CN104612452B - 利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔 - Google Patents

利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔。包括塔体，塔体设置在建筑物的顶面，塔体的内部中空，塔体由墙体及支撑结构构成，在墙体及结构支撑的包围下，形成竖向的室内外空气通道；空气通道的顶端设置结构顶板，在空气通道的上部位置四面开洞以连通室外大气，在四面开洞处各安装有下倾式防雨百叶窗帘；在塔体的南面墙体上，局部安装有透光板，在透光板水平相对的其他三面墙体内侧设置蓄热构造，形成太阳能通风回路；通过风能通风回路和太阳能通风回路形成受太阳能和风能驱动的通风通道。本发明实现兼顾利用太阳能和风能进行被动式通风，较大程度地满足不同天气条件下的通风需求。

Description

利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔
技术领域
本发明涉及一种利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔。属于建筑构造技术领域。
背景技术
目前，很多建筑为了满足建筑造型的需要，建造有塔状构筑物，但是，该种塔状构筑物往往没有其他的功能性作用，仅具有装饰性作用。因此，在塔状构筑物具有高度差的条件下，是否能通过对塔状构筑物的合理技术调整，使其成为既具有装饰性、又具有功能性的建筑拔风塔，如辅助自然通风功能等技术将成为建筑设计的一个技术开发问题。
现有技术中，一般的建筑拔风塔利用的是热压作用下自然通风，与仅仅利用室内发热量的拔风塔不同，个别拔风塔虽然能利用太阳的辐射热量，以增强通风效果，例如发明专利申请公开号CN 103134060A的“一种改进的太阳能烟囱***”，虽然考虑了太阳能的辅助通风作用，但该发明未有考虑风压对拔风的作用，当天气阴雨，太阳辐射不足时，太阳辐射热的能量不足以驱动风道正常流通，大大削弱建筑拔风塔的拔风作用，甚至对风向不利，风力较大，有的拔风塔甚至会从室外通过拔风塔向室内灌风。
发明内容
本发明的目的，是为了解决现有拔风塔不能兼顾利用太阳能和风能进行辅助通风的问题，提供一种利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔。具有合理利用风压和太阳能辐射的通风效果，实现兼顾利用太阳能和风能进行被动式通风，较大程度地满足不同天气条件下的通风需求。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：
利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，包括塔体，塔体设置在建筑物的顶面，塔体的内部中空，其特征在于：塔体由墙体及支撑结构构成，在墙体及支撑结构的包围下，形成竖向的空气通道；所述空气通道的正下方与建筑楼梯间相连通，形成一条室内外的通风途径；空气通道的顶端设置结构顶板，在空气通道的上部位置四面开洞以连通室外大气，在四面开洞处各安装有下倾式防雨百叶窗帘，形成风能通风回路；在塔体的南面墙体上，局部安装有透光板，使太阳光线得以透过透光板照入拔风塔的空气通道内腔，在透光板水平相对的其他三面墙体内侧设置蓄热构造，形成太阳能通风回路；通过风能通风回路和太阳能通风回路形成受太阳能和风能驱动的通风通道。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现：
进一步的，空气通道顶端的结构顶板底面，安装有凹状板；该凹状板向空气通道凸出，使空气通道的中心位置竖直截面积最小。
进一步的，蓄热构造由设置在塔体的墙体内壁的吸热涂层构成，所述吸热涂层由太阳能辐射吸收率大于或等于0.75的深色吸热涂料构成。
进一步的，蓄热构造与墙体及结构支撑接触的表面设有10mm厚的玻璃棉保温材料，以防热量流失。
进一步的，蓄热构造包括吸热层和保温层，吸热层由涂抹在塔体墙体内侧壁的深色吸热涂料层构成，保温层由玻璃棉保温材料层构成；保温层位于塔体墙体内侧壁与吸热层的连接处。
进一步的，吸热层的太阳能辐射吸收率大于或等于0.75，保温层的厚度为大于或等于10mm，蓄热构造的整体蓄热系数为7W/m2·K。
进一步的，凹状板的底面呈弧状或锥状，表面光滑呈流线型，以使通风通道的中心位置竖直截面积最小，中心以外的竖直截面积逐渐增大，到边缘处的竖直截面积最大。
进一步的，该百叶窗帘向外倾斜与凹状板呈折角水平摆放，使凹状板下凸起的光面与百叶窗帘形成折角导风换气的通风机构。
进一步的，所述的百叶窗帘与凹状板下凸起的光面呈65-110°角度安装。
进一步的，所述透光板由安装在塔体局部钢化玻璃构成。
本发明具有以下突出的有益效果：
1、本发明通过在四面开洞处各安装有下倾式防雨百叶窗帘，形成风能通风回路；在塔体的南面墙体上，局部安装有透光板，使太阳光线得以透过透光板照入拔风塔的空气通道内腔，在透光板水平相对的其他三面墙体内侧设置蓄热构造，形成太阳能通风回路；通过风能通风回路和太阳能通风回路形成受太阳能和风能驱动的通风通道；因此具有合理利用风压和太阳能辐射的通风效果，实现兼顾利用太阳能和风能进行被动式通风，较大程度地满足不同天气条件下的通风需求。
2、本发明通过在风道的顶端设置一光面向下的凸状板，在凸状板下方的通风道四周设有带百叶的通风口，该百叶向外倾斜与凸状板下的凸起光面呈折角水平摆放，使凸状板与百叶形成折角导风换气的通风装置；由此，在自然风流动时，风可由百叶导向凸状板，再由凸状板分散导进通道内，同时由于凸状板与百叶呈角度设计，当风量较大时，可由凸状板的凸起光面形成阻风性能，将一部分风折回经百叶通风口流出，阻止过大的风流入通风道，避免向室内形成灌风现象，由此，本发明的自然风导入功能效果更佳，且结构也十分简单。
3、本发明通过在通风道内侧壁上设有储热结构，在储热结构上的通风道一侧壁上设有用于透光用的透明板，该储热结构由太阳能辐射吸热层和吸热层与通风道之间填充的保温材料层构成，由此，有更好的储热功能，在阴天、雨天或晚上等环境下，有效地储存热量保持通风道内的温度，使自然风吹入时更自然、舒适，效果更好。
4、本发明可利用目前建筑设计中普遍存在的塔状构筑物进行改造，通过考虑对太阳能和风能的利用，满足不同天气条件下的通风需求，提高建筑室内的自然通风效率，且制作成本低。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施例1：
如图1所示利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，包括塔体1，塔体1设置在建筑物的顶面，塔体1的内部中空，塔体1由墙体及支撑结构构成，在墙体及支撑结构的包围下，形成竖向的空气通道；所述空气通道的正下方与建筑楼梯间相连通，形成一条室内外的通风途径；空气通道的顶端设置结构顶板，在空气通道的上部位置四面开洞6以连通室外大气，在四面开洞6处各安装有下倾式防雨百叶窗帘5，形成风能通风回路；在塔体1的南面墙体上，局部安装有透光板3，使太阳光线得以透过透光板3照入拔风塔的空气通道内腔，在透光板3水平相对的其他三面墙体内侧设置蓄热构造2，形成太阳能通风回路；通过风能通风回路和太阳能通风回路形成受太阳能和风能驱动的通风通道。
实施例中，所述塔体1形成竖向空气通道的正下方与建筑楼梯间相通，从而形成一条室内外的空气通风通道。空气通道顶端的结构顶板底面，安装有凹状板4；该凹状板4向空气通道凸出，使空气通道的中心位置竖直截面积最小。
所述的蓄热构造2由设置在塔体1的墙体内壁的吸热涂层构成，所述吸热涂层由太阳能辐射吸收率大于或等于0.75的深色吸热涂料构成。蓄热构造2与墙体及结构支撑接触的表面设有10mm厚的玻璃棉保温材料，以防热量流失。所述蓄热构造2包括吸热层21和保温层22，吸热层21由涂抹在塔体1墙体内侧壁的深色吸热涂料层构成，保温层22由玻璃棉保温材料层构成；保温层位于塔体1墙体内侧壁与吸热层的连接处。吸热层21的太阳能辐射吸收率大于或等于0.75，保温层22的厚度为大于或等于10mm，蓄热构造的整体蓄热系数为7W/m2·K。
所述的凹状板4的底面呈弧状或锥状，表面光滑呈流线型，以使通风通道的中心位置竖直截面积最小，中心以外的竖直截面积逐渐增大，到边缘处的竖直截面积最大。
所述的百叶窗帘5向外倾斜与凹状板4呈折角水平摆放，使凹状板4下凸起的光面与百叶窗帘5形成折角导风换气的通风机构。
所述的百叶窗帘5与凹状板4下凸起的光面光面呈65-110°角度安装，即百叶窗帘5与凹状板4下凸起的光面光面呈65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°或110°角度安装，该百叶窗帘5向外倾斜与凹状板4呈折角水平摆放，使凹状板4下凸起的光面光面与百叶窗帘5形成折角导风换气的通风机构。
所述的透光板3根据太阳辐射情况和实际使用需求选取通风道墙体的其中一面，通常可选南侧面，该面上局部安装有一块或多块透明板，该透光板3为透光的钢化玻璃，使太阳光线得以透过透光板3照入拔塔的空气通道内腔，透光板3相对的其他各面墙体内侧安装有储热构造2。
所述的储热构造2安装在通风道的侧壁内侧上，具体的，该储热构造2安装在通风道的一侧墙体上透光板3相对的其他三面墙体内腔内侧上，储热构造2由太阳能辐射吸热层21和吸热层21与通风道之间填充的保温材料层22构成。该吸热层21表面涂有太阳能辐射吸收率大于0.75的深色吸热涂料层；保温材料层22为10mm厚的玻璃棉保温材料。以防热量流失，储热构造2的整体蓄热系数为≥5W/m2·K，优选7W/m2·K。
本发明太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔工作时：
当太阳辐射强烈时，太阳辐射透过透光板3照射到储热构造2上，储热构造2的吸热层21表面上的深色吸热涂料对太阳辐射的吸收热能力强，吸热层21内填充有保温材料层22，该保温材料为保温泡沫，使太阳辐射的热量有效储存于储热构造2的保温材料层22里。储热构造2的保温材料有效的防止热量无谓流失，保证了储热构造2能较长时间保持在一个较高的温度。由于此时拔风塔内的储热构造2温度高，拔风塔与室外相连的出风口和拔风塔与室内相连的风口有高度差，从而使建筑室内得以在热压作用下有效自然通风。
当室外有风时，风会通过百叶窗帘5，从拔风塔的顶部穿过。由于顶部凸状板4的作用，在竖直方向、凸状板4截面大、空气通道截面小的位置，风速就会比空气通道截面大的位置的风速大。根据流体力学中的伯努利原理，以上风速大的部位压力就会变小，从而形成局部负压，进而使室内空气通过拔风塔的百叶窗帘5流至室外。
具体实施例2：
本实施例技术特点在于，所述的凹状板4的底面呈锥状，所述的透光板3设置在通风道的南侧，该透光板3为安装在通风道覆盖整侧墙体上，即透光板3覆盖整个通风道的南侧墙体上，使整个南侧面形成一个透光的墙体。储热构造2安装在对应的其它侧壁上，其余同上实施例。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效转换均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，包括塔体(1)，塔体(1)设置在建筑物的顶面，塔体(1)的内部中空，其特征在于：塔体(1)由墙体及支撑结构构成，在墙体及支撑结构的包围下，形成竖向的空气通道；所述空气通道的正下方与建筑楼梯间相连通，形成一条室内外的通风途径；空气通道的顶端设置结构顶板，在空气通道的上部位置四面开洞(6)以连通室外大气，在四面开洞(6)处各安装有下倾式防雨百叶窗帘(5)，形成风能通风回路；在塔体(1)的南面墙体上，局部安装有透光板(3)，使太阳光线得以透过透光板(3)照入拔风塔的空气通道内腔，在透光板(3)水平相对的其他三面墙体内侧设置蓄热构造(2)，形成太阳能通风回路；通过风能通风回路和太阳能通风回路形成受太阳能和风能驱动的通风通道。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：空气通道顶端的结构顶板底面，安装有凹状板(4)；该凹状板(4)向空气通道凸出，使空气通道的中心位置竖直截面积最小。
3.根据权利要求1或2所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：蓄热构造(2)由设置在塔体(1)的墙体内壁的吸热涂层构成，所述吸热涂层由太阳能辐射吸收率大于或等于0.75的深色吸热涂料构成。
4.根据权利要求1或2所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：蓄热构造(2)与墙体及结构支撑接触的表面设有10mm厚的玻璃棉保温材料，以防热量流失。
5.根据权利要求1或2所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：蓄热构造(2)包括吸热层(21)和保温层(22)，吸热层(21)由涂抹在塔体(1)墙体内侧壁的深色吸热涂料层构成，保温层(22)由玻璃棉保温材料层构成；保温层位于塔体(1)墙体内侧壁与吸热层的连接处。
6.根据权利要求5所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：吸热层(21)的太阳能辐射吸收率大于或等于0.75，保温层(22)的厚度为大于或等于10mm，蓄热构造的整体蓄热系数为7W/m2·K。
7.根据权利要求2所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：凹状板(4)的底面呈弧状或锥状，表面光滑呈流线型，以使通风通道的中心位置竖直截面积最小，中心以外的竖直截面积逐渐增大，到边缘处的竖直截面积最大。
8.根据权利要求2所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：该百叶窗帘(5)向外倾斜与凹状板(4)呈折角水平摆放，使凹状板(4)下凸起的光面与百叶窗帘(5)形成折角导风换气的通风机构。
9.根据权利要求8所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：所述的百叶窗帘(5)与凹状板(4)下凸起的光面呈65-110°角度安装。
10.根据权利要求1或2所述的利用太阳能和风能辅助通风的建筑拔风塔，其特征在于：所述透光板(3)由安装在塔体(1)局部钢化玻璃构成。
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