專利名稱：一種利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種墻體降溫裝置，特別是涉及一種利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，屬于建筑技術科學領域。
背景技術：
目前，我國正在大力推廣綠色建筑技術，在國家標準《綠色建筑評價標準》(GB/T50378-2006)中列舉了若干項綠色三星建筑應滿足的技術要求，建筑節(jié)能、非傳統(tǒng)水源利用和可再生能源利用就是其中非常關鍵的技術。在我國南方炎熱地區(qū)，夏季太陽輻射強烈，雨水豐沛，建筑物具有利用太陽能、雨水資源和蒸發(fā)降溫的天然優(yōu)勢。中國發(fā)明專利申請200910135564. 5公開了一種建筑蒸發(fā)降溫節(jié)能方法。該方法將多孔蓄水材料設置在建筑物圍護結構的戶外面，從圍護結構頂部，將水源接入到多孔蓄水材料的導水槽內，以使多孔蓄水材料不斷保持在濕潤狀態(tài)，利用建筑圍護結構上的水分蒸發(fā)，降低建筑圍護結構上的溫度。然而，該發(fā)明專利申請沒有解決水源和淋水時間的問題，在實際工程中，盡管可以一直保持多孔蓄水材料的濕潤，實現(xiàn)建筑物蒸發(fā)降溫的效果，卻對水資源產生了浪費，該發(fā)明專利沒有涉及雨水和空調冷凝水的回收利用以及太陽能光伏技術的應用，該發(fā)明專利應用范圍較窄。中國發(fā)明專利申請201010250603. 9公開了一種將空調冷凝水用于建筑外墻蓄水蒸發(fā)降溫節(jié)能的方法及裝置。該裝置制備一蓄水箱體，利用杠桿原理，將收集的空調冷凝水接駁到蓄水蒸發(fā)墻面的供水管中。該發(fā)明專利申請?zhí)岢隽瞬捎每照{冷凝水作為蓄水蒸發(fā)墻面的水源，但該裝置體積較大，無法在建筑物墻面上安裝，此外，空調冷凝水量有限，無法滿足墻面蒸發(fā)降溫的需要。另外，該發(fā)明專利申請沒有涉及雨水回收和太陽能光伏技術的應用，節(jié)能效果不顯著。中國發(fā)明專利申請201010514842. O公開了一種建筑水流動及蒸發(fā)降溫的節(jié)能方法。該方法將內有成排直孔口的波形面(凹凸)板式材料安裝為建筑圍護結構，接入水源，水順著通路布滿板式材料的管狀腔體，其被陽光等條件加熱，一部分以頂部蒸發(fā)的形式散去熱量，另一部分通過水流動消耗掉其余的熱量，從而降低建筑圍護表而的溫度，進而抑制其內部溫度上升。該發(fā)明專利申請沒有說明水源和淋水方式等問題，此外，波形面(凹凸)板式材料無法作為建筑的圍護結構，該發(fā)明專利申請沒有涉及雨水、空調冷凝水回收和太陽能光伏技術的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于充分利用雨水和太陽能等自然資源，以及空調冷凝水等非傳統(tǒng)水源，設置智能化的控制系統(tǒng)，建筑節(jié)能和節(jié)水顯著的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的。一種利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，包括太陽能電池板、控制器、蓄電池、水泵、淋水管、上水管、蓄水槽、冷凝水收集管、雨水管、計算器、空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭；太陽能電池板放置在建筑物屋頂，通過導線與控制器相連；控制器與蓄電池連接，蓄電池與水泵電連接，水泵分別與上水管和淋水管連接，上水管與蓄水槽連接，水泵還與計算器信號連接，淋水管設置在墻面外側的上部；冷凝水收集管的一端與每層空調的冷凝水管連接，冷凝水收集管的另一端與蓄水槽連接；雨水管設置在建筑立面，雨水管的頂部在屋頂，底部在蓄水槽的上方10-20cm處；空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭分別與計算器相連；空氣溫度探頭和空氣濕度探頭放置于屋頂，墻面含水率探頭放置在墻體底部。為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述計算器選用可編程單片機；空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭每隔10-60分鐘收集室外空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)，并傳送至計算器，計算器將采集的空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)與設定值做比較，當計算結果符合計算器設定的啟動條件時，則計算器對水泵給出啟動電信號，計算器設定淋水開始的條件為室外空氣溫度處于26°C 31°C，并且室外空氣濕度低于80%，并且墻面含水率低于3 %，或者，室外空氣溫度大于31°C，并且室外空氣濕度低于90 %，并且墻面含水率低于3%;計算器設定淋水結束的條件為室外空氣溫度處于26°C 31°C之間時，室外空氣濕度高于80 %，或者，室外空氣溫度大于31°C時，室外空氣濕度高于90 %，或者，墻面含水率大于8%。所述蓄水槽還設有輔助裝置，輔助裝置包括補水管、浮球閥、不銹鋼過濾網和蓄沙槽；補水管與自來水管連接；浮球閥于蓄水槽內，與補水管連接；不銹鋼過濾網覆蓋在蓄水槽頂部，蓄沙槽位于蓄水槽外一側。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果(I)本發(fā)明利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置通過計算器和相關探頭實現(xiàn)智能控制水泵啟停，巧妙利用了太陽能、墻體周圍溫度、濕度以及墻面含水率之間的匹配關系，通過計算器智能控制，實現(xiàn)只有在室外高溫和高太陽輻射情況時，也就是墻面最需要淋水降溫時，才對墻體淋水降溫，其他情況基本不必對墻體淋水，實現(xiàn)建筑節(jié)能和節(jié)水較佳效果。(2)在建筑物屋頂安裝太陽能電池，太陽能電池產生的電量首先通過控制器，然后與蓄電池相接，用導線將蓄電池與水泵相連，驅動水泵從建筑物底部的蓄水箱抽水。室外太陽輻射強烈時，也是建筑物需要蒸發(fā)降溫的時候，此時，太陽能電池可以提供充足的電量驅動水泵運轉，而不需要消耗額外的電量，是真正的零能耗設計。(3)建筑物底部設置帶有過濾網和蓄沙槽的集中式蓄水槽，可以收集雨水和空調冷凝水，在下雨時，雨水先存入蓄水箱，可部分緩解城市排水管網的排水壓力；在空調開啟時，可以收集空調冷凝水，避免冷凝水亂滴亂排；同時配有自來水補水管，通過浮球閥自動控制自來水補給，只有當雨水和冷凝水存量不足時，才會使用自來水進行補水。蓄水槽頂部覆蓋有過濾網,可以過濾掉雨水中的泥沙等雜質,利用雨水管中雨水的沖刷力，將泥沙排放至蓄沙槽中，方便日后處理，不用頻繁更換過濾網。


圖1為利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置結構示意圖2為蓄水槽及輔助裝置結構示意圖；圖3為應用本發(fā)明的智能控制流程框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限性于實施例表示的范圍。如圖1所示，一種利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，包括太陽能電池板1、控制器2、蓄電池3、水泵4、淋水管5、上水管6、蓄水槽7、冷凝水收集管8、雨水管9、計算器10、空氣溫度探頭11、空氣濕度探頭12和墻面含水率探頭13 ;太陽能電池板I放置在建筑物屋頂，通過導線與控制器2相連；控制器2與蓄電池3連接，蓄電池3與水泵4電連接，水泵4分別與上水管6和淋水管5連接，上水管6與蓄水槽7連接，水泵4還與計算器10信號連接，淋水管5設置在墻面外側的上部；冷凝水收集管8的一端與每層空調的冷凝水管連接，冷凝水收集管8的另一端與蓄水槽7連接；雨水管9設置在建筑立面，雨水管9的頂部在屋頂，以便收集屋頂?shù)挠晁?，雨水?的底部在蓄水槽7的上方約1020cm處；空氣溫度探頭11、空氣濕度探頭12和墻面含水率探頭13分別與計算器10相連；空氣溫度探頭11和空氣濕度探頭12放置于屋頂，墻面含水率探頭13放置在墻體底部。如圖2所示，蓄水槽7還設有輔助裝置，輔助裝置包括補水管14、浮球閥15、不銹鋼過濾網16和蓄沙槽17 ;補水管14與自來水管連接；浮球閥15位于蓄水槽7內，與補水管14連接，通過浮球閥15開啟補水管14補水；不銹鋼過濾網16覆蓋在蓄水槽頂部，蓄沙槽17位于蓄水槽7外一側。在墻面淋水過程中，沒有被墻面吸收的水，則流到建筑物底部的蓄水槽7上面，經過不銹鋼過濾網16的過濾，泥沙等雜質被攔截，水則蓄積在蓄水槽7內。在下雨時，雨水管9收集屋面雨水，并從蓄水槽7上方一定高度(10-20cm處，優(yōu)選15cm)處流出，由于高差的作用，這部分雨水具有一定的沖刷力，可以將不銹鋼過濾網16上的泥沙沖刷至泥沙槽17內，以便日后清理，同時部分雨水可以蓄留在蓄水槽7內，每層空調的冷凝水管接入到冷凝水收集管8中，并匯集至蓄水槽7內，這樣，蓄水槽7可以蓄留雨水和空調冷凝水，只有這兩者非傳統(tǒng)水源不夠時，才通過浮球閥15開啟自來水補水管14進行補水，從而實現(xiàn)節(jié)省水源的目的。如圖3所示，空氣溫度探頭11、空氣濕度探頭12和墻面含水率13探頭每隔10_60分鐘(可以是10-60分鐘內的任意設定時間)收集室外空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)，并傳送至計算器10，計算器10將采集的空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)與設定值做比較，當上述數(shù)據(jù)符合計算器10設定的啟動條件時，則計算器10對水泵4給出啟動電信號，計算器10的設定條件如下所述蒸發(fā)降溫效果與室外空氣溫度和空氣濕度具有一定的相關性，當室外空氣溫度在26°C 31°C之間波動時，室外空氣濕度低于80%，則會有較為顯著地蒸發(fā)降溫效果，但當空氣濕度大于80%時，則蒸發(fā)降溫效果有所減弱，同時，較高的室外空氣濕度有可能意味著此時正在降雨，雨水也為墻面提供了蒸發(fā)降溫的水源，不需要開啟墻面淋水裝置；而室外空氣溫度大于31°C時，由于空氣溫度高，即使空氣濕度大于80%，也可以產生較為顯著地蒸發(fā)降溫效果，但當空氣濕度大于90%后，也會出現(xiàn)蒸發(fā)降溫效果有所減弱或降雨的情況，此時也不需要開啟墻面淋水裝置；此外，如果墻面含水率低于3%，則墻面較為干燥，沒有蒸發(fā)降溫效果，此時淋水，墻面可以迅速吸水，開始蒸發(fā)降溫過程，但當墻面含水率達到8%時，繼續(xù)淋水，墻面含水率增加幅度變小，蒸發(fā)降溫效果增加不顯著。因此，本發(fā)明專利設定淋水開始的條件為室外空氣溫度處于26°C 31°C，并且室外空氣濕度低于80%，并且墻面含水率低于3%，或者，室外空氣溫度大于31°C，并且室外空氣濕度低于90%，并且墻面含水率低于3% ;本發(fā)明設定淋水結束的條件為室外空氣溫度處于26 °C 31°C之間時，室外空氣濕度高于80 %，或者，室外空氣溫度大于31°C時，室外空氣濕度高于90 %，或者，墻面含水率大于8 %。如果空氣溫度探頭11、空氣濕度探頭12和墻面含水率13探頭采集的數(shù)據(jù)滿足墻面淋水條件，則判斷為需要為墻面淋水降溫，反之，則不需要淋水降溫。如果不需要淋水降溫，返回上一步繼續(xù)進行數(shù)據(jù)采集；如果需要淋水降溫，則計算器10輸出電信號到水泵4，此時，如果室外太陽輻射強烈，則太陽能電池板1、控制器2和蓄電池3為水泵4提供連續(xù)電流，使之持續(xù)運轉，將蓄水槽7中的水抽到淋水管5中，并淋到墻面，實現(xiàn)墻面吸水后蒸發(fā)降溫過程，反之，如果太陽輻射不強烈，雖然太陽能電池板1、控制器2和蓄電池3沒有收集到足夠電量來驅動水泵4連續(xù)運轉，但此時外墻外表面吸收的太陽輻射量也不多，說明外墻外表面溫度不高，沒有必要淋水降溫；在墻面淋水過程中，如果空氣溫度探頭11、空氣濕度探頭12和墻面含水率13探頭采集的數(shù)據(jù)滿足墻面停止淋水條件，則淋水過程停止。上述智能化的淋水控制流程可以實現(xiàn)蒸發(fā)降溫和節(jié)約水源的目的。太陽能電池板I可選用單晶硅或多晶硅太陽能電池板；控制器2可選用伏科公司的Phocos CXN太陽能充放電控制器；空氣溫度探頭11可選用銅-康銅熱電偶；空氣濕度探頭12可選用電容濕度傳感器；墻面含水率13探頭可選用錘式電極探頭；計算器10可選用可編程單片機，用來收集室外空氣溫度、空氣濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)，并判斷是否需要墻面淋水降溫。利用本發(fā)明的墻體蒸發(fā)降溫裝置時，太陽能電池板I產生的電流通過導線輸入到控制器2，經控制器變壓后，輸出到蓄電池3，對蓄電池3充電，安裝在屋頂?shù)乃?通過導線與蓄電池3連接，水泵4與計算器10通過信號線連接，接收計算器的指令控制；放置于屋頂?shù)目諝鉁囟忍筋^11和空氣濕度探頭12以及放置于墻體底部的墻面含水率探頭13實時采集空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)輸出至計算器10，計算器10將采集的空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)與設定值做比較，當上述數(shù)據(jù)符合計算器10設定的啟動條件時，則計算器10對水泵4給出啟動電信號，例如，如果室內空調溫度為26°C，則當室外空氣溫度在26 °C 31 °C之間時，室外空氣濕度低于80 %，并且墻面含水率低于3 %時，則判斷為需要淋水降溫，計算器10給出電信號，控制水泵4啟動，在蓄電池3提供的電量驅動下，水泵4開始連續(xù)運轉，抽取蓄水槽7中的水源，經過上水管6到達水泵4，并輸送至淋水管5，從淋水管5中流出至墻面，水在重力作用下，順墻面往下流動，部分水被墻面吸收，進行蒸發(fā)降溫。計算器10每隔10 60分鐘重復上述檢測、判斷和控制的過程一次，以保證在高溫、高太陽輻射的時間段內可以對墻面淋水降溫，同時將太陽能轉化為電能，供系統(tǒng)自身和其他用電設備使用。墻面淋水過程中，沒有被墻面吸收的水，流到建筑物底部并蓄積在蓄水槽7內。此外，在下雨時，雨水管9收集屋面雨水，匯集到蓄水槽7內，同時，每層空調的冷凝水管接入到冷凝水收集管8中，也匯集至蓄水槽7內，這樣，蓄水槽7可以蓄留剩余的淋水、雨水和空調冷凝水，基本可以滿足墻體蒸發(fā)降溫的淋水要求。目前國內已有的關于墻面蒸發(fā)降溫的研究，多使用城市管網供水來進行墻面淋水，這樣方式可以實現(xiàn)墻面蒸發(fā)降溫，達到建筑節(jié)能的目的，但浪費了寶貴的水資源；此外，淋水方式多為人工控制，無法實現(xiàn)最佳的淋水降溫效果。本發(fā)明除了利用墻面淋水降溫的節(jié)能效果，還注意節(jié)約水資源，充分利用雨水、冷凝水和淋水剩余水等非傳統(tǒng)水源；特別是，本發(fā)明將太陽能光伏與墻面蒸發(fā)降溫進行一體化設計，巧妙利用了太陽能、墻體周圍溫度、濕度以及墻面含水率之間的匹配關系，通過計算器智能控制，實現(xiàn)只有在室外高溫和高太陽輻射情況時，也就是墻面最需要淋水降溫時，才對墻體淋水降溫，其他情況基本不必對墻體淋水，實現(xiàn)建筑節(jié)能和節(jié)水較佳效果。經測算，本發(fā)明節(jié)能率約為10%左右，而普通墻體構造節(jié)能率僅為3%左右，具有顯著的節(jié)能優(yōu)勢。應用本發(fā)明利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置可以滿足國家標準《綠色建筑評價標準》(GB/T50378-2006)中關于綠色三星(最高綠色建筑級別)評價標準中關于可再生能源利用和非傳統(tǒng)水源利用兩項要求，應用前景廣闊。
權利要求
1.一種利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于包括太陽能電池板、控制器、蓄電池、水泵、淋水管、上水管、蓄水槽、冷凝水收集管、雨水管、計算器、空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭；太陽能電池板放置在建筑物屋頂，通過導線與控制器相連；控制器與蓄電池連接，蓄電池與水泵電連接，水泵分別與上水管和淋水管連接，上水管與蓄水槽連接，水泵還與計算器信號連接，淋水管設置在墻面外側的上部；冷凝水收集管的一端與每層空調的冷凝水管連接，冷凝水收集管的另一端與蓄水槽連接；雨水管設置在建筑立面，雨水管的頂部在屋頂，底部在蓄水槽的上方10-20cm處；空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭分別與計算器相連；空氣溫度探頭和空氣濕度探頭放置于屋頂，墻面含水率探頭放置在墻體底部。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述計算器選用可編程單片機；空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭每隔10-60分鐘收集室外空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)，并傳送至計算器，計算器將采集的空氣溫度、濕度和墻面含水率數(shù)據(jù)與設定值做比較，當計算結果符合計算器設定的啟動條件時，則計算器對水泵給出啟動電信號，計算器設定淋水開始的條件為室外空氣溫度處于26°C 31°C，并且室外空氣濕度低于80%，并且墻面含水率低于3%，或者，室外空氣溫度大于31°C，并且室外空氣濕度低于90%，并且墻面含水率低于3% ;計算器設定淋水結束的條件為室外空氣溫度處于26 °C 31°C之間時，室外空氣濕度高于80 %，或者，室外空氣溫度大于31°C時，室外空氣濕度高于90%，或者，墻面含水率大于8%。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述蓄水槽還設有輔助裝置，輔助裝置包括補水管、浮球閥、不銹鋼過濾網和蓄沙槽；補水管與自來水管連接；浮球閥于蓄水槽內，與補水管連接；不銹鋼過濾網覆蓋在蓄水槽頂部，蓄沙槽位于蓄水槽外一側。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述太陽能電池板選用單晶硅或多晶硅太陽能電池板。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述控制器選用太陽能充放電控制器。
6.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述空氣溫度探頭選用銅-康銅熱電偶。
7.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述空氣濕度探頭選用電容濕度傳感器。
8.根據(jù)權利要求1所述的利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，其特征在于所述墻面含水率探頭選用錘式電極探頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用太陽能和非傳統(tǒng)水源的墻體蒸發(fā)降溫裝置，該墻體蒸發(fā)降溫裝置的太陽能電池板放置在建筑物屋頂，通過導線與控制器相連；控制器與蓄電池連接，蓄電池與水泵電連接，水泵分別與上水管和淋水管連接，上水管與蓄水槽連接，水泵還與計算器信號連接，淋水管設置在墻面外側的上部；空氣溫度探頭、空氣濕度探頭和墻面含水率探頭分別與計算器相連；空氣溫度探頭和空氣濕度探頭放置于屋頂，墻面含水率探頭放置在墻體底部。本發(fā)明巧妙利用了太陽能、墻體周圍溫度、濕度以及墻面含水率之間的匹配關系，通過計算器智能控制，實現(xiàn)只有在室外高溫和高太陽輻射情況時，才對墻體淋水降溫，建筑節(jié)能和節(jié)水效果顯著。
文檔編號E04B1/74GK103015541SQ201210556929
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者張磊, 張玉, 孟慶林 申請人:華南理工大學