一种太阳能集热通风装置及建筑物的制作方法

1.本实用新型涉及一种通风装置，具体涉及一种基于太阳能集热技术的通风装置及应用了该通风装置的建筑物；属于空气调节技术领域。


背景技术：

2.随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高，业内对于建筑物的通风舒适度等提出了越来越高的要求。目前我国的通风装置大多由电动机带动的风机来实现通风，通过消耗巨大的电能进行工作。
3.申请号为2020102513106的实用新型专利公开了一种用于建筑物室内空气净化的通风换气装置，能够实现一个过滤网的二次过滤空气，提高了过滤效率，不但能够实现排风通气，还能大大优化空气质量，促进室内空气的循环过滤。但是，该通风换气装置是通过电机带动的驱动组件来提供动力的，工作过程中存在上述问题：消耗较大的电能，运行费用较高且不符合绿色建筑的发展要求。
4.我们知道，当室内外温度有差别的时候，楼梯间等竖向空间会形成风，这就是空气密度不同造成的自然现象，但风的大小由自然条件决定，不受人的意志约束。在能源日益紧缺短缺、电力能源供需矛盾日益突出的当下，研究开发一种节能且有效的通风装置、打造绿色建筑显得尤其必要。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种巧妙利用可再生能源——太阳能的集热通风装置，其能够在不消耗其他能源的情况下显著提升建筑物的自然通风效果，舒适且节能。
6.为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
7.一种太阳能集热通风装置，包括太阳能集热器和安装于待通风空间内的散热器，所述太阳能集热器包括若干集热管和水箱，所述水箱与散热器之间连接有水循环回路；且所述太阳能集热器的位置低于所述散热器。
8.当太阳能集热器中的水温升高后，水的密度减小后自动流入位于其上方的散热器，无需使用水泵，在散热器内释放热量后水的密度增大返回至太阳能集热器的水箱，完成一次循环。而在散热器内流入热水后，会将热量带给周围的空气，使空间内的空气向上流动，从而增强了自然通风效果。
9.更优选地，前述水箱顶部设置有自动排气阀，所述水箱底部设置有进水口和出水口，所述散热器设置有入水口和回水口；所述出水口通过一供水管与入水口相连接，所述回水口通过一回水管与进水口相连接；且所述回水管上设置有一控制阀，当不需要增强自然通风效果时，关闭管路上的控制阀即可。
10.更优选地，前述供水管上还设置有一补水阀，所述补水阀在装置加水时处于开启状态，其他时间均处于常闭状态，在运行过程中除非由于渗漏失水，后期几乎不需要加水。
11.本实用新型还要求保护一建筑物，具有若干楼层，在楼道的竖向空间内安装有如前所述的一种太阳能集热通风装置，至少在所述建筑物楼道的顶部墙体外侧上设置有排气窗，上浮的热空气通过排气窗排出，下方的冷空气向上流动补空，增强自然通风。
12.更优选地，前述太阳能集热通风装置的太阳能集热器底部安装有支架，所述支架挂设于建筑物墙体外侧，所述散热器安装于建筑物楼道内。
13.再优选地，前述建筑物为m层，所述散热器设置于m
‑
1层及以上，且所述散热器高于所述集热器。
14.进一步优选地，前述建筑物为4层，所述散热器位于4层楼梯平台，所述集热器挂设于3层墙体外侧。
15.更进一步优选地，前述集热器为18管、58mm的太阳能集热器，管距为75mm。
16.本实用新型的有益之处在于：
17.（1）本实用新型的通风装置充分利用了太阳能这一可再生的免费能源，通过介质将其热量持续带给散热器，散热器加热待通风空间内的空气，热空气上浮、冷空气持续上补形成自然通风效果，室内空气质量得以提升，舒适度高且节能；
18.（2）本实用新型的通风装置，其太阳能集热器内的传热介质为水，且采用散热器在上、集热器在下的布局，无需使用水泵、电机等动力部件，几乎无运行费用，节能优势更加明显；
19.（3）本实用新型的通风装置安装于建筑物的竖向空间内，太阳能集热器挂设于墙体外侧，散热器安装于不影响通行的楼梯平台，占用空间小，初投资低且运行费用少，具有较好的市场应用前景。
附图说明
20.图1是本实用新型的一种太阳能集热通风装置的一个具体实施例的结构示意图；
21.图2是图1所示实施例中太阳能集热器的介质循环示意图；
22.图3是应用了本实用新型的太阳能集热通风装置的建筑物示意图。
23.图中附图标记的含义：1、墙体，2、太阳能集热器，3、散热器，4、集热管，5、水箱，6、自动排气阀，7、进水口，8、出水口，9、入水口，10、回水口，11、供水管，12、回水管，13、控制阀，14、补水阀，15、支架，16、排气窗。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.实施例1
27.本实施例公布了一种太阳能集热通风装置，其结构示意图如图1所示，包括太阳能
集热器2和安装于待通风空间内的散热器3。其中，太阳能集热器2包括若干集热管4，由于集热管4中的水有热胀冷缩现象，因此太阳能集热器2还要自带一水箱5。水箱5与散热器3之间连接有水循环回路，且太阳能集热器2的位置应低于散热器3。
28.在水箱5顶部设置有自动排气阀6，方便将太阳能集热器2内部的气体排出，但该自动排气阀6不会让水通过。水箱5底部设置有进水口7和出水口8，散热器3设置有入水口9和回水口10；出水口8通过供水管11与入水口9相连接，回水口10通过回水管12与进水口7相连接，由此构成了前述的水循环回路。为了向太阳能集热器2内加水，在供水管11上还设置有一补水阀14，该补水阀14在装置加水时处于开启状态，其他时间均处于常闭状态，在运行过程中除非由于渗漏失水或主动清洗换水，后期几乎不需要加水。
29.工作过程中，太阳能集热器2中的水温升高导致水的密度减小，同时基于连通器原理，热水通过供水管11自动流入位于其上方的散热器3内，无需使用水泵；热水在散热器3内释放热量后水的密度增大，从回水管12返回至太阳能集热器2的水箱5，完成一次循环。在该集热通风装置中，水的比重发生变化会带来水的内循环动力，无需额外的动力装置（如水泵等）即可实现热量循环传送。
30.在散热器3内流入热水后，会将热量带给周围的空气，在一个大气压下，温度10℃、20℃、30℃的空气密度分别为1.2471kg/m
3 、1.2046kg/m
3 、1.1649kg/m3。因此，加热后的空气向上流动，下方的空气会不断补入，这样一来，在一个竖向空间中，若顶部有可开启外窗或开口，下部与各楼层相通，如果下部的温度低于上部的温度，空气就会向上流动，从而实现了较好的自然通风效果。
31.且，回水管12上设置有一控制阀13，当不需要增强自然通风效果时，关闭管路上的控制阀13即可，操作十分方便。
32.本实施例中，所采用的集热器可选择18管、58mm的太阳能集热器2，管距为75mm，水流在集热管4内的循环方向如图2所示，虽然集热管4很细，但其中的水流方向也遵循以下流向：温度较低的水向下流动，同时温度较高的水向上流动。
33.为了更好地理解和实施本实用新型，我们以45℃的供水和35℃的回水为例进行说明：
34.△
p=g*h*(ρ
h
‑
ρ
g
)
35.其中，
△
p：重力循环作用压力，单位pa；
36.g：重力加速度，9.81m/s2；
37.h：散热器3中心与集热器中心的高差，单位m，本例以1.0m计算；
38.ρ
h
：回水密度，以35℃水为例，密度为994.0359kg/m3；
39.ρ
g
：供水密度，以45℃水为例，密度为990.21kg/m3。
40.由此计算：
△
p=g*h*(ρ
h
‑
ρ
g
)=9.81*1*（994.0359
‑
990.21）=37.53pa。
41.即：每米高差可产生37.53pa的作用压力，该压力可使得水在装置内循环流动，而且散热器3与集热器的高度落差越大，流动越容易实现，同时我们应合理考虑循环管路的管径。
42.当然，在实际应用过程中，为了优化循环效果，我们也可以设置一小功率的水泵来加速水的循环速度，能源消耗和运行费用也很低。
43.实施例2
44.本实用新型还要求保护应用了上述太阳能集热通风装置的建筑物，如图3所示，该建筑物具有m层，m为大于1的整数，在楼道的竖向空间内安装有如实施例1所述的太阳能集热通风装置，为了避免影响楼道通行，散热器3设置于m
‑
1层及以上，且特别说明的是散热器3应高于集热器，这样无需使用水泵即可实现水的自动循环，简化了装置结构，且节能降耗。
45.具体到本实施例中，图3中的建筑物为4层，散热器3位于4层楼梯平台，集热器挂设于3层墙体1外侧，两者的高度落差约3m。
46.为了实现通气排风，在建筑物楼道的顶部墙体1外侧上设置有排气窗16，排气窗16处于开启状态，上浮的热空气通过排气窗16排出，下方的冷空气持续向上流动补空，从而增强了自然通风效果，空气流动方向如图3所示。
47.如前所述，散热器3设在4层楼梯平台，散热器3带来的热量只会影响其上部的温度，因此不会影响楼梯间的正常使用。太阳能集热器2的底部安装有支架15，支架15挂设于建筑物墙体1外侧且应安装于能够充分吸热的一面以优化集热通风效果。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。