[發明專利]中空玻璃式太陽能集熱器與采用它的用太陽能供暖和降溫的建筑物

有效

• 申請號: 201380035528.6
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104412047B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 林華諮
• 申請（專利權）人: 林華諮;W&E國際(加拿大)公司
• 主分類號: F24J2/04
• 分類號: F24J2/04;E04B1/74;F24J2/34;F24J2/46;F24J2/50;F24J2/51
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司11280
• 代理人: 胡強

技術領域

本發明涉及太陽能的應用，即太陽能熱應用于建筑。本發明尤其涉及利用現有的和新公開的建筑構件來收集和儲存太陽能熱。所吸收的太陽能熱不僅用于建筑物的采暖/供暖，而且用于建筑物的制冷/降溫。新的建筑構件包括將太陽能集熱與太陽能儲熱集成在一起的設備、中空玻璃式太陽能集熱器(IGSHC)和窗簾式太陽能集熱器等。

背景技術

近來太陽能熱已經被用于許多建筑物，主要對水和空間進行太陽能加熱。還有用于建筑物的太陽能制冷設備。通常太陽能應用在建筑中需要獨立的和額外的設備。某些設備可能是復雜和昂貴的。例如，為了加熱水或空間，獨立的太陽能集熱器和獨立的太陽能儲熱裝置是必需的。為了給建筑物降溫，也可能需要昂貴的空調設備(如壓縮機和冷凝器)和電力。簡單的空間加熱裝置例如太陽能加熱壁(Trombe wall)也需要在建筑物墻壁的前面上的吸熱體。所有上述設備均需要材料來制造，也需要能量用于制造和運輸。這與我們利用太陽能進行節能的目標是背道而馳的。

事實上，任何建筑物都有許多面對陽光的建筑構件。有足夠的表面用于在晴天吸收太陽能，并且所吸收的熱量足以滿足對熱水、建筑物內的取暖和降溫的需求。這些建筑構件包括墻壁、屋頂、地板、門、窗、護欄、平臺、柱子、陽臺、道路、車道、雨篷、磚、瓦、窗簾、門簾、太陽能集熱器、游泳池及它們的組合。此外，該建筑構件的材料也具有足夠大的比熱容來儲存所吸收的太陽能熱量以供使用。這些材料可以包括磚、石頭、沙子、土、水泥、金屬、合金、瀝青和鋼筋混凝土等。

另一方面，如果使用太陽能集熱器和儲熱設備以取代建筑構件，這也可以節省建筑材料和成本。很久以前，我們的祖先就把建筑構件用于太陽能加熱或降溫。在高緯度地區的建筑物通常具有暗色厚壁來吸收和儲存更多的太陽能熱。在低緯度地區的建筑通常有淺色墻壁來反射陽光。這種想法和安排已經使用很久并一直持續到今天。但上述安排是不完美的。當我們用建筑在涼爽的季節吸收更多的太陽能熱時，該建筑在炎熱季節就需要更多的空調能量。反之，當建筑物在夏天能反射大部分陽光時，在寒冷季節該建筑將需要更多的供暖能源。但如果被吸收的太陽能熱不僅可以用來加熱建筑物，也可以自動為建筑物降溫，那么我們就可以作出安排在任何季節為兩個相反的要求都盡可能多地吸收太陽的熱量。

本發明的目的是找到一種簡單和經濟的方式利用太陽能熱，不僅用于建筑物內取暖，而且用于建筑物降溫，同時無需采用任何空調裝置。所以，現有的建筑物取暖和降溫設備可以僅用作備用設備。因此，傳統的能量消耗能夠顯著減小。第一個想法是通過建筑構件和材料收集并儲存太陽能熱，以減少太陽能集熱器和儲熱設備帶來的額外成本。第二個想法是使用現有或新開發的太陽能集熱器和/或儲熱設備作為建筑構件以降低建筑物的成本。第三個想法是將收集的太陽能熱通過流體傳輸，并用一個機構/制來引導和控制流體的方向、速度和容量。這樣，我們不僅可以給建筑物供暖，也可以給建筑物降溫。此外，上述目標中的大多數可以通過太陽能熱驅動的自動循環(參閱我們的其它有關發明)實現，以減少循環能量的消耗。這里所說的建筑是任何具有可以接觸到太陽光的元件的建筑。該種建筑包括商業建筑、工業建筑、農業建筑、居民建筑、教育建筑和國防建筑設施等。

以下簡要介紹一些新開發的太陽能集熱器與建筑構件的背景。

太陽能加熱，包括太陽能水加熱和建筑的空間加熱(取暖)，被廣泛用于工業、商業、農業及住宅用途。大多數太陽能加熱系統的太陽能集熱裝置和儲熱裝置是分開的。例如，游泳池是太陽能儲熱裝置，但它的太陽能集熱器可能放在建筑物的屋頂。家用太陽能采暖系統具有分離的太陽能集熱器和水箱，即使它們的位置非常靠近。這種設置增加了在兩個裝置和連接管子中的熱損失。它也增加了設備、安裝、運行和維護的成本。因為新技術和產品的出現，將太陽能集熱裝置和太陽能儲熱裝置集成在一起是可能的。例如，我們可以在太陽能儲熱設備例如游泳池或水箱處施加一種吸收太陽能熱的涂料。或者我們可以把平板太陽能儲熱水箱放入太陽能集熱器。在這兩種情況下，設備、安裝、運行和維護的成本將會降低。太陽能熱的使用會更普及。