用於外牆面的選擇性太陽能隧道的製作方法

2023-06-02 06:29:16

專利名稱：用於外牆面的選擇性太陽能隧道的製作方法
用於外牆面的選擇^:陽能, 駄領域本發明涉及^ 會^頁域，尤其是涉及一種用於外牆面的選擇^:陽獸,。
背景技術：
隨著人類居住環境要求的不斷提高，纖貌也呈不斷增長的趨勢。腿國家統計資料 顯示，，會嫩可佔國家總會繼的四分之一SH分之一，因此^1 能mi:了各國ii5^和學者 的議事日程。西方aii國家大^^開展皿節能已,了三十多年，如今高^t^、低旨^ft宅已相對 普遍，歐洲已^j世界上居住品質最高、最科學的地區。同時西方m國家的皿節能內容一直 在不斷魏最初強調^mU能，後來又強調在離中鵬能源、M^,損失，上t^己90制戈 重點為提!^t中的艙源荊用率。駄21魅己後^1 能的主要內容是離能源的可擀賣性。 我國的經濟aM—皿取以資源高消費和犧牲環境為代價的禾MM增長模式，^TM魏域與西 方腿國家相比有很媳巨。隨^^來我國能源供應短缺問題日益凸顯、能源^W斷提高， ^CU能問題的解決B^杯黎1。禾,太陽能斷氐離倉嫩的思路早已有之，但駄陽能熱禾傭方面仍械一些困難(1) 太陽集 ^皿一體化的問題不易解決，集賣繊的布置如何與自的夕卜觀良 ^合、 集MI如何實5I^M靴等一對U問題目前仍需要大量的理論研究和實踐探索；(2) 駄偏高，目前太陽集^^不但3竝於^^J件緲卜製作，而腿要消耗大M^S，由此帶來的高淋限制了太陽能熱利用的規模；(3) 太陽集^&對太陽的吸收沒有選擇性，被動sUc陽集熱系^a季會的過熱的問題不易解決，緲卜增加了離f嫩。主動式系郷攤以避絲統鋭帶來的^*進一步提高；發明內容財問題:本發明的目的^JIf共一種便於實現與離一體化的，在無ttf5J環^^汙染的剝牛下，大幅度斷氐離會激，節約能源，具有特點的用於外牆面的選擇駄陽能麟。財方案本發明用於外牆面的選擇駄陽會鵬道，由聚集有保溫氣體的聚光體，設在聚光 體底部的吸嫩和將聚光體密封的透明頂蓋構成。臓的聚光體上下內表面為接收體^SIt纖,物面，左右兩側面為垂直平面，聚光體 與透明，的結合面和與吸M的結合面為方形;戶皿的聚光體內^li物面敷有一MS^，的 鋁膜反^t才料；^M聚光體的方形埠邊長為20 50nrn; ^ ^&吸皿由 ^和附著在 _1:的吸熱層構成；皿吸熱層的豐才料為黑鎳、或黑鉻、或陽^gft化鋁。本發明的有 ^:依據太陽高度角的不同產4^擇性礎，由於^^太陽高度角低，陽光 入射角小於吸收半角，鵬被鄉MM入太陽麟內部，難射能被轉化為熱能春、夏、t 季，特別是夏季，太陽高度角高，陽^AIt角遠大於吸收半角，麟被鋪礎出鵬，不吸收熱量；鵬內封裝的氣體可以懶U縦內辦n外部的傳熱，這1性在#^可以提高選擇駄陽f,的太陽集熱效率，夏季可以減小外界對內部的傳熱，形成"冬暖夏涼"的效果。以正午 12時的最大太陽高度角作為吸收半角設i"H^擇駄陽能鵬(Selective Solar Tunnel簡稱 為SST)，貝唭間太陽光的Mt角恆小於吸收半角，因此可保ffi^段時間內的太陽鵬都倉超噠 選擇駄陽麟的吸繊，力口之其內部封裝流體的保溫作用，從而超呔陽會採暖的目的。而在 非^Sm除早tt陽岡折，'^T時的高度角外(一般時間,，M陽輻射值也較小)太陽 高度角糊每大^t擇M陽M的吸收半角，太陽，會mS^面Mlt出選擇^陽M， Kit了體至i姑吸繊，糊贓夏季，太陽高度角會很肚升至U—1^:的值，這樣太陽鵬4MS 入到選擇駄陽麟內，力口之其內部封裝流體的阻熱作用，可以顯著地防ih^i^溫。選擇駄陽會^t^構小巧，開口尺寸通常小於50nm，形成的1 ^構可以抑制內部氣體的自然對流， ^>對流傳熱量。因llt^鵬熱的作用。這"^點在^^可以提高選擇l^陽倉^t的太陽倉讓熱效率，夏季可以^>^;得熱。選擇l4i:陽,內部結構簡單，無ftM運動部件，^:f賺。 將多^ 駄陽 ￡陣列^^^^龍央、保溫磚、夕卜牆板勢卜表面，可以方便、勢鵬製成 各種選擇性^E^件，劍S^構件誠的^[物可以在^S駄陽能，斷氏甚至完絲，碟 麟負荷；夏季可以懶u^:接數陽輻射，而且保溫隔熱，從而[^f氐空調熱負荷。劍選擇性太陽^ts^便於實現與離一體化，在無ftfs^凝汙染的斜牛下，大巾破斷氐離倉嫩，節約 倉繊。


圖1是本發明的選擇駄陽能(13t^構主視圖；圖2是本發明的選^fe^日能^I^構左視圖； 圖3是本發明的選#^陽肯^31光學原理示意圖； 圖4是本發明的選^ltt陽能Piit光學系統i譜圖； 圖5是本發明實施例示意圖。圖中1—透明頂蓋，2—聚光體，3—吸 ， 4—保溫氣體，5—空A贈，6"M單元。具體實駄式 下面結合附圖對本發明的實施例作進"^描逸圖l所示，選擇性太陽會,(SST)由透明頂蓋l，聚光體2和吸熱板3構成，透明頂蓋l密封在聚光體2的頂部，吸皿3固定在聚光體2的底部，形成密閉空間的聚光體2內聚集有保 溫氣體4。透明頂蓋l的作用是狄陽繊艦，ffljh吸收表面的MHll!f和M^對流損失，從 而保ffi^擇駄陽鵬的聚光體2具^ 的絕熱性能。聚光體2的上下內表面^li物面，左右 M直平面，其內表面塗(鍍)有鍍鋁薄膜反射才料，其作用是將小於吸收半角e的鵬匯雜 吸繊3上，而將大於吸收半角的微湖出選擇駄陽^t聚光體2外；聚光體2與透明頂蓋 1的結合面和與吸 3的結合面為方形，圖2 B^為聚光體2與透明m 1的結合面的左視圖， 其方形埠邊長為20 50imi。吸熱板3由基板和塗(鍍)在^i:的太陽離及熱層構成，繊 可以^kM的，也可以是非鍋的，吸實娠材料為黑鎳、或黑鉻、或陽tStt化鋁、赫是多層磁 控M選^t才料如Al"C-N-Al，作用是將所吸,啲太陽能轉換成熱能，^G熱能傳避合室內空 氣。保溫氣體4封裝f透明蓋板l、聚光體2、吸 3之間的空間內，冬季利用流體的保溫性 能，M^室內向夕卜別專遞熱量，夏季利用流體的隔熱性能，P甜卜界熱KtA室內。圖3際，對^^擇肽陽麟，以最^A射半角PAIf的所有體，都必鄉服吸艦3的邊 緣出射。也縦說，AM艦中的影剛麟也應是吸繊的影Ki麟。A^周知，解行於 入射半角e方向上，焦點在戶的拋t^就能實i!S個要求。i!3lA射孔徑《和最^A射半角"就 可以完全確定了複合拋物面的皿。根據以上原理，就可以設計出選Stti:陽,的光學系統。剖面線部分為選擇ltt陽,的 縱截面，設《^A射麟的進口口徑，^是吸M口徑，,是CPC的長度，e為接收半角，拋 物線a為選擇駄陽麟的一支，F為焦點。以拋繊的5(^r舶為/軸，以拋tl^頂點o'為原點，M^飾坐標系;c'oy，貝iJ^i足的方禾ia^坐標系x'oy中標為x' = —/2/4/ 式中^=/為焦距。設G點在o:c'y'坐標系中的坐標為fe, ^),貝UY; = of2 sin(90。 — 6>) = cf2 cos 6>x; =乂2/4/ "22 cos2 0/4/ 由幾何絲，選擇駄陽,的焦距為/ = (d2 / 2)2 cos2 e / / +d 2sin 0 = c/2 / 2(1 + sin 6>) 選擇肽陽麟的微/ = l/2(《+d2)"g6> 選擇酞陽鵬截面型線(拋物線)方程/ = jc'2 /4/ = x'2 /[2d2(1 + sin6>)]利用，li^法，很易了解選擇l4i:陽^(寸，的選擇性。當太陽:tif平行於拋物線的 主軸時(入射角0,=0，《為入射，與選擇t^陽nm^r舶之間的夾角)，光^l^^匚，其焦點F,如附圖4 (a);當入射角《小於e，則由附圖4 (b)可知，入射^#直 到 SI^HM後到3i3iMfe^陽,的吸皿；當入射角《大於0，如附圖4 (c)，入射 ^ 一^^f後將到達焦點F的上方，最終將返回選擇l^陽,的開口而不肯倒達吸mh。由此可見，如果拋物線是理想的，娜S^擇駄陽麟開口上的士0之間的贈翻紛皮匯穀販繊3上，而^^一角度範圍之外的所有細每最終^sij"回夕卜部空間中，也m^說，就學系艦具有一定Alt角的麟具有選擇性吸收鵬。綜j^腿，選擇駄陽M中接收半角0是一個^i的,，它的大小直,定了對，的 接收範圍。太陽高度角是太陽光線同水平面(地平面)的夾角。當選捧M陽能M ( SST)正南水 平腿，太陽高度角即為太陽3ti4Am擇駄陽P縦的入射角。 1中，太陽高度角是在不斷變 化的。日出日落的時候，太陽SE^在地平線上。這時，太陽高度角就是零度。等到正午(地方時 12點)的時候，太陽升到最高。這時，太陽高度角超'J^S大值，被稱為正午太陽高度角。 4中，每天同一時刻的太陽高度角也是在不斷變化的，夏天的太陽高度角明顯大於同一時刻冬天的太陽高度角。Max天的太陽高度角有雜一彿徵，在日出後糊艮短時間內可以很決超u 駄的太陽高度角。由此，若以本地的集中tW^ (以徐州為例12月初 次年2月底)，正午12時的最大太陽 高度角作為接受半角e設i"H^駄陽麟，貝唭間太陽光的入射角《恆小於接受半角^因此 可保^^段時間內的太陽 都倉廷1^^擇 陽,的吸 ，加之其內部封裝流體的保溫作 用，從而超呔陽倉^H爰的目的。而在非採日翻，除早tt陽岡折魅P^T時的高度角外d 時間g^豆，且太陽^f值也較小)太陽高度角翻每大^^擇駄陽,的接收半角e，太陽繊 會被Slt面湖出選擇舦陽麟，fflji:了媳到達吸繊，特別在夏季，太陽高度角會很feh 升到一^^:的值，這樣太陽體船t3tA到選擇駄陽隧道內，加之其內部封裝流體的阻熱作 用，可以顯著地防止^[^溫。圖5麻，為辦駄陽離具體的實施例，在妒空'll嚇的過程中，將選擇駄陽I^I^賊 集繊附ij，即將多^M^駄陽^t單元6直^K在空A被5辦才料中，圖5 (a)戶麻，形鵬 有選擇性的太陽倉^ft撫專圖5 (b)戶標。集挪專堆砌^*形成了一面選擇駄陽軎^ ，超IJ 了太陽能與皿一體化的目的。與建築物一體4t^合的時候，空'M專5並不Jt^擇t^陽隧直的唯 一鵬載體，選擇舦陽M^可以駄多種,卜牆板形賂種太陽肯繊據繊織才。選擇駄陽鵬的光學結構簡單，形頁ttf50!M調節，就可以^^擇性功能，因iW^也樹驢。劍陣列^U;陽集熱的結構使得個別繊駄陽麟的破t^t鄉系統的影響很小。由前^#駄陽倉,的光學原理可知，春、夏、IfcH^mfeS^出選擇駄陽^t^ 並不是朝同一方向，，而,生多方向的散射，這樣可以^^S免光汙染的產生。也正是由於 選擇性的特點魏物外J^iffl選^l^陽M^職會產生她的鄉，在^^A^酞 陽離的牆條上去,深，複季鵬變淺。
權利要求
1.一種用於外牆面的選擇性太陽能隧道，其特徵在於它由聚集保溫氣體(4)的聚光體(2)，設在聚光體(2)底部的吸熱板(3)和將聚光體(2)密封的透明頂蓋(1)構成。
2. 根據權利要求i臓的用於外牆面的選擇肽陽能鵬，^mi在於艦的聚光體(2)上下內表面為接收^^S^f纖的拋物面，左右兩側面為垂直平面，聚光體(2)與透明頂蓋(1) 的結合面和與吸 (3)的結合面為方形。
3. 職權利要求i或2戶腐的用於外牆面的選擇駄陽會,，辦徵在於戶;M聚光體(2) ,物面上敷有一層娜體的鋁膜反光材料。
4. 根據權利要求i或2戶腐的用於外牆面的選擇駄陽能鵬，欺寺徵在於戶; M聚光體(2) e^形埠邊長為20 50nrn。
5. 根據權利要求1戶腿的用於外牆面的選^M陽能麟，賺徵在於戶腐的吸繊(3) 由繊和附著在MJ:的吸熱層構成。
6. 根據權利要求5臓的用於外牆面的選擇瞎日能麟，辦徵在於臓的吸熱層材 料為黑鎳、或黑鉻、或陽麟化鋁。
全文摘要
一種用於外牆面的選擇性太陽能隧道，由可吸收保溫氣體的聚光體，設在聚光體底部的吸熱板和將聚光體密封的透明頂蓋構成。依據太陽高度角的不同產生選擇性反射，冬季太陽高度角低，光線被全部反射入太陽隧道內部，其輻射能被轉化為熱能；春、夏、秋三季，特別是夏季，太陽高度角高，光線被全部反射出隧道，不吸收熱量。其結構簡單，無運動部件，成本低廉。將多個選擇性太陽隧道成陣列嵌入建築砌塊、保溫磚、外牆板等外表面，可以方便、美觀地製成各種選擇性建築構件，運用這些構件建成的建築物可以在冬季吸收太陽能，降低甚至完全承擔採暖熱負荷；夏季可以抑制建築接受太陽輻射，而且保溫隔熱，從而降低空調熱負荷，大幅度降低建築能耗，節約能源。
文檔編號F24J2/00GK101307623SQ20081012338
公開日2008年11月19日 申請日期2008年5月26日 優先權日2008年5月26日
發明者東 肖, 寧 陳 申請人:中國礦業大學