CN211200699U - 一种节能组合式被动房结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能组合式被动房结构，接受日光照射强的墙体为改进的特朗勃墙体，改进的特朗勃墙体由外至内依次由透明墙面、空气夹层、第一集热板、保温隔热层、相变材料填充层和结构墙体构成，第一集热板、保温隔热层、相变材料填充层和结构墙体构成的墙体上设有连通室内空间和空气夹层的第一室内通风口、第二室内通风口，透明墙面的上部设有室外出风口，与改进的特朗勃墙体相对的墙体上设有侧窗，房屋的顶部设置有阳光间，阳光间通过调温管道与室内空间连通。本实用新型将改进的特朗勃墙体与阳光间相互配合，充分利用太阳能，节能减排，提高对不同气候环境的调节适应性，调节室内至宜居环境，提高舒适性，实用性高。

Description

一种节能组合式被动房结构

技术领域

本实用新型属于被动式房屋建筑技术领域，涉及一种节能组合式被动房结构。

背景技术

当下，能源形势严峻，建筑耗能居高不下，尤其是采暖耗能，被动式房屋建筑作为一种低能耗和高舒适度的建筑形式，受到广泛的推广和应用；而现有的被动房以及被动调温方式的调温范围有限，仅能满足某一季节的室内宜居温度，对不同气候环境的调节适应性欠佳，对于多变的室外温度、气候环境，不能做到灵活的调整，实际应用的价值较低。另一方面，现有被动式房屋建筑对太阳能的利用效率低，节能效果有待进一步提升。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种节能组合式被动房结构，对现有特朗勃墙体进行改进，具有集热、保温隔热、相变性能，改进的特朗勃墙体与阳光间相互配合，充分利用太阳能，节能减排，提高对不同气候环境的调节适应性，调节室内至宜居环境，提高舒适性，实用性高，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种节能组合式被动房结构，接受日光照射强的墙体为改进的特朗勃墙体，其他墙体为保温隔热墙体，改进的特朗勃墙体由外至内依次由透明墙面、空气夹层、第一集热板、保温隔热层、相变材料填充层和结构墙体构成，第一集热板、保温隔热层、相变材料填充层和结构墙体构成的墙体上设有连通室内空间和空气夹层的第一室内通风口、第二室内通风口，透明墙面的上部设有室外出风口，与改进的特朗勃墙体相对的墙体上设有侧窗，房屋的顶部设置有阳光间，阳光间通过调温管道与室内空间连通。

进一步的，所述墙体的顶部设置有平屋顶，坡屋顶设于平屋顶的上方，平屋顶包括持力保温层，阳光间以屋顶框架结构为骨架，持力保温层与屋顶框架结构的底部连接，阳光间内设有屋顶池和第二集热板，可伸缩保温盖板设于屋顶池的上方且与屋顶池的池面平行，可伸缩保温盖板与屋顶框架结构在水平方向上滑动连接，可伸缩保温盖板以伺服电机为驱动装置。

进一步的，所述第一室内通风口位于第二室内通风口的上方，室外出风口位于第一室内通风口的上方，第一室内通风口、第二室内通风口、室外出风口上均安装有电动控制门或手动控制门。

进一步的，所述坡屋顶包括两块倾斜设置的保温盖板，保温盖板通过推拉装置与屋顶框架结构连接，保温盖板由透明盖板和太阳能装置构成。

进一步的，所述太阳能装置为太阳能光伏装置或太阳能集热装置，太阳能光伏装置依次连接蓄电池、变压器、家庭供电系统，太阳能集热装置依次连接传热管、传热器、生活用水系统。

进一步的，所述推拉装置为安装于屋顶框架结构上的滚珠丝杠，滑轨与滚珠丝杠平行设置，滑轨安装于屋顶框架结构上，滚珠丝杠的螺母与保温盖板固定连接，丝杆与回转驱动装置连接。

进一步的，所述相变材料填充层的相变温度范围是15℃—30℃。

进一步的，所述调温管道为直径150mm-350mm的圆管管道，调温管道连通阳光间的一端为漏斗状，调温管道内壁涂有绝热涂料层。

进一步的，所述透明墙面、透明盖板均为Low-E玻璃，空气夹层的顶部设有百叶或卷帘，透明盖板的外侧设有百叶或卷帘。

进一步的，所述第一集热板、第二集热板均为镀有吸热涂层的铁板，吸热涂层的厚度为2-3mm。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型改进的特朗勃墙体具有集热、保温隔热、相变性能，与阳光间相互配合，通过组合式设计充分利用空间，提高太阳能的利用效率，有利于节能减排；通过第一室内通风口、第二室内通风口、调温管道共同调节室内温度，提高对不同气候环境的调节适应性，调节室内至宜居环境，提高舒适性。

2、增设室外出风口和侧窗，在夏季晚上，室外温度低时，通过与第一室内通风口配合，与对侧打开的侧窗形成空气循环，将室外的冷空气引入室内，提高调温能力；同时透明盖板的外侧、空气夹层的顶部均设有百叶或卷帘，可伸缩保温盖板，可推拉的保温盖板均有利于调温能力的提升；太阳能装置、屋顶池、第二集热板进一步提高了太阳能利用率；且能够充分利用空间。

3、本实用新型实用性强；对于建筑形式以及周围环境的要求不高，适用于不同气候区域的常见建筑形式，克服了现有被动房应用的局限性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例节能组合式被动房结构的三维示意图。

图2为本实用新型实施例仅剖墙体的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中墙体的剖面示意图。

图4为本实用新型实施例中坡屋顶的三维示意图。

图5为本实用新型实施例中平屋顶的三维示意图。

图6为本实用新型实施例中调温管道的结构示意图。

图7为本实用新型实施例中太阳能装置的结构框图。

图8a为本实用新型实施例冬季白天工作示意图。

图8b为本实用新型实施例冬季晚上工作示意图。

图8c为本实用新型实施例夏季白天工作示意图。

图8d为本实用新型实施例夏季晚上工作示意图。

图中，1.百叶或卷帘；2.保温盖板；3.透明墙面；4.改进的特朗勃墙体；5.空气夹层；6.推拉装置；7.透明盖板；8.太阳能装置，81.太阳能光伏装置，82.太阳能集热装置；9.坡屋顶；10.平屋顶；12.第一集热板；13.保温隔热层；14.相变材料填充层；15.结构墙体；16.第一室内通风口；17.第二室内通风口；18.持力保温层；19.屋顶池；20.调温管道；21.第二集热板；22.可伸缩保温盖板；23.保温隔热墙体；24.阳光间，25.蓄电池，26.变压器，27.家庭供电系统，28.传热管，29.传热器，30.生活用水系统，31.侧窗；32.屋顶框架结构；33.室外出风口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的结构，如图1-3所示，由于被动房主要依靠太阳能作为热源，根据太阳东升西落的规律，受到日光照射强的墙体为改进的特朗勃墙体4，其他墙体为保温隔热墙体23，以减少造价，避免不必要的浪费；改进的特朗勃墙体4由外至内依次由透明墙面3、空气夹层5、第一集热板12、保温隔热层13、相变材料填充层14和结构墙体15构成，第一集热板12、保温隔热层13、相变材料填充层14和结构墙体15构成的墙体上设有连通室内空间和空气夹层5的第一室内通风口16、第二室内通风口17，第一室内通风口16位于第二室内通风口17的上方；空气夹层5的宽度、高度以及空气夹层5与水平方向的夹角（0°-90°），可以根据实际气候环境建筑内部所需热量进行调节，例如：夹角、空气夹层5的宽度确定时，随着高度增加，升温效果显著；夹角、空气夹层5高度确定时，随着宽度的增加，升温效果由于夹杂着空气流量的影响故会先增加后减小；空气夹层5宽度、高度相同时，空气夹层5与水平面夹角越大，升温效果越差。墙体的顶部设置有平屋顶10，坡屋顶9设于平屋顶10的上方，坡屋顶9与平屋顶10构成三角形的阳光间24。

如图3所示，透明墙面3的上部设有室外出风口33，室外出风口33位于第一室内通风口16的上方，与改进的特朗勃墙体4相对的墙体上设有侧窗31，便于空气循环调整室内温度；第一室内通风口16、第二室内通风口17、室外出风口33上均安装有电动控制门或手动控制门，皆可以自动控制启闭或手动启闭。

如图4、5所示，阳光间24以屋顶框架结构32为骨架，平屋顶10包括持力保温层18，持力保温层18与屋顶框架结构32的底部连接，阳光间24内设有屋顶池19和第二集热板21，可伸缩保温盖板22设于屋顶池19的上方且与屋顶池19的池面平行，可伸缩保温盖板22与屋顶框架结构32在水平方向上滑动连接，可伸缩保温盖板22以伺服电机为驱动装置，结合直线导轨调节可伸缩保温盖板22的移动，进而实现对室温灵活精准的调节；持力保温层18既承接上部屋顶池19，又作为室内空间屋顶，起着分隔不同功能空间与控制屋顶池吸收室内热量的作用，故需要满足一定的荷载作用以及适中的导热系数，持力保温层18的材料可采用钢筋混凝土、钢结构或钢筋混凝土、钢结构与其他材料的组合等。

如图6所示，阳光间24通过调温管道20与室内空间连通，考虑通风阻力与安装以及冬季阳光间24热空气与室内冷空气循环，调温管道20为直径150mm-350mm的圆管管道；调温管道20的数量可以为1个、2个或更多，调温管道20连通阳光间24的一端为漏斗状，调温管道20内壁涂有绝热涂料层。

坡屋顶9包括两块倾斜设置的保温盖板2，保温盖板2通过推拉装置6与屋顶框架结构32连接，保温盖板2由透明盖板7和太阳能装置8构成，太阳能装置8为太阳能光伏装置81或太阳能集热装置82，其收集或转换的能量需结合生活实际，其布置如图7所示，太阳能光伏装置81依次连接蓄电池25、变压器26、家庭供电系统27，太阳能集热装置82依次连接传热管28、传热器29、生活用水系统30。

推拉装置6可以为安装于屋顶框架结构32上的滚珠丝杠，滚珠丝杠与滑轨平行设置构成行走装置，行走装置安装于屋顶框架结构32上，滚珠丝杠的螺母与保温盖板2的固定连接，保温盖板2与滑轨滑动连接，滚珠丝杠的丝杆与回转驱动装置连接，回转驱动装置采用步进电机，实现精准的推拉调控；推拉装置6于冬季处于密闭状态，于夏季处于拉伸状态，而这个过程由连接控制开关的步进电机精准驱动（具体控制为现有技术）。

透明墙面3、透明盖板7均为Low-E玻璃，透过短波较多且保温性能较好，汇聚热量，空气夹层5的顶部设有百叶或卷帘1，透明盖板7的外侧设有百叶或卷帘1，百叶或卷帘1可调节进光量；第一集热板12、第二集热板21为镀有吸热涂层的铁板，吸热涂层的厚度为2-3mm，以增加空气夹层5以及阳光间24对太阳能的利用率，增加相应空间内的空气温度，用于春、秋、冬季进一步汇聚热量，便于与室内空气实现对流交换，更好的使室内温度达到宜居状态；根据气候环境优选保温隔热层13为真空绝热板、硬泡聚氨板、挤塑聚苯板、酚醛板中的一种，结构墙体15为钢筋混凝土、砌体结构、钢结构中的一种，以使室内环境处于更加宜居状态。

相变材料填充层14为石蜡、结晶水合盐类、组合式相变材料中的一种，相变材料填充层14的相变温度范围是15℃—30℃，在温度较高时，相比于普通墙体平均温度约低0℃—10℃，实现融化吸热。

本实用新型实施例的工作原理：

冬季被动保温：

冬季白天，如图8a，打开透明盖板7外侧的百叶或卷帘1，阳光透过透明盖板7照射阳光间24、屋顶池19、第二集热板21，通过第二集热板21、屋顶池19蓄热并提高阳光间24内的空气温度，太阳能装置8将太阳能转化为热能或电能；收起空气夹层5顶部的百叶或卷帘1，第一集热板12加热空气夹层5；打开调温管道20，阳光间24内的热空气通过调温管道20传输至室内，打开第一室内通风口16、第二室内通风口17，第一室内通风口16位于第二室内通风口17的上方，热空气向上流动，冷空气向下流动，形成如图8a所示的空气流动循环，使得空气夹层5的热空气被动送入室内；不需要加设排气扇，节约能源；

冬季晚上，如图8b，关闭第一室内通风口16、第二室内通风口17，充分利用保温隔热层13隔热保温，与外界寒冷温度隔绝；持力保温层18导热系数相对较小，冬季夜间屋顶池19对于室内温度影响不大。

夏季被动降温：

夏季白天室外温度很高，如图8c，关闭侧窗31以及各通风口，关闭透明盖板7外侧的百叶或卷帘1，通过推拉装置6将保温盖板2下移，起到遮阳的效果，太阳能装置8将太阳能转化为热能或电能；放下空气夹层5顶部的百叶或卷帘1，通过保温隔热层13隔热，降低室外高温对室内温度的影响，相变材料填充层14在相变温度范围内融化吸热（包含1—3次相变过程），以降低室内温度。同时闭合可伸缩保温盖板22，屋顶池19利用水比热容大的特点吸收阳光间24的热量，降低对室内温度的影响。

夏季晚上，室外温度较低，如图8d，打开第一室内通风口16、室外出风口33以及侧窗31，关闭第二室内通风口17，由于夜间室外温度较室内温度低，故从室外流进的气体下沉，室内的气体上升并从第一室内通风口16流出，从而促进室内外空气流通，减少室内热量；不需要加设排气扇，节约能源；同时打开可伸缩保温盖板22，释放屋顶池19的热量于屋外。

在春秋两季，亦可实现室内宜居环境；根据气候环境，较寒冷时，收起空气夹层5顶部的百叶或卷帘1，第一集热板12加热空气夹层5，打开第一室内通风口16、第二室内通风口17，空气夹层5的热空气被动送入室内；打开透明盖板7外侧的百叶或卷帘1，打开可伸缩保温盖板22，通过第二集热板21、屋顶池19蓄热并提高阳光间24内的空气温度，打开调温管道20，阳光间24内的热空气通过调温管道20传输至室内。较热时，通过推拉装置6将保温盖板2下移，闭合可伸缩保温盖板22，拉下空气夹层5顶部的百叶或卷帘1，利用相变材料填充层14在相变温度范围内吸收室内热量，同时屋顶池19利用水比热容大的特点吸收热量，降低对室内温度的影响。

本实用新型可以实现冬季被动保温和夏季被动降温、以及春秋两季屋内宜居温度，具有较高的实用价值，弥补了现有被动房结构的不足。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种节能组合式被动房结构，其特征在于，接受日光照射强的墙体为改进的特朗勃墙体（4），其他墙体为保温隔热墙体（23），改进的特朗勃墙体（4）由外至内依次由透明墙面（3）、空气夹层（5）、第一集热板（12）、保温隔热层（13）、相变材料填充层（14）和结构墙体（15）构成，第一集热板（12）、保温隔热层（13）、相变材料填充层（14）和结构墙体（15）构成的墙体上设有连通室内空间和空气夹层（5）的第一室内通风口（16）、第二室内通风口（17），透明墙面（3）的上部设有室外出风口（33），与改进的特朗勃墙体（4）相对的墙体上设有侧窗（31），房屋的顶部设置有阳光间（24），阳光间（24）通过调温管道（20）与室内空间连通。

2.根据权利要求1所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述墙体的顶部设置有平屋顶（10），坡屋顶（9）设于平屋顶（10）的上方，平屋顶（10）包括持力保温层（18），阳光间（24）以屋顶框架结构（32）为骨架，持力保温层（18）与屋顶框架结构（32）的底部连接，阳光间（24）内设有屋顶池（19）和第二集热板（21），可伸缩保温盖板（22）设于屋顶池（19）的上方且与屋顶池（19）的池面平行，可伸缩保温盖板（22）与屋顶框架结构（32）在水平方向上滑动连接，可伸缩保温盖板（22）以伺服电机为驱动装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述第一室内通风口（16）位于第二室内通风口（17）的上方，室外出风口（33）位于第一室内通风口（16）的上方，第一室内通风口（16）、第二室内通风口（17）、室外出风口（33）上均安装有电动控制门或手动控制门。

4.根据权利要求2所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述坡屋顶（9）包括两块倾斜设置的保温盖板（2），保温盖板（2）通过推拉装置（6）与屋顶框架结构（32）连接，保温盖板（2）由透明盖板（7）和太阳能装置（8）构成。

5.根据权利要求4所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述太阳能装置（8）为太阳能光伏装置（81）或太阳能集热装置（82），太阳能光伏装置（81）依次连接蓄电池（25）、变压器（26）、家庭供电系统（27），太阳能集热装置（82）依次连接传热管（28）、传热器（29）、生活用水系统（30）。

6.根据权利要求4所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述推拉装置（6）为安装于屋顶框架结构（32）上的滚珠丝杠，滑轨与滚珠丝杠平行设置，滑轨安装于屋顶框架结构（32）上，滚珠丝杠的螺母与保温盖板（2）固定连接，丝杆与回转驱动装置连接。

7.根据权利要求1所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述相变材料填充层（14）的相变温度范围是15℃—30℃。

8.根据权利要求1所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述调温管道（20）为直径150mm-350mm的圆管管道，调温管道（20）连通阳光间（24）的一端为漏斗状，调温管道（20）内壁涂有绝热涂料层。

9.根据权利要求4所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述透明墙面（3）、透明盖板（7）均为Low-E玻璃，空气夹层（5）的顶部设有百叶或卷帘（1），透明盖板（7）的外侧设有百叶或卷帘（1）。

10.根据权利要求2所述的一种节能组合式被动房结构，其特征在于，所述第一集热板（12）、第二集热板（21）均为镀有吸热涂层的铁板，吸热涂层的厚度为2-3mm。

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