CN109594678A - 一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙 - Google Patents

一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，涉及建筑工程材料技术领域。该墙体包括混凝土墙体1、混凝土墙体2、多个空气加热孔道、热空气收集孔道、进口通道、出口通道以及混凝土墙体3；混凝土墙体1设置在墙体与室外空气相接触侧，用于采集太阳能；凝土墙体3设置在墙体与室内相接触侧，并在下部设有将室内底部低温空气流入到热空气收集孔道的进口通道，上部设有将热空气收集孔道的热空气流出的出口通道；混凝土墙体2设置在混凝土墙体1和混凝土墙体3之间，并内置多个空气加热孔道和每个开间设置2个热空气收集孔道。本发明提供的新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，能够采集太阳辐射墙体表面热量并传送到室内，有效提高室内温度。

Description

一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙
技术领域
本发明涉及建筑工程材料技术领域，尤其涉及一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙。
背景技术
太阳能供暖分为主动式太阳能供暖和被动式太阳能供暖。被动式太阳能供暖利用辐射、对流导热使热能进入建筑室内并达到提高室内温度的效果。按照当前国内外研究成果，结合我国目前的经济发展现状来看，被动式太阳能辐射热辅助供暖方式在我国相当长的历史阶段还将继续发展。
目前北方民用建筑外墙体除起围护作用以外，以保温、隔热为主，很少考虑太阳能辐射热的作用。冬季供暖以室内采用供暖设备为主。在供暖设计时也只考虑了朝向修正系数，来减少热负荷量。实际上，在冬季白天太阳能辐射到外墙体的热量很大一部分由于保温隔热层的阻挡没有利用。因此，需要开发一种能够具有保温隔热且能辅助供暖的墙体。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，包括作为太阳能采集层的混凝土墙体1、保温隔热混凝土墙体2、多个空气加热孔道、多个热空气收集孔道、进口通道、出口通道以及混凝土墙体3；所述混凝土墙体1设置在墙体与室外空气相接触侧，用于采集太阳能；所述凝土墙体3设置在墙体与室内相接触侧，并在下部设有将室内底部温度低的空气流入到热空气收集孔道的进口通道，上部设有将热空气收集孔道的热空气流出的出口通道；所述保温隔热混凝土墙体2设置在混凝土墙体1和混凝土墙体3之间；所述多个空气加热孔道、热空气收集孔道均设置在保温隔热混凝土墙体2内。
优选地，所述太阳能采集层混凝土墙体1的厚度为20mm，保温隔热混凝土墙体2的厚度为150mm，混凝土墙体3的厚度为200mm。
优选地，所述空气加热孔道的孔道开度均为6mm，孔道与重力加速度方向的夹角为30°，与垂直重力加速度方向夹角为3°，孔道在窗的上下有墙体部位相通，在与窗相同标高处由于窗的阻断不相通，每个空气加热孔道的下部空间均注有动物油，上部空间与热空气收集孔道相通。
优选地，所述进口通道与垂直重力加速度方向呈80°角；所述出口通道采用N型结构，包括三段风道，分别为左风道、中风道和右风道，其中左风道和右风道平行且相距200毫米，且均与重力加速度方向呈30°角，中风道沿重力加速度方向。
优选地，所述热空气收集孔道由0.1mm的厚PVC材料制成。
优选地，所述每个空气加热孔道的下部注有的动物油高度为30mm，所述动物油采用猪油。
优选地，所述混凝土墙体1由混凝土1、金属网组成；所述混凝土1包括水泥、萤石细骨料、萤石粗骨料和炭黑墙体，这些材料的重量比为1∶2∶2∶0.05，萤石细骨料直径为0.5-2mm，萤石粗骨料直径为4-6mm；钢丝直径为1mm，冷拔低碳钢制作的网格尺寸为15-25mm。
优选地，所述保温隔热凝土墙体2由混凝土2及双层钢丝网组成；所述混凝土2包括水泥、砂子、碎石、陶粒、玻化微珠、粉煤灰和水，这些材料的重量比为1∶1.62∶1.48∶0.37∶0.22∶0.19∶0.40。
本发明的设计思想是：
本发明利用太阳光照射到建筑物南外墙上使外墙外表面的作为太阳能采集层的混凝土墙体1外表面温度升高。有一部分热量加热外表面附近的室外空气，使热量向沿外表面墙体向上流动，绝大部分的热量以导热的形式向太阳能采集层的混凝土墙体1内部传递，加热空气加热孔道相接处位置，使得相接处位置的猪油温度升高，猪油由固态变为液态，猪油传热以固体导热为主转变为液体对流传热为主，温度升高后的猪油加热空气加热孔道内的空气，热空气在浮力作用下沿空气加热孔道的上表面向上流动进入热空气收集孔道，汇集后热空气沿空气收集孔道向上流动，最后沿出口通道进入室内。进入室内的热空气达到室内，达到供暖的目的，室内的低温空气通过进口通道进入热空气收集孔道并进入空气加热孔道完成整个循环过程。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，太阳能采集层混凝土墙体1的设置，冬天白天可采集太阳辐射墙体表面热量，同时防止雨天雨水侵入墙体，对墙体起到保护作用。保温隔热混凝土墙体2的设置可有效阻止房间内部存储热量通过南外墙向外散失，同时保证太阳能采集墙热量把空气加热孔道内空气加热，使其温度升高，并沿着热空气收集孔道，通过出风口进入室内，达到利用太阳能被动供暖的目的。混凝土墙3的设置，可以给建筑物提供有效的水平、垂直两个方向的支撑，同时起到阻止室内热量向室外墙体传热的作用。混凝土墙体3上部距室内顶棚200mm处设有出口通道，能保证热空气流入室内，同时阻止晚上或阴天室内热空气流回热空气孔道，降低室内温度目的。混凝土墙体3下部距室内地面150mm处设有室内低温空气进入的进口通道，进风通道与重力加速度方向夹角为80°，能够使室内温度较低的空气进入热空气收集孔道阻止室内热量在夜间或阴天通过进口通道向外散失。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙的剖面示意图；
图2为本发明实施例提供的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙的主力面示意图；
图3为本发明实施例提供的进口通道的局部放大示意图；
图4为本发明实施例提供的出口通道的局部放大示意图；
图5为本发明实施例提供的空气加热孔道的局部放大示意图。
图中，1、混凝土墙体1；2、保温隔热混凝土墙体2；3、空气加热孔道；4、热空气收集孔道；5、混凝土墙体3；6、进风口；7、出风口；8、出口通道；9、进口通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例以某建筑物为例，使用本发明的新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙对该建筑物辅助供暖。
一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，如图1和图2所示，包括作为太阳能采集层的混凝土墙体11、保温隔热混凝土墙体22、多个空气加热孔道3、两个热空气收集孔道4、进口通道9、出口通道8以及混凝土墙体35；所述混凝土墙体11设置在墙体与室外空气相接触侧，用于采集太阳能，墙体的厚度为20mm；所述凝土墙体35设置在墙体与室内相接触侧，并在下部设有将室内底部温度低的空气流入到热空气收集孔道的进口通道9，上部设有将热空气收集孔道的热空气流出的出口通道8，墙体的厚度为200mm；所述进口通道9，如图3所示，与垂直重力加速度方向呈80°角，有利于室内低温空气在热空气收集孔道下部低压时进入热空气收集孔道；所述出口通道8采用N型结构，如图4所示，包括三段风道，分别为左风道、中风道和右风道，其中左风道和右风道平行且相距200毫米，且均与重力加速度方向呈30°角，中风道沿重力加速度方向；所述保温隔热混凝土墙体22设置在混凝土墙体11和混凝土墙体35之间，墙体的厚度为150mm；所述多个空气加热孔道3和热空气收集孔道4均设置在保温隔热混凝土墙体22内，每个开间在窗两侧设置两个个热空气收集孔道；所述空气加热孔道3，如图5所示，孔道开度均为6mm，孔道与重力加速度方向的夹角为30°，与垂直重力加速度方向夹角3°，经过多次实验验证和数值计算，30°角是流体传热最优角度，能够最大限度促使热量进入到热空气收集孔道，孔道在窗的上下部位相通，在与窗相同标高处由于窗的阻断不相通，每个空气加热孔道的下部空间均注有30mm的猪油，上部空间与热空气收集孔道4相通，设置猪油的目的是在夜间或阴天温度低时猪油固化形成固体热量传输慢，温度高时变吸热相变成液态以对流传热为主，传热速度快，温度降低时放出相变潜热，以保证较长时间的放热；保温隔热混凝土墙体22的作用是增大热阻，防止冬天室内热量散失到室外。在空气加热孔道3的分割下，保温隔热凝土墙体22的热阻经测试增加10％左右，充分起到了保温隔热作用。
所述混凝土墙体11由混凝土1、金属网组成；所述混凝土1包括水泥、萤石细骨料、萤石粗骨料和炭黑墙体，这些材料的重量比为1∶2∶2∶0.05，萤石细骨料直径为0.5-2mm，萤石粗骨料直径为4-6mm；钢丝直径为1mm，冷拔低碳钢制作的网格尺寸为15-25mm。
所述保温隔热凝土墙体22由混凝土2及双层钢丝网组成；所述混凝土2包括水泥、砂子、碎石、陶粒、玻化微珠、粉煤灰和水，这些材料的重量比为1∶1.62∶1.48∶0.37∶0.22∶0.19∶0.40。
所述热空气收集孔道4由0.1mm的厚PVC材料制成。
本实施例中，采用本发明的新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙的房间与不采用该混凝土墙体的房间相比，可明显提高室内温度，在室内没有热源情况下，可保证室内夜间温度不低于7℃，在有热源情况下可提高室内温度3-4℃。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：包括作为太阳能采集层的混凝土墙体1、保温隔热混凝土墙体2、多个空气加热孔道、热空气收集孔道、进口通道以及出口通道以及混凝土墙体3；所述混凝土墙体1设置在墙体与室外空气相接触侧，用于采集太阳能；所述凝土墙体3设置在墙体与室内相接触侧，并在下部设有将室内底部温度低的空气流入到热空气收集孔道的进口通道，上部设有将热空气收集孔道的热空气流出的出口通道；所述保温隔热混凝土墙体2设置在混凝土墙体l和混凝土墙体3之间；所述多个空气加热孔道、热空气收集孔道均设置在保温隔热混凝土墙体2内。
2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述太阳能采集层混凝土墙体1的厚度为20mm，保温隔热混凝土墙体2的厚度为150mm，混凝土墙体3的厚度为200mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述空气加热孔道的孔道开度均为6mm，孔道与重力加速度方向的夹角为30°，与垂直重力加速度方向夹角3°，孔道在窗的上下部位相通，在与窗相同标高处由于窗的阻断不相通，每个空气加热孔道的下部空间均注有动物油，上部空间与热空气收集孔道相通。
4.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述进口通道与垂直重力加速度方向呈80°角；所述出口通道采用N型结构，包括三段风道，分别为左风道、中风道和右风道，其中左风道和右风道平行且相距200毫米，且均与重力加速度方向呈30°角，中风道沿重力加速度方向。
5.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述每个空气加热孔道的下部注有的动物油高度为30mm，所述动物油采用猪油。
6.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述热空气收集孔道由0.1mm的厚PVC材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述混凝土墙体1由混凝土1、金属网组成；所述混凝土1包括水泥、萤石细骨料、萤石粗骨料和炭黑墙体，这些材料的重量比为1∶2∶2∶0.05，萤石细骨料直径为0.5-2mm，萤石粗骨料直径为4-6mm；钢丝直径为1mm，冷拔低碳钢制作的网格尺寸为15-25mm。
8.根据权利要求1所述的一种新型太阳能辐射热辅助供暖混凝土墙，其特征在于：所述保温隔热凝土墙体2由混凝土2及双层钢丝网组成；所述混凝土2包括水泥、砂子、碎石、陶粒、玻化微珠、粉煤灰和水，这些材料的重量比为1∶1.62∶1.48∶0.37∶0.22∶0.19∶0.40。
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