一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，包括相變房屋和屋頂上的太陽能系統(tǒng)。相變房屋的水泥地板內(nèi)埋設(shè)有相變套管，相變套管內(nèi)設(shè)置有相變材料，多根相變套管水平設(shè)置組成相變材料層，所述相變材料為無機相變材料、有機相變材料或有機相變材料的低共熔混合物；水泥地板與地面之間設(shè)置有通風(fēng)層，通風(fēng)層通過通風(fēng)窗與室外空氣相同，水泥地板上設(shè)置的孔洞與通風(fēng)層相通。太陽能集熱器通過管路與相變套管形成一個完整的太陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)回路。本實用新型可跨季節(jié)使用，冬季通過太陽能系統(tǒng)為房屋內(nèi)供熱，夏季通過自然通風(fēng)為房屋內(nèi)降溫，通過相變材料穩(wěn)定室內(nèi)熱環(huán)境，最大程度地利用可再生能源，減少了建筑能耗。
【專利說明】一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種民用住宅，特別涉及一種太陽能光熱技術(shù)和相變蓄能材料集成設(shè)計及應(yīng)用的實現(xiàn)供暖能源自維持的房屋。本實用新型屬于綠色建筑和可再生能源利用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，整個社會對生態(tài)和節(jié)能的重視程度越來越高，國家也相繼推出一系列的政策和法規(guī)來指導(dǎo)節(jié)能工作，其中的重點之一就是建筑節(jié)能。我國人口眾多，居住形式也多種多樣，盡管近年來我國的城市化發(fā)展一直在以較快的速度進行，多數(shù)城市和城鎮(zhèn)居民已經(jīng)進入住宅小區(qū)居住，但在廣大的農(nóng)村區(qū)域和部分城市區(qū)域仍存在數(shù)量眾多的形式相對簡單、能耗水平較高的獨立住宅。為了緩解能源問題，國家于2006年頒布了《可再生能源法》，提倡可再生能源的利用，然而這些法規(guī)和政策在無論是農(nóng)村或是城市的獨立住宅領(lǐng)域收效甚微，如何改善獨立住宅領(lǐng)域的能源結(jié)構(gòu)，增加其中可再生能源的比重是一個值得注意和研宄的課題。
[0003]可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、水力能、潮汐能等，相對我國而言，對這其中的太陽能的利用具有較大的優(yōu)勢。首先，我國地域廣大，氣候和環(huán)境也多種多樣，太陽能沒有地域的限制，無論陸地海洋或高山海島處處皆是，并且可以直接利用，無須開采和運輸。其次，太陽能是最清潔的能源之一，在環(huán)境問題日益突出的今天，清潔能源極其寶貴。再次，太陽蘊藏的能量巨大，一年內(nèi)達到地球的太陽能總量折合標準煤約1.892X1016億噸，可以說是取之不盡用之不竭的。
[0004]我國的太陽能資源較為豐富，但利用形式較為單一，尤其是在廣大的農(nóng)村地區(qū)和部分城市地區(qū)的獨立建筑領(lǐng)域，其主要利用途徑仍舊是使用太陽能熱水器提供生活熱水。隨著太陽能利用技術(shù)與建筑一體化技術(shù)的日益完善，太陽能集熱器的應(yīng)用已不僅僅局限于提供生活熱水這一單一的功能上，在供暖、制冷、烘干和其他工業(yè)應(yīng)用上也有著很大的利用潛力。
[0005]太陽能分布廣泛，但受到晝夜、季節(jié)和地理瑋度等自然因素的限制和晴天、多云、陰雨甚至霧霾等隨機因素的影響，太陽能具有極大不穩(wěn)定性。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，各類的蓄能技術(shù)是首選方案，而這其中又以相變材料儲能技術(shù)在建筑太陽能利用中最具優(yōu)勢，集中體現(xiàn)在以下幾點:首先，各類相變材料在相變過程中會吸收或釋放相變潛熱，其熱量相對于顯熱熱量要大得多。對于房屋來說，這樣就可以節(jié)省建筑空間，降低成本。其次，在相變過程進行的同時材料自身的溫度幾乎維持不變或變化較小，形成一個寬的溫度平臺，這對維持溫度恒定有著重要的意義。再次，相變材料種類眾多，不同的材料具有不同的物理性質(zhì)，可以針對某一類型房屋根據(jù)其使用功能和要求進行選擇。最后，相變材料是一種蓄熱能力強，熱惰性大的材料，其作為建筑材料應(yīng)用在房屋圍護結(jié)構(gòu)中，對穩(wěn)定室內(nèi)溫度作用明顯，在節(jié)能的基礎(chǔ)上同時改善室內(nèi)熱環(huán)境，使得建筑更加宜居。
[0006]專利號為ZL201210169219.5的中國專利公開了一種由軟脂酸、肉豆蔻酸、石蠟組成的太陽能相變儲能復(fù)合材料。該相變儲能復(fù)合材料無添加劑，相變潛熱大，蓄熱量高。其吸熱峰在46-50°C，放熱峰在44°C左右。用于地板輻射采暖，將該相變儲能復(fù)合材料填裝于儲熱罐中，將儲熱罐安裝在太陽能熱水器與熱水箱之間，在夜晚或環(huán)境溫度降低時，相變復(fù)合材料固化放熱，從而可繼續(xù)向地板輻射采暖器提供所需40°C左右的熱水保證采暖正常進行。該復(fù)合材料及應(yīng)用方式存在的問題是相變溫度較正常室溫高，夏季室溫升高時也完全是凝固狀態(tài)，不能夠?qū)崿F(xiàn)相變材料調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫的跨季節(jié)應(yīng)用，只可在供暖季進行使用。其次，向室內(nèi)提供的熱水溫度過高會使得室內(nèi)過熱、停止供熱后室溫下降較快等極端問題的出現(xiàn)。再次，將相變材料放置在熱水箱處，不僅在一定程度上使得相變材料的用量較小，蓄能能力較低，而且忽略了相變材料維持室溫穩(wěn)定這一重要作用。
[0007]專利號為ZL201320137266.1的中國專利公開了一種家用中央太陽能采暖系統(tǒng)，用于給房屋室內(nèi)的地暖提供熱量，包括集熱器、與集熱器管路相連的水箱以及與水箱管路相連的地暖地板，水箱上連接有冷水管，所述地暖地板從下往上依次設(shè)有基礎(chǔ)層、擠塑聚苯板層、隔熱層以及地板層，地板層與隔熱層之間鋪設(shè)有間隔排列的水管，相鄰水管之間填充有相變材料。其地暖地板內(nèi)填充有相變材料體，在地暖地板接受水箱提供的熱水同時，相變材料體可吸收熱水中的熱量加以儲存，到晚上繼續(xù)給地暖地板供熱，從而提高了太陽能采暖效率，也減少了水箱的容量。該系統(tǒng)存在的問題同樣有只可在供暖季使用，不可實現(xiàn)跨季節(jié)的應(yīng)用。其次通過其描述可以推斷出相變材料在此系統(tǒng)中僅作為蓄熱單元使用，而忽略了相變材料維持室溫穩(wěn)定的作用。再次，相變材料填充在水管間，與水系統(tǒng)分離，會使相變材料蓄熱能力降低，同時用量也會受到限制。
[0008]專利號為ZL200910310405.4的中國專利公布了一種太陽能集成房屋，室內(nèi)地板下面有卵石蓄熱層，卵石蓄熱層的下面有柵孔板，柵孔板與地面之間鋪設(shè)有卵石層風(fēng)道，卵石層風(fēng)道的一側(cè)與設(shè)于房屋墻體根部的進風(fēng)口連通，卵石層風(fēng)道的另一側(cè)與房屋另一墻體根部的出風(fēng)口連通，進風(fēng)口處有可關(guān)閉百葉，出風(fēng)口處有抽風(fēng)機；太陽能空氣集熱器的出氣口通過送風(fēng)管與卵石層風(fēng)道連通，太陽能空氣集熱器的進氣口與出風(fēng)管連通，送風(fēng)管和出風(fēng)管的上端凸出于屋頂，出風(fēng)管的下端延伸至房屋室內(nèi)。該房屋的設(shè)計雖然可以實現(xiàn)跨季節(jié)使用，但存在的問題一是利用卵石進行顯熱蓄熱，其蓄熱量勢必較??；二是全年利用空氣作為冷熱量的載體，不僅輸送能力有限，而且存在損失較大的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型的目的，為解決目前單體建筑能耗較大，可再生能源利用率低的問題。提供一種集成太陽能光熱技術(shù)和相變蓄能技術(shù)集成及應(yīng)用的房屋，以實現(xiàn)冬季太陽能在單體住宅中的高效、多元利用，同時維持其他季節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的舒適及穩(wěn)定，
[0010]本實用新型通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0011]一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，包括相變房屋和太陽能系統(tǒng)，其特征在于，所述相變房屋I的北墻設(shè)置有外門23，南墻設(shè)置有外窗24 ;水泥地板29內(nèi)埋設(shè)相變套管2，每根相變套管2內(nèi)均設(shè)置有相變材料，多根相變套管2水平設(shè)置構(gòu)成相變材料層；在水泥地板29與地面28之間設(shè)置有通風(fēng)層4，通風(fēng)層4為一個空間，其內(nèi)部通過兩處交錯設(shè)置的砌體結(jié)構(gòu)34將其分隔成近似風(fēng)道狀，砌體結(jié)構(gòu)34同時作為承重結(jié)構(gòu)支撐水泥地板29 ;南墻下部臨近通風(fēng)層4處設(shè)置有南墻通風(fēng)口 25，北墻下部臨近通風(fēng)層4處設(shè)置有北墻通風(fēng)口 26 ;相變房屋I臨近東墻或西墻的水泥地板29上設(shè)置有孔洞27，孔洞27與通風(fēng)層4相連通；
[0012]相變房屋I的屋頂上設(shè)置有太陽能系統(tǒng)，太陽能系統(tǒng)包括太陽能集熱器3，太陽能集熱器3通過熱水供水管路6和熱水回水管路7與相變套管2形成一個完整的太陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)回路；所述太陽能集熱器3由集熱單元A17和集熱單元B33組成，分別設(shè)置在坡度為45度的角鋼支架上，按上下順序排列；集熱單元A17和集熱單元B33的頂部設(shè)有集熱器水箱A16和集熱器水箱B32 ;集熱器水箱A16與集熱單元A17相連通，集熱器水箱B32與集熱單元B33相連通，集熱器水箱A16與集熱器水箱B32通過管道串聯(lián)在一起；熱水回水管路7上設(shè)置有水泵5、補水箱11、電磁閥12和集水器9 ;熱水供水管路6上設(shè)置有熱量表10、分水器8，還設(shè)置有底部自動排氣閥15、中部自動排氣閥14和頂部自動排氣閥13 ；
[0013]所述相變套管2由內(nèi)外兩層鋼管組成，外管18縱向的同心位置設(shè)置有內(nèi)管19，內(nèi)管19與外管18的管壁之間設(shè)置有強化傳熱的圓形肋片20 ;內(nèi)管19為水管路，其兩端分別設(shè)置有接口 A30和接口 B31，分別作為進水口和出水口 ；外管18的兩端為封閉狀，且留有接口 A和接口 B ;內(nèi)管19與外管18之間由肋片20分割為相變材料填充腔22，相變材料填充腔22內(nèi)設(shè)置有相變材料；外管18的一端側(cè)面設(shè)置有接口 21，作為相變材料填充孔及自動排氣閥的接口 ；內(nèi)管19通過集水器9與熱水回水管路7相連接，并通過分水器8與熱水供水管路6相連接。
[0014]所述相變房屋I長3m?10m，寬2m?5m，高3?4.5m，墻體米用240mm?370mm厚的實心磚墻、空心磚墻或混凝土墻，外部加裝20mm?60mm厚保溫材料；屋頂為現(xiàn)饒混凝土屋頂或預(yù)制板屋頂，厚度為150mm?300mm，外部加裝20mm?60mm厚保溫材料；墻體傳熱系數(shù)小于0.55ff/m2.K，屋頂傳熱系數(shù)小于0.6ff/m2.K。
[0015]所述北墻設(shè)置的外門23高1.8m?2.2m,寬0.8m?1.2m ;南墻設(shè)置的外窗24高1.2m?1.8m，寬1.2m?1.5m ;門窗外框材料為塑鋼或斷橋銷合金。
[0016]所述南墻通風(fēng)口 25和北墻通風(fēng)口 26均可開啟和關(guān)閉，孔洞27設(shè)置有蓋板，以控制建筑內(nèi)氣流流動。
[0017]所述相變材料填充腔22內(nèi)填充的相變材料，其相變溫度與室內(nèi)溫度相接近，在16-28°C之間，可以是無機相變材料、有機相變材料或有機相變材料的低共熔混合物。
[0018]相變套管2的進水口與分水器8、出水口與集水器9相連接；太陽能集熱器3產(chǎn)生的熱水通過管路流入分水器8，再經(jīng)分水器8流入各個相變套管進行換熱，然后匯入集水器9，最后經(jīng)管路流回太陽能集熱器3，完成循環(huán)。
[0019]太陽能熱水循環(huán)系統(tǒng)為同程式熱水采暖系統(tǒng)。
[0020]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0021]1、房屋結(jié)構(gòu)與太陽能系統(tǒng)通過相變套管結(jié)合，太陽能供暖的平均能量利用率可達49.6%，高于平均水平。
[0022]2、所選用的相變材料的相變溫度與室內(nèi)溫度相接近，在19-28?之間，可以防止室內(nèi)過熱和較大的波動。相變材料的相變潛熱較顯熱大得多，完全可以滿足夜間室內(nèi)需熱要求。
[0023]3、相變材料鋪設(shè)在地板上，同時在其下面設(shè)有通風(fēng)層，可以實現(xiàn)跨季節(jié)室溫調(diào)控；冬季進行蓄熱，夏季進行蓄冷。
[0024]4、太陽能系統(tǒng)采用熱水作為冷熱媒，使得冷熱量輸送能力加大，能量利用率提高。
[0025]5、整套房屋設(shè)計在使用時的耗電部分僅有冬季供暖水泵耗電，耗電量平均每天只有1.3kWh，過渡季及夏季完全無需耗電。本實用新型大大節(jié)約了常規(guī)能源，減少了二氧化碳的排放量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的整體構(gòu)造不意圖；
[0027]圖2是本實用新型太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的房屋結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0028]圖3是本實用新型太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的南墻、北墻結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖4是本實用新型太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的通風(fēng)層結(jié)構(gòu)示意圖(圖1的A-A剖視圖)；
[0030]圖5是本實用新型太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的太陽能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6是本實用新型太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑的相變套管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]本實用新型附圖標記如下:
[0033]1---相變房屋2---相變套管
[0034]3---太陽能集熱器 4---通風(fēng)層
[0035]5---水泵6---熱水供水管路
[0036]7---熱水回水管路 8---分水器
[0037]9---集水器10---熱量表
[0038]11---補水箱12---電磁閥
[0039]13---頂部自動排氣閥14---中部自動排氣閥
[0040]15---底部自動排氣閥16---集熱器水箱A
[0041]17---集熱單元A18---外管
[0042]19---內(nèi)管20---肋片
[0043]21---接口22---相變材料填充腔
[0044]23---外門24---外窗
[0045]25---南墻通風(fēng)口26---北墻通風(fēng)口
[0046]27---孔洞28---地面
[0047]29---水泥地板30---接口 A
[0048]31---接口 B32---集熱器水箱B
[0049]33---集熱單元B34---砌體結(jié)構(gòu)

【具體實施方式】
[0050]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步描述。
[0051]本實用新型所設(shè)計的能源自維持的房屋，主要包括相變房屋和太陽能系統(tǒng)兩大部分。
[0052]相變房屋I的相關(guān)結(jié)構(gòu)參見圖1、圖3、圖3和圖4，所述相變房屋I的外形尺寸為3mX3mX3m，在相變房屋I的北墻設(shè)置有一扇1.8mX0.8m的塑鋼門23，南墻設(shè)置一扇1.2mX 1.2m的塑鋼外窗24。墻體采用240mm爐澄空心磚墻，外部加裝45mm厚聚苯保溫板；屋頂采用現(xiàn)饒混凝土屋頂，厚度為150_，外部加裝60mm厚聚苯保溫板。用于封裝相變材料的相變套管2埋設(shè)在水泥地板29內(nèi)，形成相變材料層。太陽能集熱器3放置在相變房屋I的屋頂上，設(shè)置在坡度為45度的角鋼支架上，通過熱水供水管路6和熱水回水管路7與相變套管2形成一個完整的太陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)回路。在水泥地板29與地面28之間設(shè)置有通風(fēng)層4，地面28的上面貼有45mm厚的聚苯保溫板。通風(fēng)層4為一個空間，內(nèi)部有兩處交錯設(shè)置的砌體結(jié)構(gòu)34將空間分隔成近似風(fēng)道狀(參見圖4)，砌體結(jié)構(gòu)34同時作為承重結(jié)構(gòu)支撐水泥地板29。通風(fēng)層4與南墻接觸處設(shè)置有兩個通風(fēng)口 25，與北墻接觸處設(shè)置有一個通風(fēng)口 26 ;所述南墻通風(fēng)口 25和北墻通風(fēng)口 26均可開啟和關(guān)閉，以控制建筑內(nèi)氣流流動。相變房屋I臨近東墻或西墻的地板上設(shè)置有孔洞27，孔洞27與通風(fēng)層4相連通；孔洞27上設(shè)置有可開啟關(guān)閉的蓋板(參見圖2)。
[0053]太陽能系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)參見圖5，太陽能集熱器由集熱單元A17和集熱單元B33組成，分別安裝在一個坡度為45度的角鋼焊接支架上，按上下順序排列；集熱單元A17和集熱單元B33的頂部均設(shè)有集熱器水箱A16和集熱器水箱B32 ;集熱器水箱A16與集熱單元A17相連通，集熱器水箱B32與集熱單元B34相連通，集熱器水箱A16與集熱器水箱B32通過管道串聯(lián)在一起。
[0054]多根并聯(lián)埋設(shè)于水泥地板29內(nèi)的相變套管2由內(nèi)外兩層鋼管組成(參見圖6)，夕卜管18縱向的同心位置設(shè)置有內(nèi)管19，內(nèi)管19與外管18的管壁之間設(shè)置有強化傳熱的圓形肋片20 ;內(nèi)管19為水管路，其兩端分別設(shè)置有接口 A30和接口 B31，分別作為進水口和出水口 ；外管18的兩端為封閉狀，且留有接口 A和接口 B ;內(nèi)管19與外管18之間由肋片20分割為相變材料填充腔22，相變材料填充腔22內(nèi)設(shè)置有相變材料；外管18的一端側(cè)面設(shè)置有接口 21，作為相變材料填充孔及自動排氣閥的接口。所述相變材料的相變溫度與室內(nèi)溫度相接近，在16-28°C之間，可以是無機相變材料、有機相變材料或有機相變材料的低共熔混合物。本實施例采用正癸酸與十六醇的低共熔混合物，其質(zhì)量比為62.5:37.5，熔化溫度為22.5°C，凝固溫度為20.6°C。
[0055]熱水供水管路6上設(shè)置有分水器8，熱水回水管路7上設(shè)置有集水器9 ;分水器8上設(shè)置有多個接口，分別與多個相變套管2的內(nèi)管19的進水口相連接，該分水器8與熱水供水管路6相連接；集水器9上也設(shè)置有多個接口，分別與多個相變套管2的內(nèi)管19的出水口相連接，集水器9與熱水回水管路7相連接。熱水供水管路6的上端與集熱器水箱A16相連接，下端與分水器7頂端接口相連。熱水供水管路6從上到下依次還安裝有頂部自動排氣閥13、中部自動排氣閥14、底部自動排氣閥15、及熱量表10，其在室外部分包裹有保溫材料層以及電伴熱帶。熱水回水管路7的上端與集熱器水箱B32相連接，下端與集水器9的底端接口相連接，與熱水供水管路6形成同程式系統(tǒng)。分水器8與集水器9與相變套管2處于同一平面，與部分管路共同埋設(shè)置于水泥地板29內(nèi)，其整體上稍有坡度，并在沿坡度向下處設(shè)置有三通，其中一通延伸至室外作為排水管。熱水回水管路7從上至下依次還安裝有水泵5、補水箱11、電磁閥12及其他閥門等。太陽能集熱器3產(chǎn)生的熱水通過管路流入分水器8，再經(jīng)分水器8流入各個相變套管進行換熱，然后匯入集水器9，最后經(jīng)管路流回太陽能集熱器3，完成循環(huán)。
[0056]本實用新型的工作過程如下:
[0057]冬季供暖過程:水泵5和電磁閥11受智能電源控制箱控制，控制箱內(nèi)引出三個溫度探頭分別布置在集熱器水箱、集水器和室內(nèi)，當集熱器水箱中水溫達到30°C，且集水器溫度低于18°C時，循環(huán)水泵和電磁閥開啟；當此兩個溫度探頭測得的水溫溫差小于5°C時，水泵及電磁閥關(guān)閉，系統(tǒng)停止循環(huán)；當室內(nèi)溫度達到或超過28°C時，水泵及電磁閥也會關(guān)閉。整個冬季運行過程中，通風(fēng)層4的所有通風(fēng)口全部為關(guān)閉狀態(tài)，孔洞27也為關(guān)閉狀態(tài)。
[0058]過渡季過程:整個過渡季通風(fēng)層4的所有通風(fēng)口全部為關(guān)閉狀態(tài)，孔洞23也為關(guān)閉狀態(tài)。太陽能系統(tǒng)不運行。在過渡季完全依靠建筑自身自然調(diào)控，不涉及人為控制。
[0059]夏季過程:通風(fēng)層4的所有通風(fēng)口全部為開啟狀態(tài)，在白天室外溫度較高時，孔洞27關(guān)閉，阻止室外空氣進入室內(nèi)從而將熱量帶入建筑內(nèi)部，同時通過傳熱和陽光直接射入室
[0060]內(nèi)所帶來的多余熱量被相變材料吸收儲存；在夜間室外氣溫較低且低于室內(nèi)溫度時，外窗24開啟，孔洞27也為開啟狀態(tài)，通過自然通風(fēng)的方式將室內(nèi)多余熱量以及相變材料凝固所放出的白天儲存的熱量帶走。在夏季過程中，太陽能系統(tǒng)不運行。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，包括相變房屋和太陽能系統(tǒng)，其特征在于，所述相變房屋(1)的北墻設(shè)置有外門(23)，南墻設(shè)置有外窗(24);水泥地板(29)內(nèi)埋設(shè)相變套管(2)，每根相變套管(2)內(nèi)均設(shè)置有相變材料，多根相變套管(2)水平設(shè)置構(gòu)成相變材料層；在水泥地板(29)與地面(28)之間設(shè)置有通風(fēng)層(4)，通風(fēng)層(4)為一個空間，其內(nèi)部通過兩處交錯設(shè)置的砌體結(jié)構(gòu)(34)將其分隔成近似風(fēng)道狀，砌體結(jié)構(gòu)(34)同時作為承重結(jié)構(gòu)支撐水泥地板(29);南墻下部臨近通風(fēng)層(4)處設(shè)置有南墻通風(fēng)口(25)，北墻下部臨近通風(fēng)層(4)處設(shè)置有北墻通風(fēng)口(26);相變房屋(1)臨近東墻或西墻的水泥地板(29)上設(shè)置有孔洞(27)，孔洞(27)與通風(fēng)層(4)相連通； 相變房屋⑴的屋頂上設(shè)置有太陽能系統(tǒng)，太陽能系統(tǒng)包括太陽能集熱器(3)，太陽能集熱器(3)通過熱水供水管路(6)和熱水回水管路(7)與相變套管(2)形成一個完整的太陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)回路；所述太陽能集熱器⑶由集熱單元A(17)和集熱單元B(33)組成，分別設(shè)置在坡度為45度的角鋼支架上，按上下順序排列；集熱單元A(17)和集熱單元B(33)的頂部設(shè)有集熱器水箱A (16)和集熱器水箱B (32);集熱器水箱A (16)與集熱單元A (17)相連通，集熱器水箱B (32)與集熱單元B (33)相連通，集熱器水箱A (16)與集熱器水箱B(32)通過管道串聯(lián)在一起；熱水回水管路(7)上設(shè)置有水泵(5)、補水箱(11)、電磁閥(12)和集水器(9);熱水供水管路(6)上設(shè)置有熱量表(10)、分水器(8)，還設(shè)置有底部自動排氣閥(15)、中部自動排氣閥(14)和頂部自動排氣閥(13)； 所述相變套管(2)由內(nèi)外兩層鋼管組成，外管(18)縱向的同心位置設(shè)置有內(nèi)管(19)，內(nèi)管(19)與外管(18)的管壁之間設(shè)置有強化傳熱的圓形肋片(20);內(nèi)管(19)為水管路，其兩端分別設(shè)置有接口 A(30)和接口 B(31)，分別作為進水口和出水口 ；外管(18)的兩端為封閉狀，且留有接口 A和接口 B ;內(nèi)管(19)與外管(18)之間由肋片(20)分割為相變材料填充腔(22)，相變材料填充腔(22)內(nèi)設(shè)置有相變材料；外管(18)的一端側(cè)面設(shè)置有接口(21)，作為相變材料填充孔及自動排氣閥的接口 ；內(nèi)管(19)通過集水器(9)與熱水回水管路(7)相連接，并通過分水器(8)與熱水供水管路(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，其特征在于，所述相變房屋⑴長3m?10m，寬2m?5m，高3?4.5m，墻體米用240mm?370mm厚的實心磚墻、空心磚墻或混凝土墻，外部加裝20mm?60mm厚保溫材料；屋頂為現(xiàn)饒混凝土屋頂或預(yù)制板屋頂，厚度為150mm?300mm，外部加裝20mm?60mm厚保溫材料；墻體傳熱系數(shù)小于0.55ff/m2.K，屋頂傳熱系數(shù)小于0.6ff/m2.K。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，其特征在于，所述北墻設(shè)置的外門(23)高1.8m?2.2m,寬0.8m?1.2m ;南墻設(shè)置的外窗(24)高1.2m?1.8m，寬1.2m?1.5m ；門窗外框材料為塑鋼或斷橋鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，其特征在于，所述南墻通風(fēng)口(25)和北墻通風(fēng)口(26)均可開啟和關(guān)閉，孔洞(27)設(shè)置有蓋板，以控制建筑內(nèi)氣流流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，其特征在于，所述相變材料填充腔(22)內(nèi)填充的相變材料，其相變溫度與室內(nèi)溫度相接近，在16-28°C之間，可以是無機相變材料、有機相變材料或有機相變材料的低共熔混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，其特征在于，相變套管(2)的進水口與分水器(8)、出水口與集水器(9)相連接；太陽能集熱器(3)產(chǎn)生的熱水通過管路流入分水器(8)，再經(jīng)分水器(8)流入各個相變套管進行換熱，然后匯入集水器(9)，最后經(jīng)管路流回太陽能集熱器(3)，完成循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能與相變蓄能材料集成應(yīng)用的能源自維持建筑，其特征在于，太陽能熱水循環(huán)系統(tǒng)為同程式熱水采暖系統(tǒng)。
【文檔編號】F24J2/46GK204199450SQ201420580609
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】呂石磊, 李翼然 申請人:天津大學(xué)