[实用新型]斜面屋顶建筑太阳能采暖及水膜降温系统与结构

说明书

(一)所属技术领域

本实用新型是一种利用太阳能采暖及水膜降温的系统与结构，适用于具有斜面屋顶的建筑。

(二)背景技术

具有斜面屋顶的低层建筑朝阳面因太阳辐射的正交面积大，导致建筑内温度随太阳辐射产生的温差很大。夏天建筑内的顶层热，而冬天建筑内的底层冷，在本实用新型之前，人们通过屋顶内预设保温层的方法，能部分地降低屋顶层的传热，但建造成本高，而且冬天还有将太阳的辐射热能隔离的副作用；或者在室内使用压缩机空调等手段降温或采暖，但电耗大，使用成本高，且造成环境污染，或者采用真空管式热水系统建造成本高，利用了太阳能采暖，但投资大，维护难度大，而且也不能解决夏天降温的问题。利用地热能的热泵技术是一种较节能环保的采暖及降温技术，但是工程量大，施工周期长，建造成本非常高。

(三)发明内容

本实用新型充分利用斜面屋顶采光面光照度强和自排水等特点，设计了一套利用太阳能采暖及水膜降温的系统与结构，该系统在冬天利用太阳能清洁能源进行采暖，在夏天利用水膜实现降温、除尘、提高空气湿度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在朝阳的斜面屋顶，平行斜面设有网格状储水矩阵，网格状储水矩阵实现了较小的水膜厚度能在斜面全覆盖，网格状储水矩阵的上方覆盖可关闭或开启的透光盖板。透光盖板开启时，水蒸汽可以溢出，透光盖板关闭时，网格状储水矩阵中的水与环境形成中空，产生温室效果。网格状储水矩阵的上端的一边有一溢流口，水将在储水网格的每列自上而下之字形流动。在每列网格状储水矩阵的最下端接集水管，各列储水网格的集水管中的水分别流经设置在底层地面的散热列管，集水管与散热列管之间设一阀门，散热列管的出口汇接到一个管口，并由该管口接入缓冲储水槽，缓冲储水槽的下端接一水泵，水泵由温度传感器自动控制，当储水矩阵的水温与室内温度达到某一差值时，将缓冲储水槽的水泵入最高位的分流器，分流器分别接各列网格状储水矩阵的上端，进入网格状储水矩阵的水吸收太阳能升温，在重力驱动下流入地面的散热列管，高温的水与环境热交换，将热能传到地面环境中，冷却后的水再进入缓冲储水槽，泵入最高位的分流器。在这一反复循环过程中，水起冷媒作用，不断地吸收将太阳能，并传递给地面环境，达到采暖的目的。如果，关闭阀门，开启透光盖板，水吸收的太阳能就将转化为水的汽化热，散发到室外空间，达到降温的目的。

在我国中部，冬天时，一个100平方米落地面积的南北朝向两层斜顶住宅，在屋顶朝南坡面安装采光40平方米的该系统，提液泵功率为300瓦。

冬天时，太阳能辐射功率约为每平方米约为800瓦，其中25％可以转化为热能，热交换效率为50％，则消耗的电功率仅300瓦，而可以向地面环境提供4000瓦的加热功率。按每平方米80瓦的采暖功率标准，则可提供50平方米的采暖需要。

夏天时，开启的透光板，关闭集水管阀门，在屋顶面形成水膜，水吸收屋顶的太阳辐射热能汽化，水的汽化热为2260千焦/千克，每小时蒸发量约3毫米，40平方米水膜每8小时水的蒸发量约120公斤，带走的热量是271200千焦，与40平方米太阳辐射热能基本平衡，相当于屋顶被浓密的树阴覆盖。同时，屋顶面的水膜还有吸尘和提高空气湿度，改善环境舒适性的作用。

本实用新型的有益效果是，本实用新型与现有技术相比系统兼具了采暖和降温的功能，使用清洁的太阳能，系统简单，投资和使用成本低。

(四)附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例的系统结构示意图。

图2是本实用新型实施例的透光盖板开关状态示意图。

图3是本实用新型实施例的网格状储水矩阵结构示意图。

图中：1.斜面屋顶，2.网格状储水矩阵，3.集水管，4.阀门，5.散热列管，6.列管出口接管，7.缓冲储水槽，8.水泵，9.分流器，10.铰链，11.透光盖板，12.支架。

具体实施方式