TWI776641B

TWI776641B - 兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構

Info

Publication number: TWI776641B
Application number: TW110130728A
Authority: TW
Inventors: 林通洲
Original assignee: 林通洲
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2022-09-01
Also published as: TW202309453A

Abstract

一種兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構，將太陽能熱水器、太陽能光發電裝置整合一體，使得屋頂能夠吸收太陽光而產生電能、吸收太陽光的熱量為儲存槽內的自來水加熱以及透過儲存槽內的自來水隔熱，達到屋頂與建築隔熱的設備者。

Description

兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構

本發明關於屋頂板設備有關，特別係指一種兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構。

按，太陽能等再生能源的開發與利用，目前已是世界各國極力推動的政策之一，目前已有許多應用太陽能之商品，增添了生活上的便利性與環保效益。

常見運用太陽能的產品如太陽能熱水器等設備，利用集熱器收集太陽光的熱量來加熱，讓金屬製的集熱板對下方的管線加熱，加熱後的水會儲存在一熱水儲水桶內，並利用冷、熱水比重效應，讓較冷的水下降到集熱板再次加熱形成內循環，讓儲水桶內的水保溫。

但是上述的設備缺點在於：

1.傳統的太陽能熱水器須要安裝在屋頂上，屋頂需要施工有漏水的問題產生，且日後屋頂維修或清潔較為麻煩。

2.傳統的屋頂採用隔熱漆、隔熱磚等裝置達到屋頂隔熱，但是安裝上太陽能板會造成熱量被儲存在太陽能板以及太陽能板與屋頂板之間，透過熱輻射效應將屋頂的高溫傳導到建築物內，導致建築物相當悶熱且不容易散去。

3.有一些需要用到熱水的行業，例如食品廠、成衣廠、甚至是旅館業等，這些行業大多依靠燃料、或者電力為鍋爐內的自來水加熱，雖然可以透過目前的太陽能熱水器為自來水加熱，但是熱水供應量有限，大多得依賴燃料等設備才能提供大量的熱水。

如何改善習用結構的缺失，乃相關業者積極解決的課題。

本發明的主要目的即在於提供一種兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構，能吸收太陽光的熱量為儲水槽內的自來水加熱，同時透過自來水比熱高的優點，屋頂的高溫被自來水吸收而不容易傳導到建築物內，使得建築物內保持涼爽不悶熱的效果，達到屋頂與建築隔熱的設備者。

緣此，本發明的結構係安裝在一建築物的鋼構上，該兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構包含有：一集熱板、一儲水槽、一溫度控制模組、一進水管路模組及一出水管路模組所構成；該儲水槽係安裝於一建築物的鋼構上，該儲水槽係透過金屬板彎折形成一薄型之槽體，該儲水槽具有一儲水空間，透過該進水管路模組將自來水傳送到於該儲水空間中，而加熱過的自來水透過該出水管路模組將熱水加以導出；該溫度控制模組連結在該儲水槽，該溫度控制模組用於偵測包含有一溫度計，該溫度計用於偵測在該儲水槽內的自來水水溫，當自來水水溫高於設定值時將儲存於該儲水槽內的自來水透過該出水管路模組加以導出；該進水管路模組連接於一自來水供應端，將自來水導入該儲水槽的儲水空間，再者該進水管路模組更電性連接於一控制機板，由該控制機板控制該進水管路模組進水相關設定；其特徵在於：該集熱板係組裝在該儲水槽上方，該集熱板為一金屬板，在該金屬板的表面塗佈導熱材料進而形成一導熱層，該集熱板的底面則與該儲水槽內的自來水接觸，進而將該集熱板所吸收太陽光熱能傳遞於該儲水槽內的自來水，使得該集熱板的熱能被自來水吸收而達到隔熱之功效。

在本發明的實施例，該儲水槽的底面更透過一發泡材料所製造的發泡層所包覆，並在該發泡層的下端設置一修飾層。

在本發明的實施例，該儲水槽的底面更透過一發泡材料所製造的發泡層所包覆，並在該發泡層的下端設置一屋頂板。

在本發明的實施例，該集熱板的表面設有多個凸起部，在各該凸起部之間形成一平面部。

在前述的實施例中，該平面部設置有至少一太陽能板，該太陽能板用於接收太陽光的輻射能後轉換成直流電，一光伏轉換器將前述的直流電轉換成交流電，再將前述的交流電導出至該溫度控制模組、該進水管路模組、該出水管路模組及該控制機板。

在本發明的實施例，將前述多組的儲水槽並排設置在該建築物的鋼構上，並於該些儲水槽上組設該些集熱板，多組太陽能板安裝於該些集熱板的平面部上，藉由該些儲水槽增加熱水容量，同時利用該些太陽能板將輻射熱轉換成電能，進而獲得兼具發電、提供熱水與建築物隔熱之屋頂結構。

在本發明的實施例，該溫度控制模組更包含有一加熱器，該太陽能板之光伏轉換器連線與該溫度控制模組電性連接並提供電能，透過該加熱器對自來水加溫；當自來水溫度低於設定值，或者無太陽光狀態則該溫度控制模組啟動該加熱器對儲存在該儲水槽的自來水進行加熱。

在本發明的實施例，其中，該集熱板更組裝一清潔管線，該清潔管線係外接於一自來水水源，藉由該清潔管線輸出自來水清潔該集熱板或者清潔設置在該集熱板之太陽能板。

透過上述說明，本發明可以獲得的功效、優點簡述如下：

1.本發明的加熱方式有別於目前太陽能熱水器的加熱方式，改採用集熱板面接觸自來水傳導熱能加溫，如此一來可大幅增加熱水的產量，進而供應熱水。

2.透過水比重大的好處，能將太陽光的輻射熱能加以吸附，配合出水管路模組將熱水引導後，再次注入冷水達到循環的目的，進而調節建築物的溫度，進而達到隔熱的功效。

3.進一步可在該集熱板上安裝太陽能板，如此一來建築物的屋頂可兼具發電、產生熱水與建築物隔熱的效果。

4.透過集熱板所產生的熱水更可供應建築物內的用戶使用熱水，若為廠房更可提供加熱後的熱水，大幅降低業者燃料費成本。

A:建築物的鋼構

10:集熱板

11:導熱層

12:凸起部

13:平面部

20:儲水槽

21:儲水空間

22:發泡層

23:修飾層

30:溫度控制模組

31:溫度計

32:加熱器

40:進水管路模組

50:出水管路模組

60:控制機板

61:水位計

70:太陽能板

71:光伏轉換器

圖1係本發明之結構圖。

圖2係集熱板的結構圖。

圖3是儲水槽的結構圖。

圖4係溫度控制模組控制方塊圖。

圖5是本發明實際配置圖。

圖6是本發明的模組化結構配置圖。

為使貴審查委員能對本發明之特徵與其特點有更進一步之了解與認同，茲列舉以下較佳之實施例並配合圖式說明如下：

請參閱圖1，發明之兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構，其安裝在一建築物的鋼構A上，該兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構包含有：一集熱板10、一儲水槽20、一溫度控制模組30、一進水管路模組40、一出水管路模組50、一控制機板60所構成。

如圖1、圖2所示，該儲水槽20係安裝於該建築物的鋼構A上，該儲水槽20係透過金屬板彎折形成一薄型之槽體，該儲水槽20具有一儲水空間21，透過該進水管路模組40將自來水傳送到該儲水空間21中，而加熱過的自來水透過該出水管路模組50將熱水加以導出。

如圖3所示，該溫度控制模組30連結在該儲水槽20，該溫度控制模組30用於偵測包含有一溫度計31，該溫度計31用於偵測在該儲水槽20內的自來水水溫，當自來水水溫高於設定值時將儲存於該儲水槽20內的自來水透過該出水管路模組50加以導出。在某一些實施例中，該出水管路模組50連接一儲水塔(圖未繪出)，將熱水儲存在該儲水塔內，進而讓儲水槽20產生水循環，控制建築物的溫度。

該進水管路模組40連接於一自來水供應端，將自來水導入該儲水槽20的儲水空間21，再者該進水管路模組40更電性連接於該控制機板60，由該控制機板60配合一安裝於該儲水空間21內的水位計61控制該進水管路模組40進水相關設定。

該集熱板10係組裝在該儲水槽20上方，該集熱板10為一金屬板，在該金屬板的表面塗佈導熱材料進而形成一導熱層11，該集熱板10的底面則與該儲水槽20內的自來水接觸，進而將該集熱板10所吸收太陽光熱能傳遞於該儲水槽20內的自來水，使得該集熱板10的熱能被自來水吸收而達到隔熱之功效。

如圖1、圖2所示，是以，本發明的結構能直接安裝在建築物的鋼構A上並取代屋頂的構造，將該集熱板10覆蓋在該儲水槽20中並與其內的自來水面接觸，配合溫度控制模組30、進水管路模組40、出水管路模組50將太陽光的熱量傳遞到水中，再將加熱過的自來水輸送到建築物需要熱水的區域，如此一來，建築物不會因為日曬造成悶熱，且能供應熱水讓建築物需要熱水的單位節省燃料費的支出，達到一舉數得的優點。

如上所述，由於本發明的結構可直接當作屋頂使用，因此，考量到要防止儲水槽20將熱量傳遞到建築物內以及考量到保溫的因素下，儲水槽20的底面更透過一發泡材料所製造的發泡層22所包覆，並在該發泡層22的下端設置一修飾層23，該修飾層23可選用金屬浪板、或者PU浪板等當作修飾板。

在某一些實施例，建築物已經設有屋頂，然後本發明的儲水槽20採用薄型的槽體結構，因此，可透過結合組件：如螺絲、螺栓等結合，因此只需要在該儲水槽20包覆發泡層22，接著依據本案的安裝方式安裝，即可安裝在建築物上，且無須拆除原有的屋頂板，達到節省的功效。

如圖4所示，考量到屋頂需要有引導雨水滑落的功能，該集熱板10的表面設有多個凸起部12，在各該凸起部12之間形成一平面部13，其中，該平面部13設置有多組太陽能板70，該太陽能板70用於接收太陽光的輻射能後轉換成直流電，一光伏轉換器71將前述的直流電轉換成交流電，再將前述的交流電導出到溫度控制模組30、進水管路模組40、出水管路模組50、控制機板60、甚至外接到變電箱將收集的電力傳送到外部電力系統。

在本發明的某一些實施例中，考慮到太陽能板會因為灰塵、泥沙遮覆之問題，進一步在集熱板10更組裝一清潔管線(圖未繪出)，該清潔管線係外接於一自來水水源，藉由該清潔管線輸出自來水清潔該集熱板10或者清潔設置在該集熱板10之太陽能板70，使得集熱板10與太陽能板70保持工作效率。

如圖5所示，前述的實施內容僅為單一塊(片)的兼具隔熱及儲存熱水功能之屋頂結構；實際上，考量到加熱效率、或者發電效率，將前述多組的儲水槽20並排設置在該建築物的鋼構A上，並於該些儲水槽20上組設該些集熱板10，多組太陽能板70安裝於該些集熱板10的平面部13上，藉由該些儲水槽20增加熱水容量，同時利用該些太陽能板70將輻射熱轉換成電能，進而獲得兼具發電、提供熱水與建築物隔熱之屋頂結構。

另外，考量到天氣不穩定的因素，該溫度控制模組30更包含有一加熱器32，該太陽能板70連線與該溫度控制模組30電性連接並提供電能，透過該加熱器32對自來水加溫；並配合該溫度控制模組30相關設定當自來水溫度低於設定值，或者無太陽光狀態則該溫度控制模組30啟動該加熱器32對儲存在該儲水槽20的自來水進行加熱，透過本實施例即使需要加熱也可從該太陽能板70供應電力，所以無須額外花費電力加熱。

如附件1所示，附件1為本發明實際運用數據收集表，其收集時間為2021年7月2日至2021年7月5日儲水槽20的水溫變化，其中，收集4日內的數據可以發現，接近上午7點至下午16點左右，溫度最高可高達60℃；從下午16點到隔日7點之間因為日落，但是儲水槽20的水溫仍可達到30~40℃之間，因此，可以理解到本發明的結構確實能達到吸收太陽光熱能加熱自來水、兼具發電與隔熱的效果。

綜上所述，本發明構成結構均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。