[发明专利]太阳热量空气冷量的直接利用空调方法

说明书

本发明属于建筑物采暖空调技术。

应对气候变化，维护地球和谐与持续发展，是当前各国必须承担的国际义务，节能减排是全人类都在研究与实践的共同目标。在所有耗能领域，采暖空调耗能所占比例很大。我国采暖空调耗能占全国总耗能的30％以上，发达国家则占总能耗的40％。采暖空调节能减排的空间极其巨大，若能使它实现零碳，全球气候变化就可有效控制，《京都议定书》就可提前实现。

本人发明的“太阳能庭院环境空调中央式冰箱热水器一体化工程”，可以达到采暖空调的零碳排放，现在正有待于全面试验与推广。此技术原理简单、空调效果直观，且社会效益是多方面的。它提出已经3年，至今未在社会普及的原因，主要是它与传统的空调方法大相径庭，建筑部门领导与科技人员，未予以应有的重视与认真研究，因而至今未得到法规与政策上的全面支持。与上述对人的空调技术的原理相同、技术措施相似的对动植物的空调——“太阳能有机农产品禽畜品高产多用大型温室”，在2008年内由中国农业大学和从中国得到的技术后的日本相继试验成功，就足以证明“太阳能庭院环境空调”的完全可行。此法要求建筑物为高层的楼群，楼群围成相对的封闭圈，其庭院上再加顶棚(盖)，这种布局和结构与人们的传统住房模式相悖，也是开发商不敢轻易接受的社会原因。但此环境空调方法，适用于楼群区的优点是明显的。

本人的另一发明家庭零碳无机自控空调方法将上述用于人的楼群环境空调和用于动植物的大棚空调的原理用于单幢建筑物的空调，从而使零碳空调不再有任何观念上的阻力和建筑布局上的特殊要求，可以普及到每幢大小、高矮建筑，它用于任何建筑物，包括用于新设计的建筑和对既有建筑的改造。但此发明也存在不足之处：在太阳热量的利用和空气凉量的利用方面尚不充分，隔热措施也欠完善，因而还有进一步改进的必要；它还需要用户自己调控，有所不便。但此方法简单实用，使每个家庭实现零碳无机空调的优点是明显的，应在既有建筑中推广。

本发明克服了环境空调和家庭零碳无机自控空调方法的不足，提供了迄今为止最完美的空调方法。

本发明是这样实施的：

充分利用自然条件：采暖季节太阳高度低；晴天最高温度(白天)与最低温度(夜间)差在10℃以上；固体热容量远大于空气热容量(接近4000∶1)。

充分利用PMMA的光学特性，在需要光热时，将阳光全部折射进室内；当不需要阳光时，由PMMA将阳光全部反射。

整个建筑的承重部分均采用钢框架结构，钢架在室内部分尽可能使庭院或只有薄层装饰材料覆盖(不严密覆盖)，以利用其储热性能。框架结构的设计要满足特别设计的墙体块和窗户块的安置空间和固定要求。墙体和窗户都是整体装配式的。

整个南墙立面都被充分用来采集阳光。PMMA整体覆盖南立面(楼层板上端留有通风缝隙)墙体内面与外面之间没有贯通的热桥。

加强南墙的冬季采光和夏季的拒光性能：采用PMMA为南墙面的采光板，它与墙体外层有1cm的间距。墙体采用深色材料(最好用黑色，但为美观也可用深蓝、深绿)，以加强吸热和减少反射。冬季太阳高度角小于40°，阳光照射到PMMA板面时，全部被折射进到它与墙面之间的空隙(1cm)，被深色材料吸热并加热空隙中的空气。热空气比重小，向上流动在楼顶(板)下的横贯东西的缝隙进入室内。空隙下端(地板面)横贯东西的有缝隙，白天可从室内向缝隙补充“冷”空气。即这里构成了下缝隙→PMMA与墙面空隙(加热空气)→上空隙→室内空气(放热)的供热循环。无阳光的阴天和夜晚，加强南墙面的夏季拒热性能：下缝隙自动关闭，将洞堵严，防止冷空气逆向进入室内。

在赤道，太阳在夏至从正东升起，在正西下落。我国在北半球，故在夏至之前，太阳从近正东升起，中午时分，太阳偏南。在一般情况下，太阳光将斜、下方向全部射到室内或外墙面；在有玻璃窗的情况下，由于玻璃的反射，它将只有部分射入室内。在这两种情况下，朝南方向的立面(窗和墙体)都是热源。但PMMA材料的折射率很高，当入射线与PMMA板的法线方向夹角大于40°时，阳光将全部被反射。除冬季外，太阳高度角均大于40°，有PMMA板的反射，阳光将全部被拒于窗外和墙体上的PMMA之外。PMMA的导热系数又很小，故是夏季的隔热材料。PMMA、1cm空隙和南墙体一起，构成了比东、西、北墙体都优越的隔热体。

北墙：只要求良好的隔热效应，其结构简单。内层为两面均反光的玻璃。玻璃之下为隔热材料。隔热材料之下为厚度不大的泡沫水泥砌块(有一定保温性能)。泡沫水泥之外可涂白色油漆，以反光，在炎热地区，也可覆盖PMMA。