一種冬暖夏涼的太陽能通風裝置的製作方法

2023-12-04 13:20:36 2

本發明涉及建築通風結構的技術領域，尤其涉及一種冬暖夏涼的太陽能通風裝置。

背景技術：

室內空氣環境對人居舒適度起著十分關鍵的影響作用。室內空氣的溫度以及新鮮程度輕則會影響人的精神狀態和情緒，比如說處於新鮮空氣的室內，人會覺得精神奕奕、心情舒暢，反之會使人煩躁不安、昏昏欲睡；重則會使細菌滋生、病毒蔓延，尤其是在人員密集的建築物內這種不良影響更為嚴重，如監獄、看守所、工廠車間、醫院等。因此，無論民用建築或者工業建築都採取了各種措施來改善室內空氣環境，當然無論是初次安裝還是後期維修保養都花費了不菲的代價。

目前較為常見的室內空氣環境改善的設備主要有空調、風扇、排氣扇、無動力風球以及新風系統等。這些設備要麼通風效果差、無法冬暖夏涼，要麼運行維護成本高、空氣不新鮮。並且絕大多數都需要依賴電作為能源支持，從這個層面上來講，又是對能源的一種浪費。因此，尋求一種既能綠色環保，又能高效實現室內通風換氣、保持室溫冬暖夏涼的裝置便顯得十分有意義。

技術實現要素：

本發明提供了一種冬暖夏涼的太陽能通風裝置，以太陽能這種清潔環保能源為動力、熱壓原理為理論支撐，採用獨特的構造措施實現了高效的室內通風換氣和冬暖夏涼的效果。

為了達到上述發明的目的，採用以下技術方案：一種冬暖夏涼的太陽通風裝置，所述裝置包括太陽能風道、排氣風道、循環風道，太陽能風道內包括集熱板和散熱絲，散熱絲分布排列在集熱板上，所述太陽能風道與水平的樓板成一定傾斜角度，太陽能風道入口與室內第一通風口連接，太陽能風道出口與排氣風道、循環風道連接，排氣風道連接室外通風，循環風道與室內第二通風口連接，排氣風道與循環風道之間設置風門， 風門的角度可調節排氣風道和循環風道的閉合。

本裝置主要通過太陽能風道的集熱板吸收太陽能後升溫加熱該風道內空氣，使空氣升溫膨脹、流速加快，達到加快空氣流通的目的。本裝置根據不同季節的需求設置了兩種工作狀態供選擇：夏季工作狀態（風門閉合循環風道）和冬季工作狀態（風門閉合排氣風道）。當夏季工作狀態時，風門閉合循環風道，循環風道不參與工作，此時，太陽能風道內的高效能集熱板吸收太陽輻射，通過集熱板輻射和太陽能風道內空氣對流加熱太陽能風道內的空氣，增大太陽能風道和室內溫差，太陽能風道內空氣溫度增大後，空氣膨脹，氣流向上流動，由於熱壓原理太陽能風道內空氣被抽出室外，室內氣壓變小，室外新鮮空氣便可通過門窗流入室內。如此，便可實現室內不斷的通風換氣，一直保持室內空氣新鮮且不停流通。當冬季工作狀態時，風門閉合排氣風道，循環風道開啟。此時，太陽能風道內集熱板吸收太陽輻射後加熱太陽能風道內空氣，由於熱壓作用，風道內熱空氣將通過循環風道向室內輸送，空氣在室內與太陽通風裝置之間循環，使室內氣流變暖。冬季工作狀態時，若要換氣可以適當打開門窗並開啟排氣扇，以更新室內空氣。

進一步地，所述散熱絲為曲線或者波浪線。曲線型散熱絲設置在太陽能風道內，散熱絲的主要作用是提高太陽能集熱板傳熱高度，因為太陽能集熱板加熱風道內空氣主要是靠熱傳導實現，而空氣的導熱吸收較低，一般情況下溫度梯度較大，風道內空氣溫度很難均勻加熱，增加散熱絲可增加熱傳導面積和集熱板傳熱高度。此外，曲線型散熱絲還將起到增加太陽能風道內空氣紊流度，加快空氣對流和溫度傳導。

進一步地，所述循環風道內裝有排氣扇。冬天時，循環風道排氣扇可以促進空氣流通，加速太陽能風道中熱空氣流入室內。

進一步地，太陽能風道與樓板成45°夾角。由於不同地區緯度和實際日照情況有所差異，可以根據實際情況調節太陽能風道的傾斜角度以增大風道中太陽能集熱板吸收太陽能輻射面積，使風道中空氣加熱速度得到進一步提升，從而達到提高加速通風換氣的目的。一般45°傾斜風道的設計符合大多數地區，輻射面積較大，更利於氣流流動，使換氣更為順暢。

進一步地，所述太陽能風道、排氣風道、循環風道的基礎骨架為混凝土。主體機構一般為混凝土，本裝置基本骨架材料是與主體結構相同的混凝土，因此基本可以實現與主體結構同生命周期。其混凝土骨架可採用與主體混凝土同時澆築成型、預製後安裝等方式實現和主體結構的連接，搭建簡單，造價低廉即可實現冬暖夏涼的效果。

進一步地，所述排氣風道與樓板平行，循環風道分別與排氣風道、樓板垂直，太陽能風道、排氣風道、循環風道與樓板成直角梯形結構。

進一步地，所述風門角度可旋轉，轉至水平狀態下閉合循環風道，轉至垂直狀態下閉合排氣風道。該裝置有現夏冬季兩種狀態的工作模式，即夏季風門水平設置，關閉循環風道，太陽能風道內熱空氣可以通過排氣風道直接排出室內；冬季風門垂直設置，開啟循環風道，太陽能風道內熱空氣可以通過循環風道進入室內。

進一步地，太陽能風道由透光玻璃蓋板、保溫板和混凝土板構成，透光玻璃蓋板在向陽的一面，內層為保溫板，外層為混泥土板。

進一步地，循環風道內層為保溫板，外層為混泥土板。

本裝置基本骨架材料為混凝土，與主體結構同時澆築成型，太陽能風道的透光玻璃蓋板可採用布紋鋼化玻璃加工製作，集熱板可採用陽極氧化吸熱膜加鋁合金邊框加工製作，散熱絲可採用鋁合金加工製作，保溫板可採用隔熱擠塑板加工製作。風門可採用白鐵皮加金屬框架，內填充隔熱擠塑板加工製作，該風門需可實現90°轉動。

本發明的優點包括：1. 以太陽能為能源，綠色環保，後期運行維護費用低；2. 適用範圍廣，採用傾斜太陽能風道，傾斜角度可根據日照緯度等因素調整，適合大部分地區使用；3. 曲線型散熱絲實現風道內空氣加熱更均勻，加快空氣流動；4. 操作簡單，通過簡單的風門角度改變即可實現冬暖夏涼；5. 本裝置以混凝土為骨架，造價低廉，使用壽命可實現與結構同生命周期，能較大的節約後期維護費用。與現有技術相比，本發明通過簡單的結構增加太陽能集熱板吸收的太陽能輻射量，同時加快空氣熱傳導效應，實現加速空氣流通並達到冬暖夏涼的效果。

附圖說明

圖1是本發明的房屋結構，其中A為本發明；

圖2是A的放大圖，本發明的結構；

圖3是本發明的夏季工作狀態（位於北側）；

圖4是本發明的夏季工作狀態（位於南側）；

圖5是本發明的冬季工作狀態（位於北側）；

圖6是本發明的冬季工作狀態（位於南側）。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的描述。

一種冬暖夏涼的太陽能通風裝置，如圖1所示，本裝置設置在房頂樓板上太陽直射的位置，其基本骨架材料為混凝土，骨架與房屋主體結構同時澆築成型。如放大的圖2所示，該裝置大體上由三個風道構成：太陽能風道1、排氣風道2和循環風道3，太陽能風道由透光玻璃蓋板4、保溫板5和混凝土板6構成，透光玻璃蓋板4在向陽的一面，內層為保溫板5，外層為混泥土板6。太陽能風道內設置有集熱板7和散熱絲8，曲線形的散熱絲8分布排列在集熱板7上。循環風道3內層為保溫板5，外層為混泥土板6。太陽能風道1傾斜與水平的樓板成45°夾角，排氣風道2與樓板平行，循環風道3分別與排氣風道2、樓板垂直，太陽能風道1、排氣風道2、循環風道3與樓板成直角梯形結構。太陽能風道1入口與室內第一通風口A1連接，太陽能風道1出口與排氣風道2、循環風道3連接，排氣風道2連接室外通風，循環風道3與與室內第二通風口A2連接，排氣風道2與循環風道3之間設置風門9，風門9可實現90°轉動，風門轉向垂直時閉合排氣風道，轉向水平時閉合循環風道。通過風門的開合來調配參與工作的風道，從而達到保證室內通風加速和室內冬暖夏涼的效果。

本裝置的太陽能風道的傾斜角度可根據設置地區的緯度和日照高度角調整。根據不同季節調節風門的角度達到冬暖夏涼的通風效果。如圖3和4所示，當夏季時，風門水平打開，循環風道不參與工作。此時，太陽能風道內的高效能集熱板吸收太陽輻射，通過集熱板輻射和太陽能風道內空氣對流加熱太陽能風道內的空氣，增大太陽能風道和室內溫差，太陽能風道內空氣溫度增大後，空氣膨脹，氣流向上流動，由於熱壓原理太陽能風道內空氣被抽出室外，室內氣壓變小，室外新鮮空氣便可通過門窗流入室內。如此，便可實現室內不斷的通風換氣，一直保持室內空氣新鮮且不停流通。

如圖5和6所示，當冬季時，風門豎直打開，循環風道開啟。此時，太陽能風道內集熱板吸收太陽輻射後加熱太陽能風道內空氣，由於熱壓作用，風道內熱空氣將通過循環風道向室內輸送。冬季工作狀態下，若要換氣可以適當打開門窗並開啟排氣扇，以更新室內空氣。若要加速太陽能風道中熱空氣流入室內亦可在循環風道下口裝小風扇以促進流通速度。