房屋降熱保溫系統的制作方法

專利名稱：房屋降熱保溫系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種房屋調溫的系統，特別是一種通過井水和空氣作介質將房屋 與大地淺表層進行熱交換的房屋降熱保溫系統。
背景技術：
目前，房屋(及其它建筑物)的調溫(降熱保溫)方法多是采用室內空調技術，采 用這種空調進行室內調溫存在以下問題節能減排不理想，給日漸枯竭的能源加重負荷，其 原因是這種空調技術多是在室內被動調溫，也不能防止能量入侵；在封閉的室內要將不斷 入侵的能量轉換，需要大量能耗；同時只有室內的空氣在循環對流，無法補充新鮮空氣，空 氣質量不斷下降，容易滋長病菌。目前也有采用將空氣經地能轉換后回抽入室內的房屋調溫裝置，但這種純管道式 埋藏結構成本太高，安裝難度大，且這種裝置只是單純對室內進行調溫，沒有在輻射和傳導 上阻止能量傳遞。目前還有在建筑物采用了外墻隔熱材料，但隔熱材料只能延緩熱的傳導速度，并 沒有轉換熱量的功能，反過來也延緩了散熱速度。同時窗戶和陽臺沒有隔熱措施，太陽的輻 射熱能可輕易地通過輻射和傳導進入室內。以上都屬于被動降溫過程，沒有將熱的三種傳遞方式(輻射、傳導和對流)在室外 切斷，也就是說無法很好隔離房屋內的氣溫同大氣溫度的一致性，夏天熱量很容易入侵室 內，冬天室內的熱能很容易散失到室外。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種房屋降熱保溫系統，其 可以在氣溫比當地年平均氣溫高時通過井水的蒸發和吸熱將房屋的熱量帶走，當氣溫比當 地年平均氣溫低時通過將經過井水加熱的溫暖空氣導入房屋室內，保持房屋內的溫暖，達 到房屋內冬曖夏涼的效果，以代替傳統空調，節約大量的能量。本實用新型的技術方案是一種房屋降熱保溫系統，其包括布水裝置和噴灌裝置， 布水裝置包括布水板和支架，布水板安裝在支架上，支架安裝在房屋外圍；噴灌裝置包括抽 水泵和噴水裝置，噴水裝置包括水管和布水噴管，布水噴管為一根以上，布水噴管安裝在支 架上并位于布水板旁邊，布水噴管的側壁上開有多個噴水孔，噴水孔的出口朝向布水板；水 管包括主道水管和連接水管，抽水泵與主道水管連接，布水噴管通過連接管與主道水管連
ο本實用新型進一步的技術方案是本實用新型的房屋降熱保溫系統還包括暖氣導 入裝置，暖氣導入裝置包括送暖氣管和抽氣機；送暖氣管的出風口安設在需要保溫的房屋 室內，送暖氣管的中間段從井水中穿過；抽氣機連接在送暖氣管上。本實用新型更進一步的技術方案是所述的布水板包括吸水板和透明材料板，吸 水板安裝在房屋外墻旁且與房屋外墻之間有五至十厘米的間隙，吸水板為PVA吸水膠棉材料制成，透明材料板安裝在房屋的窗戶或者陽臺位置。本實用新型再進一步的技術方案是所述的噴灌裝置還包括有回水裝置，回水裝 置包括回水器，回水器為槽形板，回水器通過支架安裝在布水板的下端，回水器上還連接有 水管，回水器可將布水板流下的井水回收后通過水管接入水井。本實用新型還進一步的技術方案是所述的噴灌裝置還設有自動控制系統，通過 自動控制系統來根據天氣溫度自動決定抽水和噴注水的用量和時間。本實用新型進一步的技術方案是所述的房屋降熱保溫系統還包括抽涼氣裝置， 抽涼氣裝置包括風扇，風扇的進風口設在布水板與房屋外墻的間隙中，其出風口通向房屋室內。本實用新型與現有技術相比具有如下特點熱天(主要是夏天)時，布水板可以隔離太陽光直接照射外墻壁，避免熱量直接 入侵房屋室內，防止了太陽能的輻射；布水板與房屋外墻之間有五至十厘米的間隙(空氣 層)，可以減少太陽熱能直接向房屋外墻傳導，阻斷了太陽熱能的直接向屋內傳導；向布 水板噴灌井水，由于井水的蒸發作用及井水本身的恒溫，使布水板與房屋外墻之間的空氣 層溫度不會受到太陽的太大影響，確保房屋外墻溫度與井水溫度基本一致；抽氣裝置可以 達到對房屋室內進行快速調溫的效果，使室內的溫度直接與井水溫度基本保持一致；冷天 (主要是冬天)時，本實用新型的暖氣導入裝置可以使房屋室內的溫度調至與井水溫度基 本保持一致；即達到房屋內冬暖夏涼的效果，以代替傳統空調節約大量的能量。為了更清楚地說明本實用新型，列舉以下實施例，但其對本實用新型的保護范圍 無任何限制。

圖1為本實用新型的房屋降熱保溫系統的結構示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖1沿B線范圍內的放大圖；圖4為圖1沿C向的局部放大圖；圖5為本實用新型的房屋降熱保溫系統的另一種結構示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖1-4所示，一種房屋降熱保溫系統，其包括安裝在房屋外圍的布水裝置和噴 灌裝置，布水裝置包括布水板和支架12，布水板包括吸水板111和透明材料板112，透明材 料板112可為透明的玻璃或者塑料板，其安裝在房屋的窗戶或者陽臺位置，布水板安裝在 支架12上，支架12安裝在房屋外墻3上，并保持布水板與房屋外墻3之間有五至十厘米的 間隙31，布水板(111、112)除了布設在外墻壁旁還可以布置在房屋樓頂面上，即布水板可 以布設在房屋整個外圍，吸水板111為PVA吸水膠棉材料制成(PVA吸水膠棉材料是指聚乙 烯醇材料)，吸水板111的外側面還設有縱橫交錯的壓槽1111 (如圖4所示)，也可以設其 它裝飾圖案。所述的噴灌裝置包括抽水泵21和噴水裝置，噴水裝置包括水管22、布水噴管23和蓄水塔24 ；蓄水塔24設在房頂上，也可以設在其它比房屋外墻3高的地方；布水噴管23為 一根以上，布水噴管23橫向(即水平方向)安裝在支架12上并位于布水板旁邊，一般在每 層房屋每面墻壁外側由上到下布設一至五根布水噴管23，布水噴管23的側壁上開有多個 噴水孔231，噴水孔231的出口朝向布水板(如圖3所示)；水管22包括主道水管221和連 接水管222，抽水泵21通過主道水管221與蓄水塔24連通，布水噴管23通過連接管222與 主道水管221連通，在主道水管221靠近抽水泵21的位置還串接有止水閥25 ；(如圖5所 示)主道水管221也可以設計成兩路，其中一路主道水管221作為上水管2211直接將抽水 泵21與蓄水塔24連通，另一路主道水管221作為下水管2212通過連接管222與布水噴管 23連通。抽水泵21 —般為安放在水井4中的潛水泵，也可以為其它普通抽水泵，普通抽水 泵還要通過水管連接至水井4內；抽水泵21將水井中的井水抽出后，通過噴水裝置向吸水 板111(PVA吸水膠棉)和透明材料板112噴灌井水，一方面布水板上的井水通過蒸發可以 帶走房屋外圍的大部分熱量，另一方面布水板上流動的井水可以吸收一部分熱量帶走，在 熱天，這樣可以達到對房屋降熱的效果。噴灌裝置還包括有回水裝置，回水裝置包括回水器26，回水器26的為槽形板，其 橫截面成“U”形，也可以為其它上有開口的槽形，回水器26通過支架安裝在布水板的下端， 回水器26上還連接有水管261，回水器26可將布水板流下的井水回收后通過水管261接入 水井，這樣實現水源的循環利用。噴灌裝置還可以設有自動控制系統，通過自動控制系統來根據天氣溫度自動決定 抽水和噴注水的用量和時間。所述的井水為在房屋附近的井深在五至五十米的水井中的井水，由于大地的海量 蓄熱能力，使井水有很強的恒溫能力，深度在十米以上的水井中的井水溫度基本上是當地 的年平均氣溫，也就是說水井中的井水溫度基本上不受當地氣溫的變化；例如在湖南冬 季井水溫度為18°C左右，夏季井水溫度為20°C左右。本實用新型的房屋降熱保溫系統還包括抽涼氣裝置27，抽涼氣裝置27包括風扇， 風扇的進風口設在布水板與房屋外墻3的間隙31中，其出風口通向房屋室內，風扇的進風 口和出風口上可連接有導氣管，熱天時，抽涼氣裝置27可以將布水板與房屋外墻3的間隙 31內與井水基本同溫的空氣抽到房屋室內，達到對房屋室內進行快速調溫的效果。本實用新型的房屋降熱保溫系統還包括暖氣導入裝置，暖氣導入裝置包括送暖氣 管28和抽氣機281 ；送暖氣管28的出風口 282安設在需要保溫的房屋室內，送暖氣管28 的進風口 283安設在需要保溫的房屋室外的比較恒溫的井口處、布水板與房屋外墻3的間 隙31內或者地下室內，這樣可以保證需要保溫的房屋室內空氣的新鮮，進風口 283也可以 安設在需要保溫的房屋室內，使需要保溫的房屋室內的空氣形成循環，這樣可以提高保溫 的效果；送暖氣管28的中間段284從井水中穿過，冬天時井水可以對送暖氣管28的中間段 284內的空氣增溫，為了達到增溫較快的效果，送暖氣管28的中間段284 —般采用不銹鋼、 銅等熱傳導性能較好的金屬材料做成，同時可以將送暖氣管28位于井水中的中間段284做 成“U”形，最好將中間段284做成螺旋形，以增加送暖氣管28位于井水中的的中間段284 的長度，提高增溫面積，增強從井水中吸取熱能的效率；抽氣機281連接在送暖氣管28上， 其最好是安設在需要保溫的房屋室內并連接在送暖氣管28的出風口 282上，抽氣機281也 可以串接在送暖氣管28的任何其它位置，暖氣導入裝置在冷天可以通過經井水增溫的空氣將大地的熱量導入房屋室內，暖氣導入裝置在熱天也可以開啟使用，其可以將經井水降 溫的空氣導入房屋室內。本實用新型的房屋降熱保溫系統的工作原理當氣溫比井水溫度(井水溫度與當 地年平均氣溫基本相同)高時(一般為夏天)，噴灌裝置將一年四季基本恒溫的井水向布水 板(111、112)上灌注，布水板(111、112)上的井水的蒸發及吸熱將建筑物外圍的熱量帶走， 對房屋外圍進行降熱，使房屋室內隔離了夏日酷熱的入侵，同時通過抽涼氣裝置27將布水 板與房屋外墻3之間的間隙31內經過井水降溫后的涼爽空氣抽入室內，保持房屋室內的空 氣涼爽；冬天當氣溫比井水溫度低時，暖氣導入裝置可以將經過井水加熱的溫暖空氣導入 房屋室內，保持房屋內的溫暖；本實用新型實現夏天將房屋的熱量通過井水帶走、冬天通過 空氣從井水中將大地的熱量帶入房屋，達到房屋內冬曖夏涼的效果，以代替空調節約大量 的電能。本實用新型的有益效果舉例分析以下按湖南一幢普通房屋夏天控溫為例(房屋 的長66米、寬15米、高十層30米，三單元60戶結構；總建筑面積為66米X 15米X 10 層=9900m2，外圍墻面積前后墻66米X30米X2 = 3960m2，兩側墻15米X30米X2 = 900m2 ；樓頂66米X 15米=990m2 ；房屋外周面積合計為3960+900+990 = 5850m2)1、太陽的輻射熱(以湖南一年中最熱的7月份為例)。湖南省的年太陽總輻射量為35億焦耳/平方米(見初中地理教科書)，總輻射量 約80%來自于晴天，年晴天數約占全年的60%，以此計算求得每個太陽日的輻射熱能為 35億焦耳/m2X80% (365X60% ) 0. 128億焦耳/m2/太陽日，7月份的太陽輻射熱能 按平均晴天的1. 5倍估算，即0. 128億焦/m2/太陽日X 1. 5 = 0. 192億焦/m2/太陽日。2、太陽投射面積太陽的正射面積總是小于房屋外周總面積的50%，在此取最高值50%計算，即每 日房屋受太陽正射面積為5850m2X50%= 2925m2 ；非正射面積同樣為2925m2。3、吸熱率減去太陽反射等因素，房屋(太陽輻射正面、即陽面)實際吸熱率按70%估算，陰 面按30%估算。按照以上數據，在一年中最熱的7月份，房屋每天實際吸收的太陽輻射熱 為0. 192億焦/m2/太陽日 X2925m2X70% (陽面)+0. 192億焦/m2/太陽日 X2925m2X30% (陰面) 561. 6億焦/太陽日。在本實用新型中通過井水蒸發散熱約占90%，即561.6億焦/太陽日X90% = 505. 44億焦/太陽日；通過水循環向地能導熱約占10%，即561.6億焦/太陽日X 10% = 56. 16億焦/太陽日。4、耗水量根據能量轉換計算耗水量，即水份蒸發量水的汽化熱為539卡/克 ^ 2263焦/克(即單位質量為Ig的水變成同溫度的水蒸汽時吸收的熱量約為2263焦 耳)，整幢房屋在一年中太陽輻射最強的一天，取最高值為561. 6億焦耳，減去向井內傳導 的10%熱能56. 16億焦，剩下的90%熱能505. 44億焦全部需要井水的蒸發來轉換，也就是 說，需要蒸發掉的水份為505. 44億焦/太陽日+2263焦/克 22. 3X IO6g/太陽日，即 22. 3噸/天，按2元/噸水價折幣為44. 6元/天(如果自然井水水源不足，可以利用自來 水向井內補充，以最壞的情況考慮，即一天使用的井水最多耗資44. 6元)。5、抽水耗量在最熱的夏季，按照蒸發耗水量的10倍進行供水，(10%的水被蒸發，90%的水回收入井)，整幢房屋的每天循環抽水量為22.3噸XlO = 223噸，按照功率 為0. 75千瓦的潛水泵抽水流量3噸/小時，最高揚程80米的參數，則一個潛水泵每天做功 能耗為223噸+3噸/小時X0. 75千瓦=55. 75千瓦·時(每個單元安裝3個0. 75千 瓦的潛水泵，共9個潛水泵，即每個潛水泵一天工作223噸+3噸/小時+9 8. 3小時)， 按0. 62元/度的居民用電折幣34. 6元/天。6、抽氣耗電抽氣風扇抽涼氣裝置27的風扇按照平均每Im2建筑面積的功率為1 瓦設計，夏天風扇平均每天累計抽氣送風約3小時，并由自動電路控制，每隔1小時自動開 啟5-10分鐘；暖氣導入裝置的抽氣機281按建筑面積每Im2的功率為1瓦設計，冬天時，暖 氣導入裝置的抽氣機281全天開啟，但是夏天一般只抽氣機281開啟3小時左右，在此只計 算夏天的抽氣能耗為9900m2 + lm2/瓦X3小時/天=29. 7度/天，折幣約18. 4元/天。7、每天總耗資44.6(水費)+ (34·6+18·4)(電費)=97.6 元 / 天。在夏天，每平方米建筑面積能耗97. 6元/天+9900m2 ^ 1分錢/m2/天。8、井水吸熱后井水增溫情況系統設計水井儲量，每一單元挖井一 口，按建筑面積 100m2/0. 5噸，9900m2+IOOm2XO. 5噸=49. 5噸，水的比熱4200焦/千克· °C，水回收向 大地(井內)導熱為56. 16億焦/太陽日(見上面)，其中絕大部分熱能會通過井水為介 質向大地連續轉換，溫差越大，轉換速度越快，最低估計，轉移率可達85%，則留存在井水中 的熱能不到15%，按15%計算，井水日升溫算式56. 16億焦/太陽日X15% +4200焦/ kg. °C +(49.5X 103kg) ^4. I0C (潛水泵做功熱能可忽略不計)，按照每天日照11小時計 算，井水每小時遞增溫度為4. I0C +11小時=0. 37°C /小時，也就是說，當井水在抽水前 的初溫溫度若為20°C，到日落時可達24. 1V。9、控溫效果夏天可以將房屋室內空氣溫度控制在23°C _28°C內，計算方法以 日出前墻面的井水溫度約20°C (井水溫度為當地年平均溫度，在湖南夏天井水溫度約為 18-200C )為基準加上井水增溫幅度0. 37°C /小時，相應增加井水回收前的循環周期內 約5-10分鐘吸熱增加1_3°C，為墻壁同步溫度，室內氣溫在無內熱源的情況下將略低于 230C -28"C。10、在夏天與常規空調制冷換算能耗比每臺1匹(0. 735千瓦)空調控溫30m2標量，本棟房屋共需要9900m2+ 30m2/匹= 330匹，平均每天工作6個小時，共需要耗電330匹X0. 735千瓦/匹X6小時=1455. 3度 電，耗資0. 62元/度X 1455. 3度/天 902元；而本實用新型一天只需要97. 6元/天。11、本實用新型的系統基礎成本預算(不計樓頂造價)(1)備用設施水泥水井100元/立方，平均50元/戶；潛水泵500元/臺，平均 每單元3臺，約75元/戶；蓄水池約20元/戶；水管及空氣導管平均約300元/戶，其它約 100元/戶，合計545元/戶。而目前的空調至少要1500元/臺(而每戶至少要安裝一臺 空調，多則每戶每個房間都要安裝一臺空調)。(2)墻面設施支架 20 元 /m2，安裝面積3960m2+900m2 = 4860m2，計幣97200 元 / 幢，約1620元/戶。吸水板或透明材料20元/m2，約1620元/戶。壓條、螺絲等其它約5元/m2，約405元/戶。合計為3645元/產。[0053](3)總計545元+3645元=4190元/戶，平均每戶建筑面積9900m2 + 60戶= 165m2/戶，按建筑面積折幣本實用新型的基礎約25元/m2。本實用新型不局限于上述的具體結構，只要是熱天通過抽取井水對房屋進行降 熱、冷天將經過井水增溫的空氣抽入室內的房屋降熱保溫的系統就落在本實用新型的保護 范圍之內。
權利要求一種房屋降熱保溫系統，其特征是其包括布水裝置和噴灌裝置，布水裝置包括布水板和支架(12)，布水板安裝在支架(12)上，支架(12)安裝在房屋外圍；噴灌裝置包括抽水泵(21)和噴水裝置，噴水裝置包括水管(22)和布水噴管(23)，布水噴管(23)為一根以上，布水噴管(23)安裝在支架(12)上并位于布水板旁邊，布水噴管(23)的側壁上開有多個噴水孔(231)，噴水孔(231)的出口朝向布水板；水管(22)包括主道水管(221)和連接水管(222)，抽水泵(21)與主道水管(221)連接，布水噴管(23)通過連接管(222)與主道水管(221)連通。
2.根據權利要求1所述的房屋降熱保溫系統，其特征是其還包括暖氣導入裝置，暖氣 導入裝置包括送暖氣管(28)和抽氣機(281)；送暖氣管(28)的出風口(282)安設在需要 保溫的房屋室內，送暖氣管(28)的中間段(284)從井水中穿過；抽氣機(281)連接在送暖 氣管(28)上。
3.根據權利要求1或2所述的房屋降熱保溫系統，其特征是所述的布水板包括吸水 板(111)和透明材料板(112)，吸水板(111)安裝在房屋外墻旁且與房屋外墻(3)之間有五 至十厘米的間隙(31)，吸水板(111)為PVA吸水膠棉材料制成，透明材料板(112)安裝在房 屋的窗戶或者陽臺位置。
4.根據權利要求1或2所述的房屋降熱保溫系統，其特征是所述的噴灌裝置還包括 有回水裝置，回水裝置包括回水器(26)，回水器(26)為槽形板，回水器(26)通過支架安裝 在布水板的下端，回水器(26)上還連接有水管(261)，回水器(26)可將布水板流下的井水 回收后通過水管(261)接入水井。
5.根據權利要求1或2所述的房屋降熱保溫系統，其特征是所述的噴灌裝置還設有 自動控制系統，通過自動控制系統來根據天氣溫度自動決定抽水和噴注水的用量和時間。
6.根據權利要求1或2所述的房屋降熱保溫系統，其特征是其還包括抽涼氣裝置 (27)，抽涼氣裝置(27)包括風扇，風扇的進風口設在布水板與房屋外墻(3)的間隙(31) 中，其出風口通向房屋室內。
專利摘要一種房屋降熱保溫系統，其包括安裝在房屋外圍的布水裝置和噴灌裝置，布水裝置包括布水板和支架(12)，布水板安裝在支架(12)上，支架(12)安裝在房屋外圍；所述的噴灌裝置包括抽水泵(21)和噴水裝置，抽水泵(21)可以將井水抽出后通過噴水裝置噴灌在布水板上。其可以在氣溫比當地年平均氣溫高時將房屋的熱量通過井水蒸發及導入大地；在氣溫比當地年平均氣溫低時將經過井水加熱的溫暖空氣導入房屋室內，達到房屋內冬暖夏涼的效果，以代替傳統空調，節約大量的能量。
文檔編號E04B1/76GK201665924SQ20102010237
公開日2010年12月8日 申請日期2010年1月18日 優先權日2010年1月18日
發明者段綿宇 申請人:段綿宇