烟囱底座和顶部风帽，其特征在于：所述烟囱主体为向阳倾斜的斜圆立柱，烟囱主体底部与建筑物顶面之间通过活动转轴底座固定，烟囱主体顶部设有风帽转轴底座，上方设置球形风帽，所述烟囱主体内部腔体与室内空间之间通道通过风阀A控制开合，球形风帽内部与烟囱主体内部腔体之间通道通过风阀B控制开合，所述烟囱主体外侧设有弧形太阳能集热槽，槽体内凹弧面向阳，所述烟囱主体中部设有换热集热板。
2.如权利要求1所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述太阳能集热槽包括内侧集热槽体和外侧反射涂层面，太阳能集热槽与烟囱主体外侧通过螺栓螺母连接固定。
3.如权利要求1所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述烟囱主体包括两个相对设置的弧形槽式AR镀膜玻璃A和AR镀膜玻璃B，两组AR镀膜玻璃之间通过透明玻璃槽嵌合连接固定，一起组成斜立柱式烟囱主体。
4.如权利要求1所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述换热集热板包括中部高透玻璃、和设置在高透玻璃两侧的散热金属丝和单侧辐射吸收涂层。
5.如权利要求4所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述散热金属丝为在换热集热板迎辐射面上等距铺设的若干散热铜丝。
6.如权利要求4所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述单侧辐射吸收涂层为氧化锆涂层。
7.如权利要求1所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述换热集热板两侧通过螺栓烟囱主体中部两侧透明玻璃连接，实现换热集热板在烟囱主体内的固定。
8.如权利要求1所述的一种向日集热强化通风装置，其特征在于：所述活动转轴底座由逻辑电路控制，保证烟囱主体始终向阳。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109944738A (zh) * 2019-04-11 2019-06-28 西华大学 垂直轴风力系统
CN110094813A (zh) * 2019-05-28 2019-08-06 浙江工业大学 一种可变式太阳能空气净化器

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