一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻。包括透明蓋板、集熱蓄熱墻、空氣流道、上下通風(fēng)口和擋板；透明蓋板為全波段高透過率材料；透明蓋板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有百葉窗簾，百葉窗簾的葉片一側(cè)面涂有選擇性吸收涂層，在0.2～3μm的太陽輻射波段內(nèi)的吸收率為90~95%；另一側(cè)面為選擇性輻射表面，在8～13μm的大氣窗口波段內(nèi)的發(fā)射率為80～90%，而在其他波段內(nèi)的反射率為60～90%。本發(fā)明既能在冬季白天對房間采暖、夜間對房間保溫，又能在夏季白天降低房間熱負(fù)荷、夜間對房間制冷，解決了傳統(tǒng)Trombe墻只能采暖的功能單一問題，而外觀漂亮的百葉窗簾的使用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的Trombe墻外觀不足的缺點(diǎn)。
【專利說明】一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源利用技術(shù)的領(lǐng)域，具體涉及太陽能集熱和輻射制冷的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外學(xué)者對特隆布(TiOmbe)墻技術(shù)已有近半個世紀(jì)的的研究進(jìn)展，它因1966年首次提出這一概念的法國教授Felix Trombe而得名。傳統(tǒng)的Trombe墻主要由透明蓋板、集熱蓄熱墻、空氣流道、上下通風(fēng)口和擋板構(gòu)成。其工作原理是:白天利用集熱蓄熱墻涂黑的外表面吸收太陽能，通過熱虹吸作用使室內(nèi)的冷空氣經(jīng)下通風(fēng)口進(jìn)入透明蓋板和集熱蓄熱墻之間空氣流道內(nèi)受熱成為熱空氣，再經(jīng)上通風(fēng)口流入室內(nèi)供暖，同時也有部分熱量通過南向墻體導(dǎo)熱傳入室內(nèi)供暖；夜間，儲存于南向墻體內(nèi)的熱量緩慢釋放到室內(nèi)供暖。TiOmbe墻型太陽房避免了直接受益式太陽能采暖系統(tǒng)午后室內(nèi)溫度過高而全天室內(nèi)溫度波動較大的缺點(diǎn)。
[0003]雖然Trombe墻技術(shù)在過去幾十年內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用并有了許多改進(jìn)方案，但仍然存在一些缺點(diǎn)，首先，傳統(tǒng)的Trombe墻功能單一，只能用來采暖或通風(fēng)，在夏季要求供冷時對降低室內(nèi)冷負(fù)荷的效果很差，甚至?xí)黾邮覂?nèi)冷負(fù)荷，這嚴(yán)重的制約了 TiOmbe墻在夏季炎熱地區(qū)的推廣應(yīng)用；其次，由于集熱蓄熱墻外表面涂黑，和絕大多數(shù)建筑表面不夠協(xié)調(diào)，影響了建筑物的美觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決傳統(tǒng)Tro mbe墻夏季難以制冷和不夠美觀的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種能夠同時滿足冬季供暖和夏季制冷并兼顧美觀的太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的Trombe
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[0005]具體的改進(jìn)技術(shù)方案如下:
一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻包括相互平行的集熱蓄熱墻和透明蓋板，集熱蓄熱墻和透明蓋板之間的空間為空氣流道；集熱蓄熱墻和透明蓋板之間的上部設(shè)有室外上通風(fēng)口，下部設(shè)有室外下通風(fēng)口 ；所述集熱蓄熱墻的上部開設(shè)有室內(nèi)上通風(fēng)口，下部開設(shè)有室內(nèi)下通風(fēng)口 ；所述室外上通風(fēng)口和室內(nèi)上通風(fēng)口相互對應(yīng)，所述室外下通風(fēng)口和室內(nèi)下通風(fēng)口相互對應(yīng)，改進(jìn)在于:所述透明蓋板為全波段高透過率材料；所述透明蓋板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有百葉窗簾，百葉窗簾的葉片一側(cè)面涂有選擇性吸收涂層，在0.2^3 μ m的太陽輻射波段內(nèi)的吸收率為90~95% ;另一側(cè)面為選擇性輻射表面，在8~13 μ m的波段內(nèi)的發(fā)射率為80-90%，而在其他波段內(nèi)的反射率60-90%。
[0006]所述全波段高透過率材料為聚乙烯薄膜，在O~25 μ m波段的透過率大于80%，其中在0.2^3 μ m的太陽輻射波段和8~13 μ m的大氣窗口波段的透過率為85~90%。
[0007]所述選擇性吸收涂層為金屬陶瓷鍍膜帶或黑鉻涂層。
[0008]所述選擇性輻射表面為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)涂層或聚氟乙烯涂層。
[0009]本發(fā)明既能在冬季白天對房間采暖、夜間對房間保溫，又能在夏季白天降低房間熱負(fù)荷、夜間對房間制冷，有效解決了傳統(tǒng)Tromb e墻只能采暖的功能單一的缺點(diǎn)，而外觀漂亮的百葉窗簾的使用，也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的Trombe墻外觀不足的缺點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1.通過增設(shè)全波段高透過率材料層，在0.2^3 μ m的太陽輻射波段和8~13 μ m的大氣窗口波段的透過率達(dá)到85~90%，這樣既能在需要集熱時使大部分太陽輻射透過全波段高透過率材料層投射到百葉窗簾上，又能在需要制冷時使百葉窗簾輻射的熱量有效地透過全波段高透過率材料層散發(fā)到天空中，此外，全波段高透過率材料層的存在還能有效地減少百葉窗簾與外界環(huán)境間的對流換熱；
2.增設(shè)百葉窗簾的作用，百葉窗簾的葉片的一側(cè)面涂有選擇性吸收涂層，其在
.0.2^3 μ m的太陽輻射波段的吸收率在90、5%，而在其他波段具有很低的發(fā)射率，利用選擇性吸收涂層的這種特點(diǎn)，在需要對房間供暖時，將涂有選擇性吸收涂層面朝外，吸收太陽輻射能，同時降低百葉窗簾通過紅外波段向外輻射散失的熱量，從而加熱百葉窗簾與南向墻體之間的空氣流道內(nèi)的空氣，并對室內(nèi)進(jìn)行供暖。葉片的另一側(cè)面為選擇性輻射表面，其在8~13 μ m的大氣窗口波段具有較高的發(fā)射率，而在其他波段內(nèi)具有較高的反射率，利用這種表面的光譜特性，在白天需要降低房間冷負(fù)荷時，使投射到該表面上的太陽輻射能絕大部分被反射回去，降低吸收到的太陽輻射能，在夜間需要對房間制冷時，利用其在8~13μπι的大氣窗口波段的高發(fā)射率，與溫度極低的外太空進(jìn)行輻射換熱，從而降低百葉窗簾與南向墻體之間空氣流道內(nèi)的空氣溫度，并對室內(nèi)進(jìn)行制冷；
3.此外，本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于南向傾斜屋頂，由于其傾斜角的存在，使得南向傾斜屋頂與太陽或天頂方向之間的角系數(shù)更大，因而相比于垂直地面的南向墻體具有更好的白天集熱效果和晚上制冷效果。
[0011]綜上所述，本發(fā)明所述的太陽能集熱一輻射制冷綜合應(yīng)用的新型Trombe墻拓寬了 Trombe墻的應(yīng)用領(lǐng)域，具有極大的推廣價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明所述的新型Trombe墻冬季白天的工作模式。 [0014]圖3為本發(fā)明所述的新型Trombe墻冬季夜間的工作模式。
[0015]圖4為本發(fā)明所述的新型Trombe墻夏季白天的工作模式。
[0016]圖5為本發(fā)明所述的新型Trombe墻夏季夜間的工作模式。
[0017]上圖中序號:聚乙烯薄膜1、百葉窗簾2、集熱蓄熱墻3、空氣流道4、室外上通風(fēng)口
5、室外下通風(fēng)口 6、室外上擋板7、室外下?lián)醢?、室內(nèi)上通風(fēng)口 9、室內(nèi)下通風(fēng)口 10、室內(nèi)上擋板11、室內(nèi)下?lián)醢?2。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
[0019]實(shí)施例1
參見圖1，一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻包括相互平行的集熱蓄熱墻3和透明蓋板，集熱蓄熱墻3和透明蓋板之間的空間為空氣流道4 ;集熱蓄熱墻3和透明蓋板之間的上部設(shè)有室外上通風(fēng)口 5，下部設(shè)有室外下通風(fēng)口 6 ;集熱蓄熱墻3的上部開設(shè)有室內(nèi)上通風(fēng)口 9，下部開設(shè)有室內(nèi)下通風(fēng)口 10。室外上通風(fēng)口 5和室內(nèi)上通風(fēng)口 9相互對應(yīng)，室外上通風(fēng)口 5處安裝有室外上擋板7，室內(nèi)上通風(fēng)口 9處安裝有室內(nèi)上擋板11 ;室外下通風(fēng)口 6和室內(nèi)下通風(fēng)口 10相互對應(yīng)，室外下通風(fēng)口 6處安裝有室外下?lián)醢?，室內(nèi)下通風(fēng)口 10處安裝有室內(nèi)下?lián)醢?2。
[0020]透明蓋板由聚乙烯薄膜I覆蓋在窗框式的框架上構(gòu)成，聚乙烯薄膜I為全波段高透過率材料，在O~25 μ m波段的透過率大于80%，其中在0.2~3 μ m的太陽輻射波段和8^13 μ m的大氣窗口波段的透過率為85~95%。
[0021]透明蓋板的內(nèi)側(cè)面上安裝有百葉窗簾2，百葉窗簾2的葉片的一側(cè)面涂有選擇性吸收涂層，選擇性吸收涂層為金屬陶瓷鍍膜帶，在0.2~3μ m的太陽輻射波段內(nèi)的吸收率為90~95% ;葉片的另一側(cè)面為選擇性輻射表面，具體表面材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)涂層，在8~13 μ m的波段內(nèi)的發(fā)射率為80~90%，而在其他波段內(nèi)的反射率60~90%。
[0022]如圖2所示，在冬季白天時，合上室外上擋板7和室外下?lián)醢?，使室外上通風(fēng)口5和室外下通風(fēng)口 6處于關(guān)閉狀態(tài)，同時打開室內(nèi)上擋板11和室內(nèi)下?lián)醢?2，使室內(nèi)上通風(fēng)口 9和室內(nèi)下通風(fēng)口 10處 于開通狀態(tài)；百葉窗簾2上涂有金屬陶瓷鍍膜帶的葉片一側(cè)面朝外，吸收透過聚乙烯薄膜I的太陽輻射能，同時降低百葉窗簾2通過紅外波段向外輻射散失的熱量，從而加熱空氣流道4內(nèi)的空氣，室內(nèi)的冷空氣從室內(nèi)下通風(fēng)口 10流入空氣流道4內(nèi)，通過熱虹吸作用往上升并不斷被加熱成熱空氣，然后通過室內(nèi)上通風(fēng)口 9流入室內(nèi)供暖，同時也有部分熱量通過集熱蓄熱墻3導(dǎo)熱傳入室內(nèi)供暖。
[0023]實(shí)施例2
百葉窗簾2的葉片的一側(cè)面涂有黑鉻涂層，其結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 ;
如圖3所示，在冬季夜間時，合上所有室內(nèi)外擋板，使所有通風(fēng)口都處于關(guān)閉狀態(tài)，百葉窗簾2上涂有黑鉻涂層的葉片一側(cè)面朝外，降低百葉窗簾2通過紅外波段向外輻射散失的熱量，同時白天儲存于集熱蓄熱墻3內(nèi)的熱量通過導(dǎo)熱緩慢的傳入室內(nèi)供暖。
[0024]實(shí)施例3
百葉窗簾2的葉片另一側(cè)面涂有聚氟乙烯涂層，其結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 ;
如圖4所示，在夏季白天時，打開室外上擋板7和室外下?lián)醢?，使室外上通風(fēng)口 5和室外下通風(fēng)口 6處于開通狀態(tài)，同時合上室內(nèi)上擋板11和室內(nèi)下?lián)醢?2，使室內(nèi)上通風(fēng)口 9和室內(nèi)下通風(fēng)口 10處于關(guān)閉狀態(tài)；百葉窗簾2上涂有聚氟乙烯涂層的葉片另一側(cè)面朝外，使白天投射到該表面上的太陽輻射能絕大部分被反射回去，降低吸收到的太陽輻射能，同時利用其在8~13 μ m的大氣窗口波段具有的高發(fā)射率，與溫度極低的外太空進(jìn)行輻射換熱；另一方面，室外空氣從室外下通風(fēng)口 6進(jìn)入空氣流道4，并吸收百葉窗簾2和集熱蓄熱墻3的熱量后成為熱空氣并不斷上升，最后由室外上通風(fēng)口 5重新流至室外，從而降低室內(nèi)的冷負(fù)荷。
[0025]實(shí)施例4 結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1 ;
如圖5所示，在夏季夜間時，合上室外上擋板7和室外下?lián)醢?，使室外上通風(fēng)口 5和室外下通風(fēng)口 6處于關(guān)閉狀態(tài)，同時打開室內(nèi)上擋板11和室內(nèi)下?lián)醢?2，使室內(nèi)上通風(fēng)口 9和室內(nèi)下通風(fēng)口 10處于開通狀態(tài)；百葉窗簾2上葉片的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)涂層側(cè)面朝外，利用其在8?13 μ m的大氣窗口波段具有高發(fā)射率而在其他波段的高反射率,與溫度極低的外太空進(jìn)行輻射換熱，并減少與周圍環(huán)境的輻射換熱，從而冷卻空氣流道4內(nèi)的空氣，室內(nèi)熱空氣通過室內(nèi)上通風(fēng)口 9流入空氣流道4內(nèi)，與百葉窗簾2進(jìn)行對流換熱逐漸變?yōu)槔淇諝?，密度不斷增大的冷空氣通過重力作用往下流動，然后通過室內(nèi)下通風(fēng)口 10流入室內(nèi)制冷。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻，包括相互平行的集熱蓄熱墻和透明蓋板，集熱蓄熱墻和透明蓋板之間的空間為空氣流道；集熱蓄熱墻和透明蓋板之間的上部設(shè)有室外上通風(fēng)口，下部設(shè)有室外下通風(fēng)口 ；所述集熱蓄熱墻的上部開設(shè)有室內(nèi)上通風(fēng)口，下部開設(shè)有室內(nèi)下通風(fēng)口 ；所述室外上通風(fēng)口和室內(nèi)上通風(fēng)口相互對應(yīng)，所述室外下通風(fēng)口和室內(nèi)下通風(fēng)口相互對應(yīng)，其特征在于:所述透明蓋板為全波段高透過率材料；所述透明蓋板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有百葉窗簾，百葉窗簾的葉片一側(cè)面涂有選擇性吸收涂層，在0.2~3 μ m的太陽輻射波段內(nèi)的吸收率為90~95% ;另一側(cè)面為選擇性輻射表面，在8^13 μ m的波段內(nèi)的發(fā)射率為80-90%，而在其他波段內(nèi)的反射率60、0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻，其特征在于:所述全波段高透過率材料為聚乙烯薄膜，在O~25 μ m波段的透過率大于80%，其中在0.2-3 μ m的太陽輻射波段和8~13 μ m的大氣窗口波段的透過率為85~90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻，其特征在于:所述選擇性吸收涂層為金屬陶瓷鍍膜帶或黑鉻涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱和輻射制冷綜合應(yīng)用的特隆布墻，其特征在于:所述選擇性輻射表面為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)涂層或聚氟乙烯涂層。
【文檔編號】F24J2/20GK103790244SQ201410063784
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】裴剛, 胡名科, 張龍燦, 季杰 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)