CN201050120Y - 一种利用太阳能辐射热供暖的房屋 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用太阳能辐射热供暖的房屋，具有向阳和/或不向阳的房间，其墙体设有保温层，在向阳房间的窗口外设有窗体支架，固定于墙体外侧、窗口的外围；玻璃幕墙，主体由中空玻璃制成，安装于窗体支架上，其与墙体的保温层形成的封闭空间做为热量采集区；温度传感器，设于热量采集区内，与一温度控制器的信号输入端相连；通风扇，其进风口设于热量采集区内，出风口通过一风管设于需要热风的房间，控制端与温度控制器的输出端相连。采用实用新型的用户不需支出冬季供暖费用，不必担心暖气漏水，同时具有节能、环保的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种建筑物，具体地说是一种利用太阳能辐射热供暖的房屋。
背景技术
在我国北方，无论办公楼还是居民住宅，每到冬季都要采用各种供暖措施以抵御寒冷。，人们在构建房屋时，除考虑房间朝向外，室内还需多处设置暖气及其供暖管路，不但占据空间，还给室内装修带来了不便，增加了装修的材料及人工费用，并且无论采用城市热力管网集中供暖、分户供暖或自行采用电加热、燃气、燃油、燃煤加热供暖等，都会发生大量的供暖费用，不但增加了家庭支出，还涉及节能、环保等一系列问题。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种通过改进建筑物结构而解决冬季供暖问题而利用太阳能辐射热供暖的房屋。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
具有向阳和/或不向阳的房间，其墙体设有保温层，在向阳房间的窗口外设有窗体支架，固定于墙体外侧、窗口的外围；玻璃幕墙，主体由中空玻璃制成，安装于窗体支架上，其与墙体的保温层形成的封闭空间做为热量采集区；温度传感器，设于热量采集区内，与一温度控制器的信号输入端相连；通风扇，其进风口设于热量采集区内，出风口通过一风管设于需要热风的房间，控制端与温度控制器的输出端相连。
所述窗口设有玻璃窗和/或保温窗板；所述保温窗板为一腔体结构，其内部填充有保温材料；所述保温窗板与安装该保温窗板的窗框或滑道之间设有开门器；所述开门器的控制端与温度控制器的输出端相连；所述保温层延及基础、阳台、女儿墙；所述保温层采用苯板或聚氨脂材料，其厚度根据建筑物当地日照强度及一月份平均气温计算确定；所述热量采集区内墙体外表面为深色；玻璃幕墙复盖整个向阳面，采光的窗口面积为整个向阳面面积的1/3～1/10；所述玻璃幕墙距外墙面200～300mm。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1.不需支出冬季供暖费用。本实用新型改进了房屋的保温结构，利用太阳光这种天然热量取暖，免去了热力管网供暖的费用支出，为每个家庭带来了实惠，产生了巨大的社会效益；
2.不必担心暖气漏水。本实用新型不需热力管网供暖，因此室内无需安装暖气等终端供暖设备，也没有供暖水管等设施，因而不必担忧漏水隐患以及暖气维修方面麻烦；
3.节能、环保。本实用新型不需城市热力管网供暖，也不需电加热、燃气、燃油、燃煤加热供暖，不会产生任何环境污染问题，同时节约能源。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，具有向阳和/或不向阳的房间，其墙体6设有保温层，向阳房间的窗口外设有窗体支架1，固定于墙体6外侧、窗口的外围；玻璃幕墙2，主体由中空玻璃制成，安装于窗体支架1上，其与墙体6的保温层5形成的封闭空间做为热量采集区；温度传感器8，设于热量采集区内，与一温度控制器的信号输入端相连；通风扇9，其进风口设于热量采集区内，出风口通过一风管7设于需要热风的房间，控制端与温度控制器的输出端相连。
本实用新型取消热力管网供暖，在向阳房间的窗口上设有用于封闭窗口的玻璃窗和/或保温窗板3，本实施例采用保温窗板3，其为一腔体结构，内部填充有苯板、发泡塑料、PE绵或海绵等保温材料，通过连接件如合页等与嵌设于窗口上的窗框转动连接，也可与设于窗口周边的滑道4滑动连接，在保温窗板3与窗框或滑道4之间安装有开门器(本实施例采用市购产品，型号为Comfort 820)，该开门器的控制端与一温度控制器的输出端相连；在墙体6外侧、窗口的外周边设有窗体支架1，于窗体支架1上安装有玻璃幕墙2，其与墙体6的保温层5形成的封闭空间做为热量采集区10，玻璃幕墙2上设有通风窗，在热量采集区10顶部设有一温度传感器8，其与温度控制器的信号输入端相连；玻璃幕墙2最好能覆盖整个向阳的墙面，房间的窗口面积可为整个向阳面面积的1/3～1/10，本实施例采为1/4左右。一般的房屋结构还具有不向阳的房间，其不能同向阳房间一样通过采集日光热量取暖，本实用新型在热量采集区10上部安装一通风扇9，其进风口就设于热量采集区10内上部，出风口通过风管7与不向阳的房间相通，通风扇9的控制端与温度控制器的输出端相连。
为了强化保温效果，本实用新型将保温层5延及基础、阳台、散水及女儿墙，以免形成热桥；保温层5为苯板，其厚度根据建筑物当地日照强度及一月份平均气温计算确定，而不向阳的外围护结构如山墙还应加厚保温层，本实施例以沈阳地区为例，均采用厚度为150～200mm的苯板，具体算法如下：
1.日照强度的计算：
根据《太阳能的资源储量与分布》(国际新能源网)可查得沈阳地区每年的辐射总量为E＝120千卡/cm2·年，按每年D＝365天，每天平均日照H＝12小时计算，可算出平均日照强度(换算成W/m2，即瓦特/平方米)：
P＝E*C/(D*H*3600)＝120*4186/(365*12*3600)＝0.0318W/cm2＝318W/m2。
其中，E为每年的辐射总量；C为热功当量，取1千卡＝4186焦耳；D为每年天数；H为每天日照的小时数。
考虑沈阳地区冬季太阳升起角，冬至日中午为22℃左右，对向阳面(朝向正南)墙体6为68°左右，接近于夏至日阳光对地面的辐射角。因此用这个平均强度计算是可行的。
2.每天太阳能输入量的计算：
以100M2住宅为例：房屋的进深为14m，宽为7.14m，层高2.8m。
则向阳面面积为7.14*2.8≈20m2，按每天4小时有效光照，面积有效率为90％计算，则每天太阳能输入量为：318*20*4*0.9＝22896WH＝22.896KWH(千瓦时)，太阳能利用率取70％，则进入室内热量Q为16KWH。
3.计算保温层厚度：
聚苯板的导热系数λ≤0.041W/(m·℃)(瓦特/(米·度))
房屋每天的散热量为Q＝24*λ*S*(T1-T2)/B
其中，每天散热量相当于每天进入室内热量Q；λ为保温材料的导热系数；S为散热面积；T1为室内温度；T2为室外温度(一月份平均温度，沈阳一月份平均温度为-12℃)；B为保温层厚度。
由于加厚保温层后，室内温度变化缓慢，变化主要受平均温度影响，故采用平均温度进行计算。
本实施例中，100m2的房屋散热面积前后墙共为40m2，按一面山墙计算为39.2m2，总散热面积S为79.2m2，室内温度设定为18℃，令散热总量等于每天太阳能输入量，就可算出保温层厚度。B＝24*0.041*79.2*{18-(-12)}/16000＝0.145m，可采用150mm厚的苯板，山墙建议采用200mm苯板，计算中忽略了承重墙、窗等的影响。
所述热量采集区10所覆盖的墙体6外表面为深色，以利于吸收辐射热。
每到冬季来临，在温度控制器上设定好热量采集区10内想要达到的温度(如25度)，当白天日照逐渐加强，热量采集区10内的温度也在逐渐升高，当温度达到25℃时，温度控制器发出控制信号，开门器打开保温窗板3，使向阳房间与热量采集区10相通，同时启动通风扇9(型号为BPT101)，将向阳房间的热空气输送到不向阳的房间；到了傍晚，当热量采集区10温度低于23℃(此值也在温度控制器上设定)时，温度控制器发出控制信号，反向驱动开门器，关闭保温窗板3，同时关闭通风扇9。
考虑打扫卫生的方便，本实用新型玻璃幕墙2距外墙面200～300mm。
经测算，本实用新型在冬季日照良好时，向阳房间的温度可达20℃以上，连续64小时没有光照时，温度下降不超过3℃。而夏季，太阳直射，热量采集区10所接受的光照减少，可将热量采集区10所覆盖的墙体6外表面换成浅色或挂上浅色的窗帘以反射太阳光。早上为了防止空气对流及光线的辐射，可以关闭保温窗板3，使不管白天外面的温度如何升高，室内仍保持凉爽温度，达到节能降耗的目的，这种情况适合白天无人的房间。
Claims (10)
1.一种利用太阳能辐射热供暖的房屋，具有向阳和/或不向阳的房间，其墙体(6)设有保温层，其特征在于在向阳房间的窗口外设有：
窗体支架(1)，固定于墙体(6)外侧、窗口的外围；
玻璃幕墙(2)，主体由中空玻璃制成，安装于窗体支架(1)上，其与墙体(6)的保温层(5)形成的封闭空间做为热量采集区；
温度传感器(8)，设于热量采集区内，与一温度控制器的信号输入端相连；
通风扇(9)，其进风口设于热量采集区内，出风口通过一风管(7)设于需要热风的房间，控制端与温度控制器的输出端相连。
2.按权利要求1所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述窗口设有玻璃窗和/或保温窗板(3)。
3.按权利要求2所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述保温窗板(3)为一腔体结构，其内部填充有保温材料。
4.按权利要求2所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述保温窗板(3)与安装该保温窗板(3)的窗框或滑道(4)之间设有开门器(11)。
5.按权利要求4所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述开门器(11)的控制端与温度控制器的输出端相连。
6.按权利要求1所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述保温层(5)延及基础、阳台、女儿墙。
7.按权利要求1所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述保温层(5)采用苯板或聚氨脂材料。
8.按权利要求1所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述热量采集区内墙体(6)外表面为深色。
9.按权利要求1所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：玻璃幕墙(2)复盖整个向阳面，采光的窗口面积为整个向阳面面积的1/3～1/10。
10.按权利要求1所述的利用太阳能辐射热供暖的房屋，其特征在于：所述玻璃幕墙(2)距外墙面200～300mm。
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