CN2639404Y - 功能建筑构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种功能建筑构件，属于建筑领域。它由透光面层、隔热保温层或透光面层、隔热保温层、贮热层组成，特点是构件内部还有一根以上的热管，热管的蒸发段置于隔热保温层中靠近透光面层处，热管的冷凝段置于隔热保温层背面、侧上方或贮热层内。采用该节能建筑构件建造建筑物的外墙或屋顶时，建筑构件内的热管可将所吸收的太阳能转换成热能通过热管的冷凝段将热量向室内散发，或通过传热部件将热量收集起来，或将热量贮存于贮热层内。该建筑构件节能效果显著，适合在高寒地区使用。

Description

功能建筑构件

所属技术领域

本实用新型属于建筑领域的一种功能建筑构件，特别是一种利用太阳能的功能建筑构件。

技术背景

随着世界经济的发展，建筑节能逐渐地被提到议事日程上来，现有的各种节能建筑构件，多是在建筑构件中加入保温材料，以增加其保温性能，这是一种被动式的节能，它只能减少室内热量向室外传播的量，不能将室外太阳能转化成热能用来提高室内的温度，节能效果不够高。在高寒地区使用它们建筑时，室内取暖必须采用大量的常规能源。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种主动利用太阳能的功能建筑构件，该功能建筑构件节能效果显著，在高寒地区使用时，该功能建筑构件所吸取的太阳能可供室内取暖用，并大幅度降低其他能源的耗用。

本实用新型所提供的功能建筑构件采用如下技术方案：技术方案之一：该功能建筑构件依次由透光面层和隔热保温层组成，特点是所述的构件中还有一根以上的热管，热管的蒸发段置于隔热保温层前靠近透光面层处，热管的冷凝段置于隔热保温层的背面。技术方案之二：该功能建筑构件依次由透光面层和隔热保温层组成，特点是所述的构件中还有一根以上的热管，热管的蒸发段置于隔热保温层前靠近透光面层处，热管的冷凝段与蒸发段之间的夹角为钝角，且冷凝段置于隔热保温层的侧上方。技术方案之三：该功能建筑构件依次由透光面层和隔热保温层组成，特点是所述的构件中还有一根以上的热管，热管的蒸发段置于隔热保温层前靠近透光面层处，构件中隔热保温层的背面还有由密封壳体和装于密封壳体内的贮热材料构成的贮热层，热管的冷凝段置于该贮热层中。

本实用新型提供了三个功能建筑构件的技术方案，其工作原理是利用功能建筑构件中的热管吸收太阳能，并将太阳能迅速地转换成热能供高寒地区室内取暖用，同时，功能建筑构件中设置了隔热保温层切断室内热量向室外扩散的通道。下面详细叙述各个技术方案的工作原理，技术方案提之一提供了一种建造建筑物外墙的功能建筑构件，原理如下：白天，太阳光通过透光面层照到热管的蒸发段上，热管内的液态工质受热蒸发，变为汽态工质，经等温导热段后进入冷凝段，进入热管冷凝段内的汽态工质带来的热量，经与室内冷空气进行热交换后，汽态工质又变成液态工质，在重力的作用下液态工质经回液管又流回蒸发段，再吸收太阳能将其转换成热能，重复液态工质受热、蒸发、……的过程，不断地将吸收的太阳能转换成热能，并不断地将此热能通过热管的冷凝段向室内传递，使室内的温度提高。由于热管的传热速度非常快，大约是铜管的10000倍，故以上所述功能建筑构件对太阳能的热转换效率极高，面层的设置起了保护热管的作用，同时，由于采用了透光面层，便于太阳光的射入，在该功能建筑构件中在热管的蒸发段与冷凝段之间设置了隔热保温层，保证了热量向室内扩散的单向通道，这种功能建筑构件适于在极地或纬度高的高寒地区使用。技术方案之二：该方案是专为建造屋顶而设计的功能建筑构件，工作原理如下：构件中的热管冷凝段与蒸发段之间的夹角为钝角，且冷凝段置于隔热保温层的侧上方。使用时，将功能建筑构件的冷凝段放置在建筑物内设的传热管道上，太阳光通过透光面层照到热管的蒸发段上，热管内的液态工质受热蒸发，变为汽态工质，上升进入冷凝段，汽态工质带来的热量，通过与冷凝段相接触的传热管道将太阳能转换的热量传输出去，收集起来，或到地板下贮藏起来，供取暖用，或将这部分热量送入水箱内加热水，淋浴用。技术方案之三提供了一种建造建筑物外墙的功能建筑构件，原理如下：白昼时，太阳光通过透光面层照到热管的蒸发段上，热管内的液态工质受热蒸发，变为汽态工质经等温导热段后进入冷凝段，由于热管的冷凝段位于贮热层内，进入热管冷凝段内工质带来的热量就被贮热层内的贮热材料吸收，经热交换后，汽态工质又变成液态工质，在重力的作用下液态工质又流回蒸发段，再吸收太阳能将其转换成热能，再重复液态工质受热、蒸发、……的过程，不断地将吸收的太阳能转换成热能，同时，由于热管的传热速度非常快，可以很快地、不断地把热量传至构件中紧靠隔热保温层的背面由密封壳体和装于密封壳体内的贮热材料构成的贮热层中，使贮热层中的热量也很快地积聚，如贮热层采用相变贮热材料，其贮热密度更大，大约为700Wh/m²以上，所以贮热的效率很高；到夜晚，外界环境温度很低，蓄满热能的贮热层将白昼贮藏的热量对外释放，使室温增加，此时，虽然室外的温度也很低，但由于在透光面层和贮热层之间设置了隔热保温层，隔断了贮热层向室外传送热量的通道，形成了贮热层向室内输送热量的单向通道。由于相变贮热材料在贮热和放热的过程中，其潜热的吸收和释放几乎是一个等温过程，所以室内温度波动较小，可以维持一个舒适、稳定的热环境。

本实用新型所提供的功能建筑构件不但保温功能好，同时，可主动地吸收太阳能。并将其转换成热量向室内输送，提高室温，节能效果显著。在高寒地区使用该功能建筑构件建造外墙或屋顶时，只要有太阳光照，该功能建筑构件所吸取太阳能转换的热量，可供室内取暖所需能量的大部分，大幅度地降低了对常规能源的消耗，太阳光充足时，室内取暖还可以做到零能源消耗。

说明书附图

图1、本实用新型所提供功能建筑构件使用状态的外形示意图；

图2、本实用新型所提供功能建筑构件实施例一的结构示意图；

图3、图2的A-A向剖视图；

图4、本实用新型所提供功能建筑构件实施例二(用于建造屋顶的功能建筑构件)结构示意图；

图5、实施例二(用于建造屋顶的功能建筑构件)使用状态示意图；

图6、本实用新型所提供功能建筑构件实施例三的结构图；

图7、图6的A-A向剖视图；

图8、本实用新型所提供功能建筑构件实施例四的结构示意图；

图9、图8的A-A向剖视图；

图10、本实用新型所提供功能建筑构件实施例五的结构示意图；

图11、图10的A-A向剖视图；

图12、本实用新型所提供功能建筑构件实施例六的结构示意图；

图13、图12的A-A向剖视图；

图14、本实用新型所提供功能建筑构件实施例七的结构示意图；

图15、本实用新型所提供功能建筑构件实施例八的结构示意图；

图16、。图15的A-A向剖视图；

图17、图15的B-B向剖视图

图1-图17中：1、框架，2、透光面层，2.1、构件弯头，3、隔热保温层，3.1、构件弯头，4、热管，4.1热管的蒸发段，4.2、热管的冷凝段，4.3、热管的等温导热段，4.4、热管的回液管，5、建筑物内设的传热管道，6、6′、构成热管的空心柱体，6.1、焊缝，7、贮热层，7.1、贮热层的密封壳体，7.2、贮热材料，8、密封圈，9、功能建筑构件上的榫，10、功能建筑构件上的与榫相配的榫槽，11、穿水管用的通孔。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本实用新型的实施。图1所示为做外墙使用的功能建筑构件使用状态外形示意图。用本实用新型所提供的功能建筑构件建造外墙时，须将功能建筑构件置于一个框架内使用，框架担负承重作用。图2为功能建筑构件实施例一的结构示意图，图3为图2的A-A向剖视图。本实施例一提供一种建造外墙使用的功能建筑构件，该构件依次由透光面层2、隔热保温层3及热管构成，热管的蒸发段4.1紧贴在透光面层2的后面，置于隔热保温层内，热管的冷凝段4.2置于隔热保温层的背面，也就是面向室内。功能建筑构件的透光面层2采用透光玻璃、陶瓷或者菲涅耳透镜制作，本实施例中采用透光玻璃；隔热保温层3可以采用膨胀珍珠岩颗粒、碳素纤维、硅酸钠等材料制成或用水泥、纤维、微孔陶珠、粉煤灰等制成的轻体隔热保温层，也可采用含镁复盐、沸石加入辅助胶结剂和发泡剂等制成轻型发泡保温层，本实施例中采用膨胀珍珠岩颗粒、碳素纤维、硅酸钠等材料制成的轻体隔热保温层；建筑构件内的热管可采用不锈钢、铜材或铝材等导热性能好的材料制作，热管内的工质可采用水、水和醇的混合物等常规工质，本实施例中热管采用不锈钢，为加强冷凝段的散热能力，还可在冷凝段外增加散热板，在制作隔热保温层时可同时将热管的安放位置固定，透光面层和隔热保温层可用粘合剂粘合。图4所示为本实用新型所提供功能建筑构件第二个实施例的结构示意图，图5为该功能建筑构件使用状态图。该功能建筑构件是用来建造屋顶使用的，由图可知：该功能建筑构件由透光面层、隔热保温层及热管组成，热管的蒸发段4.1紧贴在透光面层2的后面，置于保温层3内，热管的冷凝段与蒸发段之间成钝角，热管冷凝段4.2在隔热保温层的侧上方，透光面层延伸到冷凝段的上面，保护冷凝段，使用时冷凝段置于建筑物内设的传热管道5上，传热管道5一方面起支撑作用，另一方面起热传导作用，将经热管所吸收太阳能的热量传出来，这部分热量可以送至地板下面取暖用，使人感到更舒服，也可送入水箱内，做淋浴用水。在本实施例中透光面层采用透光陶瓷，隔热保温层采用纤维、微孔陶珠、粉煤灰等制成的轻体保温层，功能建筑构件中的热管是由不锈钢板制作的薄形密封腔体，构成密封腔体的两部分成钝角，成为热管的蒸发段4.1与冷凝段4.2，冷凝段在蒸发段的侧上方，密封腔体的表面上有三条连接腔体上下表面的焊缝，这些焊缝将密封腔体的两表面连在一起，形成热管的各个分支。透光面层2与隔热保温层3采用粘合剂粘合，在该构件的右上端和左下端分别设有弯头2.1、3.1用于上下相邻的构件连接，可分别与透光面层2与隔热保温层3一道制作。图6所示为本实用新型所提供功能建筑构件实施例三的结构图，图7为图6的A-A向剖视图，本实施例三是建造外墙使用的功能建筑构件，该构件依次由透光面层2、隔热保温层3及热管构成。在本实施例中置于功能建筑构件内的热管是由两个相同的金属薄板制成的空心柱体6、6′构成的密封腔体，该两个空心柱体的截面是平行四边形，空心柱体水平走向，在空心柱体的每个表面上有四条垂直于楞柱的焊缝6.1，焊缝的长度小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属薄板制成的空心柱体连在一起形成分离热管的各个分支，其中有一对平行的柱面分别位于功能建筑构件中隔热保温层前后成为热管的蒸发段4.1与冷凝段4.2。功能建筑构件中的热管采用这种结构，便于大规模生产，本实施例中透光面层2采用透光陶瓷，隔热保温层采用膨胀珍珠岩颗粒、碳素纤维、硅酸钠等材料制成的轻体保温层，在制作隔热保温层时可将热管的安放位置固定，面层与隔热保温层采用粘合剂粘接。图8是本实用新型所提供功能建筑构件实施例四的结构示意图，图9为图8的A-A向剖视图。该功能建筑构件是一种用来建造外墙的构件。由图可知：本实施例功能建筑构件的结构和原理基本与实施例三相同，只是，置于构件内由两个相同金属薄板制成的空心柱体6、6′构成的热管、该两个空心柱体的截面是梯形，在空心柱体的每个表面上的的焊缝为椭圆形焊缝6.1，焊缝以内的部分为空心与两空心柱体的内腔相通，椭圆长轴小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属薄板制成的空心柱体连在一起形成分离热管的各个分支，其中一对平行的柱面分别位于功能建筑构件中隔热保温层前、后成为热管的蒸发段4.1与冷凝段4.2，热管的蒸发段4.1置于隔热保温层3前靠近透光面层2处，其冷凝段4.2置于隔热保温层3背面。在本实施例中面层采用透光陶瓷制作；隔热保温层采用含镁复盐、沸石加入辅助胶结剂和发泡剂等制成轻型发泡保温层；热管采用不锈钢薄板制作，在制作隔热保温层时将热管的安放位置固定。本发明实施例的第一、三、四所提供的功能建筑构件适合在极地或纬度相对较高的高寒地区使用。图10为本实用新型所提供功能建筑构件的第五个实施例的结构示意图，图11是图10的A-A向剖视图，该实施例所示功能建筑构件也是用来建造外墙的。本实施例中的功能建筑构件由透光面层2、隔热保温层3、贮热层7和热管组成，在本实施例中置于功能建筑构件内的热管是由两个相同的、由金属薄板制成的空心柱体6、6′构成的密封腔体，该两个空心柱体的截面是平行四边形，空心柱体水平走向，在空心柱体的每个表面上有一条以上垂直于楞柱的焊缝6.1，焊缝的长度小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属薄板制成的空心柱体连在一起形成分离热管的各个分支，其中有一对平行的柱面为热管的蒸发段4.1与冷凝段4.2，热管的蒸发段4.1置于隔热保温层前靠近透光面层处，贮热层7紧靠隔热保温层的背面由密封壳体7.1和装于密封壳体内的贮热材料7.2构成，热管的冷凝段4.2置于该贮热层中，本实施例中透光面层2采用透光陶瓷，隔热保温层采用膨胀珍珠岩颗粒、碳素纤维、硅酸钠等材料制成的轻体保温层，贮热层7的密封壳体7.1采用聚乙烯塑料，其中的贮热材料采用水合盐类，热管采用不锈钢薄板制作，用水和醇的混合物做热管内的工质，为保持构成贮热层的密封壳体的密封性，在贮热层的密封壳体热管穿过处设有用耐温、耐腐蚀橡胶制作的密封垫片8。在制作隔热保温层时可将热管的安放位置固定，隔热保温层与面层之间、隔热保温层与贮热层之间均采用粘合剂粘接。图12为本实用新型所提供功能建筑构件实施例六的结构示意图，图13是图12的A-A向剖视图，由图可知，本实施例中功能建筑构件的结构与实施例五中所述的功能建筑构件基本相同，其原理也相同。只是，置于构件内由两个相同金属薄板制成的空心柱体6、6′构成的热管、该两个空心柱体的截面是梯形，在空心柱体的每个表面上的的焊缝为椭圆形焊缝6.1，焊缝以内的部分为空心与两空心柱体的内腔相通，椭圆长轴小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属空心柱体的柱面连在一起形成分离热管的各个分支。本实施例构成功能建筑构件中的各部件所采用的材料及各部件之间的连接与实施例五所述的功能建筑构件也相同。图14为本实用新型的第七个实施例功能建筑构件的结构示意图，在本实施例中在功能建筑构件的贮热层两侧，对称设置了榫9和榫槽10，在贮热层的上部有一个水平走向的通孔11，通孔的内壁将贮热层密封，构件上榫9和榫槽10的设置是为了相邻的构件间的连接，在贮热层的上部水平走向的通孔中可以穿入水管，冬季时，水管可把贮热层中的一部分热量通到地板下方贮藏起来，便于室内采用低温辐射采暖，使人感到更舒适；夏季水管可把贮热层中的一部分热量取出，用于淋浴。本实施例中透光面层采用透光陶瓷；隔热保温层采用可采用膨胀珍珠岩颗粒、碳素纤维、硅酸钠等材料制成轻质保温层；贮热层的壳体采用不锈钢材料制作；贮热材料采用水合盐类，在贮热层两侧对称设置的榫9和榫槽10是贮热层壳体的一部分，所用材料与贮热层的密封壳体一样采用不锈钢制作，热管采用铜管，热管内的工质采用水与乙醇的混合物。图15是本实用新型所提供功能建筑构件的第八个实施例，图16、图17分别是图15A-A向、B-B向剖视图，它也是一种建造外墙用的功能建筑构件，在该实施例中采用柱面菲涅尔透镜做透光面层，构件内的热管采用不锈钢管制作，设置在隔热保温层紧靠透光面层处的热管蒸发段置于柱面菲涅尔透镜的焦线轴上，用水做热管内的工质，隔热保温层采用含镁复盐、沸石加入辅助胶结剂和发泡剂等制成轻型发泡保温层；贮热层的密封壳体采用不锈钢；装于密封壳体内的贮热材料可采用水合盐，为保持构成贮热层的密封壳体的密封性，在贮热层的密封壳体热管穿过处设有用耐温、耐腐蚀橡胶制作的密封垫片8。在在贮热层的上部有一个水平走向的通孔11，通孔的内壁采用不锈钢管将贮热层密封。在制作隔热保温层时可将热管的安放位置固定，隔热保温层与面层之间、隔热保温层与贮热层之间均采用粘合剂粘接。在本实施例中热管蒸发段置于柱面菲涅尔透镜的焦线轴上，这种结构的功能建筑构件热管的效率更高。本发明的第五、六、七、八实施例所提供的功能建筑构件适合比极地纬度相对低一些的高寒地区使用。

Claims (9)

1、一种功能建筑构件，包括面层和隔热保温层，其特征在于所述的构件中还有一根以上的热管，所述的面层为透光面层，热管的蒸发段置于隔热保温层前靠近透光面层处，热管的冷凝段置于隔热保温层的背面。

2、一种功能建筑构件，包括面层和隔热保温层，其特征在于所述的构件中还有一根以上的热管，所述的面层为透光面层，热管的蒸发段置于隔热保温层前靠近透光面层处，热管的冷凝段与蒸发段之间的夹角为钝角，热管的冷凝段置于隔热保温层的侧上方。

3、一种功能建筑构件，包括面层和隔热保温层，其特征在于所述的构件中还有一根以上的热管，所述的面层为透光面层，热管的蒸发段置于隔热保温层前靠近透光面层处，构件中隔热保温层的背面还有由密封壳体和装于密封壳体内的贮热材料构成的贮热层，热管的冷凝段置于该贮热层中。

4、根据权利要求1、2、3中任何一个所述的功能建筑构件，其特征在于所述的透光面层采用透光玻璃、透光陶瓷或菲涅耳透镜制作。

5、根据权利要求1或4所述的功能建筑构件，其特征在于所述构件中的热管是由两个空心柱体构成的密封腔体，该两个空心柱体大小相同，截面是对边平行的四边形，空心柱体水平走向，在空心柱体的每个表面上有一条以上垂直于空心柱体楞柱的焊缝，焊缝的长度小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属空心柱体连在一起形成热管的各个分支，两个平行的柱面为热管的蒸发段与冷凝段，分别位于隔热保温层的前面与背面。

6、根据权利要求5所述的功能建筑构件，其特征在于所述空心柱体每个表面上的焊缝为椭圆形焊缝，焊缝以内为空心部分与两空心柱体的内腔相通，椭圆长轴小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属空心柱体的柱面连在一起形成热管的各个分支，四个柱面中一组平行的柱面构成热管的蒸发段与冷凝段，分别位于隔热保温层的前面与背面。

7、根据权利要求2或4所述的功能建筑构件，其特征在于所述构件中的热管是一个薄形密封腔体，该薄形密封腔体由水平部分和倾斜部分组成，两部分成钝角，分别为热管的蒸发段与冷凝段，在密封腔体的表面上有一条以上连接两表面的焊缝，这些焊缝将密封腔体的两表面连在一起，形成热管的各个分支。

8、根据权利要求3或4所述的功能建筑构件，其特征在于所述构件中的热管是由两个空心柱体构成的密封腔体，该两个空心柱体大小相同，截面是对边平行的四边形，空心柱体水平走向，在空心柱体的每个表面上有一条以上垂直于楞柱的焊缝，焊缝的长度小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属空心柱体连在一起，焊缝间形成的空腔成为热管的各个分支，两组平行的柱面构成热管的蒸发段与冷凝段，分别位于隔热保温层的前面与背面的贮热层内。

9、根据权利要求7所述的功能建筑构件，其特征在于所述在空心柱体的每个表面的焊缝为椭圆形焊缝，焊缝以内为空心部分与两空心柱体的内腔相通，椭圆长轴小于组成该表面两个楞柱间的距离，这些焊缝将两个金属空心柱体的柱面连在一起形成热管的各个分支，四个柱面中一组平行的柱面构成热管的蒸发段与冷凝段，分别位于隔热保温层的前面与贮热层内。

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