CN208687831U - 热导恒温建筑材料单元及建筑系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了热导恒温建筑材料单元及建筑系统。热导恒温建筑材料单元包括集热层、保温层和能量交换管路，所述集热层用于收集能量，所述保温层用于对所述能量交换管路进行保温，所述能量交换管路用于供导热介质流动以进行热交换，所述能量交换管路由导热材料制成，所述能量交换管路埋在所述保温层中，所述保温层与所述能量交换管路凝固成一体；所述热导恒温建筑材料单元的形状包括块状、板状或管状。所述建筑系统包括热能存储装置和所述热导恒温建筑材料单元。本实用新型可应用于各种场合，比如民用建筑、工业环保保温建筑、住房、实验室、民用航空航天、民用军事建筑哨所等，可实现快速连接和建设。

Description

热导恒温建筑材料单元及建筑系统

技术领域

本实用新型涉及新能源技术、建筑材料领域，特别涉及热导恒温建筑材料单元及智能建筑系统。

背景技术

人类世代以物产富饶的地区作为生活区域，或以山洞作为栖息地。多以土木建筑或砖瓦材料来建立房屋。这样的材料无法同时实现环保保温和恒温。特别是像草原地区、无人区或北方寒冷地区的房屋，如果要实现环保保温和恒温非常困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的建筑材料无法同时实现环保保温和恒温的技术问题，提出热导恒温建筑材料单元及光波环保恒温建筑系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

热导恒温建筑材料单元，包括集热层、保温层和能量交换管路，所述集热层用于收集能量，所述保温层用于对所述能量交换管路进行保温，所述能量交换管路用于供导热介质流动以进行热交换，所述能量交换管路由导热材料制成，所述能量交换管路埋在所述保温层中，所述保温层与所述能量交换管路凝固成一体；所述热导恒温建筑材料单元的形状包括块状、板状或管状。

在一些优选的实施方式中,所述保温层的材料包括砂石、玻璃、矿物、宝石、天外陨石、尾矿、炼钢渣、道渣中的至少一者。

在一些优选的实施方式中,所述导热介质为导热液体或导热气体；所述导热材料形成所述能量交换管路的连接方式包括焊接、熔接或者胶接。

在一些优选的实施方式中,所述热导恒温建筑材料单元上设有连接部和连接口，所述连接部用于与设置在另一个所述热导恒温建筑材料单元上的连接口连接，所述连接口用于与设置在另一个所述热导恒温建筑材料单元上的连接部连接；所述连接部与所述连接口通过传导能量材料实现密封连接。

在进一步优选的实施方式中，所述连接部与所述连接口的重合部填充有超导材料以减少传递能量损失。

在另一方面，本实用新型提供光波环保恒温建筑系统，包括热能存储装置和上述的热导恒温建筑材料单元，所述热能存储装置用于存储所述热导恒温建筑材料单元收集的能量。

在一些优选的实施方式中,所述热能存储装置设有储热介质，所述储热介质的具体形式包括水、油、熔融盐类、相变材料、传导能量材料。

在一些优选的实施方式中，还包括用于冷热交换的压缩机和蒸发器，所述热导恒温建筑材料单元的能量交换管路和所述蒸发器均与所述压缩机连接；所述压缩机在工作的过程中可循环实现能量的储存和释放。

在一些优选的实施方式中,还包括供水装置和太阳能发电装置，所述供水装置用于向所述热导恒温建筑材料单元供水以使水被加热，所述太阳能发电装置可利用太阳能进行发电。

在一些优选的实施方式中,还包括外部和底部，所述外部与所述底部连接，所述外部和所述底部均主要设有所述热导恒温建筑材料单元，所述外部与所述底部之间可相互传递能量；所述外部包括顶部和侧部，所述顶部与所述侧部连接，所述顶部与所述侧部之间可相互传递能量；从而实现能量的储存和释放。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果有：

能量交换管路埋在保温层中，保温层与能量交换管路凝固成一体，使得能量交换管路的外部包覆有保温材料，可提高保温和恒温效果，且使得整体结构紧凑、牢固，适用于作为建筑材料，比如作为砌块或墙体。

附图说明

图1为本实用新型的光波环保恒温建筑系统的结构示意图；

图2为本实用新型的光波环保恒温建筑系统的一种变型方式的结构示意图；

图3为本实用新型的光波环保恒温建筑系统的另一种变型方式的结构示意图；

图4为本实用新型的热导恒温建筑材料单元的结构示意图；

图5为本实用新型的热导恒温建筑材料单元的剖面图；

图6为本实用新型的热导恒温建筑材料单元的一种应用场景的示意图；

图7为本实用新型的光波环保恒温建筑系统的另一种应用场景的示意图；

图8为本实用新型的多个热导恒温建筑材料单元相互连接的示意图；

图9为本实用新型的多个热导恒温建筑材料单元的连接处的内部结构示意图。

具体实施方式

参考图1至图7，以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参考图1，光波环保恒温建筑系统包括外部1和底部2，外部1与底部2连接以形成各种形状，比如立方体、长方体、球体或者不规则形状。外部1和底部2均主要设有热导恒温建筑材料单元3。也就是说，外部1和底部2的整体结构可以全部是由热导恒温建筑材料单元3连接而成，也可以是除了热导恒温建筑材料单元3之外还包括一些连接结构，比如紧固件或者支架或者地基。热导恒温建筑材料单元3用于收集能量，如此，外部1和底部2均有可能会收集到热量；特别的，底部2还可收集到地热。

参考图4，热导恒温建筑材料单元3包括集热层31、保温层32和能量交换管路33。热导恒温建筑材料单元3的形状可以为块状、板状、或管状，任何形状的热导恒温建筑材料单元3都落在本实用新型的保护范围内。

集热层31用于收集热量，集热层31可以是集热板或者是涂层，只要能收集能量比如太阳光的热量即可。

保温层32用于对能量交换管路33进行保温。保温层32可以采用现有的材料，可以是有机材料或者无机材料，比如砂石、玻璃、矿物、宝石、天外陨石、尾矿、炼钢渣、道渣、岩棉、玻璃棉、聚氨酯、聚苯乙烯等。保温层32对能量交换管路33进行保温的一种方式是让能量交换管路33位于集热层31和保温层32之间。

能量交换管路33用于供导热介质流动，且至少有一部分能量交换管路33是供导热介质流动的。导热介质为导热液体或导热气体。能量交换管路33由导热材料制成，比如陶瓷、铝、铜、银，其连接方式可以是焊接、熔接或者胶接，任何近似连接方法及工艺都落在本实用新型的保护范围之内。特别的，能量交换管路33为铜管，其不仅具有良好的导热性能，成本也低。能量交换管路33设有流体入口331和流体出口332。

当然，热导恒温建筑材料单元3还可以包括外框34和设置于集热层31之上的保护层35。外框34由铝合金制作而成，在减轻热导恒温建筑材料单元3的重量的同时还可提高强度。保护层35可采用透光玻璃板。

太阳光波传播到集热层31上，集热层31将太阳光波的热量收集在热导恒温建筑材料单元3的内部，热量传递给能量交换管路33，使得能量交换管路33的温度产生变化，导热介质从流体入口331进入能量交换管路33中吸收热量，然后从流体出口332中流出，保温层32则对能量交换管路33进行保温，防止热量流失。

外部1与底部2之间可相互传递热量，其实现方式可以是：将外部1产生的热量通过管道集中输送到底部2，或者将底部2产生的热量通过管道集中输送到外部1；使导热介质在外部1的热导恒温建筑材料单元3与底部2的热导恒温建筑材料单元3之间流动，比如一个热导恒温建筑材料单元3的流体出口332可以和另一个热导恒温建筑材料单元3的流体入口331连接。

根据上述可知，由于外部1和底部2均主要设有可以收集能量的热导恒温建筑材料单元3，且外部1与底部2之间可相互传递能量，如此，可将太阳光波的热量收集起来并传递到其它地方，从而实现保温和恒温。比如：在寒冷的环境下，太阳照射在外部1，外部1对热量进行收集并通过导热介质传递给底部2保温，热量在外部1和底部2之间循环，实现保温循环，或者将热量传递到建筑物的内部作为暖气，使得建筑物内部的温度得到调节；在炎热的环境下，太阳照射在外部1，外部1对热量进行收集，底部2也对热量进行收集，通过导热介质将外部1和底部2收集到的热量传递到其它地方，从而使得建筑物的内部保持凉爽，实现恒温。在本实用新型中，热导恒温建筑材料单元3不仅用于收集热量，还用于实现保温和恒温，其采用的是太阳能，具有环保的优点。

参考图1，外部1还可以包括顶部11和侧部12，顶部11与侧部12连接，顶部11可作为屋顶，侧部12可作为建筑物的墙体。顶部11和侧部12均主要设有热导恒温建筑材料单元3。同样的，顶部11与侧部12之间有光及热的吸收和能量交换，实现能量的储存和释放，产生的电热可辅助恒温、恒湿并实现保暖。

本实用新型还可以这样实现：

集热层31和保温层32按重量比均包括如下组分：69％至71％的金刚石颗粒、14％至16％的炭黑颗粒、9％至11％的水泥和4％至6％的黏合剂。优选采用70％的金刚石颗粒、15％的炭黑颗粒、10％的水泥和5％的黏合剂。金刚石颗粒为耐温在5500℃以上的蓄能金刚石，比如取自地壳下1000米深层的金刚石。金刚石颗粒和炭黑颗粒的颗粒尺寸可以为1微米至5000微米。黏合剂也就是胶水，用于将金刚石颗粒和炭黑颗粒黏合在一起。水泥则用于成形。按上述重量百分比将取自地壳下1000米深层的耐温5500℃且直径小于5000微米的蓄能金刚石微粉颗粒、炭黑颗粒、水泥和黏合剂混合在一起，形成板状或者块状，从而得到集热层31和保温层32。这样得到的集热层31表面布满光波微结构，有利于集热，是获得热量的源头。

集热层31和保温层32的组分(原材料)可以有其它变化，例如另外加入砂石、玻璃、矿物、宝石、天外陨石、尾矿、炼钢渣、道渣、无机和有机材料的颗粒、粉尘等，这都属于本实用新型的保护范围。

参考图5，能量交换管路33埋在保温层32中，保温层32与能量交换管路33凝固成一体，使得能量交换管路33的外部包覆有保温材料，可提高保温和恒温效果，且使得整体结构紧凑，适用于作为建筑材料。比如将保温层32和能量交换管路33一起浇筑，从而使得能量交换管路33的外部包覆有金刚石颗粒和碳粉粘接的混合保温材料，可提升热导恒温建筑材料单元3的强度和刚性，且使得热导恒温建筑材料单元3非常轻便。

参考图5，在集热层31和保温层32中，炭黑吸收热量并将热量传递给与其黏合在一起的金刚石，金刚石可耐5500℃的温度，可吸收大量的热量。金刚石吸收热量之后缓慢释放热量给埋在保温层32中的能量交换管路33，可进一步增强保温和恒温效果。现有的平板太阳能集热器采用铝阳极氧化涂层作为集热层、采用岩棉作为保温层，且能量交换管路位于保温层的表面之上(本实用新型的能量交换管路33埋在保温层32中)，其余部件与本实用新型的相同，在大小相同、太阳光照射条件也相同的情况下，本实用新型的热导恒温建筑材料单元3的热效率比现有的平板太阳能集热器高出至少十五个百分点。

两个热导恒温建筑材料单元3之间采用可拆卸连接，比如通过紧固件或者卡扣连接，多个热导恒温建筑材料单元3连接在一起形成组合，组合之间采用可拆卸连接，使得外部1和底部1可拆卸，从而方便拆卸和移动。进一步的，参考图4，热导恒温建筑材料单元3上设有连接部301和连接口302，连接部301和连接口302可以为能量交换管路33上的一部分，两个热导恒温建筑材料单元3之间通过连接部301和连接口302连接；即，一个热导恒温建筑材料单元3上的连接部301与设置在另一个热导恒温建筑材料单元3上的连接口302连接，连接口302则与设置在另一个热导恒温建筑材料单元3上的连接部302连接。示例的，参考图8和图9，连接部301和连接口302均突出于热导恒温建筑材料单元3，比如均突出一厘米，密封的连接部301设置在左边，凹陷的连接口302设置在右边，连接部301可插入另一个热导恒温建筑材料单元3的连接口302中。如此可实现快速连接和建设，方便安装和拆卸。连接部301与连接口302通过传导能量材料实现密封连接，传导能量材料可以是硅胶。连接口302与连接部301的重合部填充超导材料，以最大化减少材料加长时的传递能量损失。

本实用新型还可以这样实现：

参考图2，光波环保恒温建筑系统还包括热能存储装置4，热能存储装置4用于存储热导恒温建筑材料单元3收集的热量。热能存储装置4设有储热介质，储热介质的具体形式包括水、油、熔融盐类、相变材料和传导能量材料。热能存储装置4可设置于地下，对热导恒温建筑材料单元3多余的热能源进行存储，可在后续输出用于供暖或者发电。

参考图3，光波环保恒温建筑系统还包括压缩机5和蒸发器6，热导恒温建筑材料单元3的能量交换管路33和蒸发器6均与压缩机5连接，从而形成空调系统。设有热导恒温建筑材料单元3的外部1和底部2作为空调系统的室外机，也即冷凝器。如此，可对建筑物的内部温度做进一步的调节，方便使用且环保。压缩机5在工作的过程中可循环实现能量的储存和释放。

参考图6，光波环保恒温建筑系统还包括供水装置7，供水装置7用于向热导恒温建筑材料单元3供水以使水被加热。水在热导恒温建筑材料单元3的能量交换管路33中流动，带走热量，使得温度升高。如此，可实现热水的供给。供水装置7包括储水器71和泵站72，泵站72用于将储水器71中的水送至热导恒温建筑材料单元3，储水器71设有冷水进口711、热水出口712、下循环口713和上循环口714，冷水进口711用于进冷水，热水出口712用于与热水使用设备连接，下循环口713通过泵站72与流体入口331连接以将水送至热导恒温建筑材料单元3，上循环口714用于与热导恒温建筑材料单元3的流体出口332连接。还可以设置控制器73，用于对泵站72进行智能控制，实现自动将水送至热导恒温建筑材料单元3。还可设置空气集热器74，用于收集储水器71中的热量，空气集热器74与控制器73连接；控制器73控制空气集热器74对热量的收集和释放。

光波环保恒温建筑系统还包括太阳能发电装置(图中未示出)。太阳能发电装置采用太阳能电池板进行发电，如此，使得建筑物可同时实现热量和电能的供给，也即实现热水和电力的联合供给。

本实用新型可应用于各种场合，比如民用建筑、工业环保保温建筑、住房、实验室、民用航空航天、民用军事建筑哨所、民用备战防空或防御装置、智能家居等，可在寒冷及高温炎热地区使用。光波环保恒温建筑系统是新型环保、保温、节能的智能化建筑，可替代烧煤取暖的生活方式，是人类现代居住的福音。

热导恒温建筑材料单元3既可产生蒸汽，又作为传导温度和保温的载体，与可收集地热的地板也即底部2相连，可实现保温循环，形成一个恒温及保温整体，是具有高刚性且非常轻便的材料，还可实现快速连接。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.热导恒温建筑材料单元，其特征在于：包括集热层、保温层和能量交换管路，所述集热层用于收集能量，所述保温层用于对所述能量交换管路进行保温，所述能量交换管路用于供导热介质流动以进行热交换，所述能量交换管路由导热材料制成，所述能量交换管路埋在所述保温层中，所述保温层与所述能量交换管路凝固成一体；所述热导恒温建筑材料单元的形状包括块状、板状或管状。

2.根据权利要求1所述的热导恒温建筑材料单元，其特征在于：所述保温层的材料包括砂石、玻璃、矿物、宝石、天外陨石、尾矿、炼钢渣、道渣中的至少一者。

3.根据权利要求1或2所述的热导恒温建筑材料单元，其特征在于：所述导热介质为导热液体或导热气体；所述导热材料形成所述能量交换管路的连接方式包括焊接、熔接或者胶接。

4.根据权利要求1所述的热导恒温建筑材料单元，其特征在于：所述热导恒温建筑材料单元上设有连接部和连接口，所述连接部用于与设置在另一个所述热导恒温建筑材料单元上的连接口连接，所述连接口用于与设置在另一个所述热导恒温建筑材料单元上的连接部连接；所述连接部与所述连接口通过传导能量材料实现密封连接。

5.根据权利要求4所述的热导恒温建筑材料单元，其特征在于：所述连接部与所述连接口的重合部填充有超导材料以减少传递能量损失。

6.光波环保恒温建筑系统，其特征在于：包括热能存储装置和根据权利要求1至5任一项所述的热导恒温建筑材料单元，所述热能存储装置用于存储所述热导恒温建筑材料单元收集的能量。

7.根据权利要求6所述的光波环保恒温建筑系统，其特征在于：所述热能存储装置设有储热介质，所述储热介质的具体形式包括水、油、熔融盐类、相变材料、传导能量材料。

8.根据权利要求6或7所述的光波环保恒温建筑系统，其特征在于：还包括用于冷热交换的压缩机和蒸发器，所述热导恒温建筑材料单元的能量交换管路和所述蒸发器均与所述压缩机连接；所述压缩机在工作的过程中可循环实现能量的储存和释放。

9.根据权利要求6所述的光波环保恒温建筑系统，其特征在于：还包括供水装置和太阳能发电装置，所述供水装置用于向所述热导恒温建筑材料单元供水以使水被加热，所述太阳能发电装置可利用太阳能进行发电。

10.根据权利要求6所述的光波环保恒温建筑系统，其特征在于：还包括外部和底部，所述外部与所述底部连接，所述外部和所述底部均主要设有所述热导恒温建筑材料单元，所述外部与所述底部之间可相互传递能量；所述外部包括顶部和侧部，所述顶部与所述侧部连接，所述顶部与所述侧部之间可相互传递能量；从而实现能量的储存和释放。