專利名稱：太陽能強化自然通風與綠色照明系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能強化自然通風與綠色照明系統，本系統主要是利用太陽的光能實現建筑物綠色照明，利用太陽的熱能強化建筑物自然通風，同時實現建筑物冬天采暖、夏天空調及過渡季節自然通風，達到建筑節能的目的，屬于建筑節能領域。
背景技術：
我國建筑能耗驚人，建造和使用建筑直接、間接消耗的能源占到全社會總能耗的46.7％(建設部統計)。我國目前現有建筑中95％達不到節能標準，新增建筑中節能不達標的仍超過八成，單位建筑面積能耗是發達國家的2至3倍，對社會造成了沉重的能源負擔和嚴重的環境污染。而在這些高能耗建筑中，照明能耗占整個建筑物能耗的20～30％，空調制冷與采暖能耗大約占50％-60％。節約照明及暖通空調能耗已成為一個不容忽視的問題。
光導管(Light Pipe)技術是太陽能光利用的一種有效方式，它不但可以把光引到其它方法不可能達到或只有微弱光線的地方而且又不產生過多的熱，同時還可改善建筑物室內空氣品質(僅僅50lux的自然光就可顯著減輕那些在地下工作的人的孤獨感)。光導管可以在學校、博物館、辦公樓、體育場館、公共廁所、垃圾處理廠等公共設施及工業與民用建筑中廣泛應用，特別是易燃易爆等危險場合、潔凈室、地下室、車庫、礦井、建筑物的陰面房間，可以實現白天完全或部分利用自然光照明，大大節省電能，從而減少因發電產生的SO2、CO2、NO2等廢氣和飄塵，達到保護環境的目的。另外，利用光導管傳輸的太陽熱量也比窗戶少，夏天可防止內部得熱，冬天可防止熱量損失，對于建筑節能具有積極意義。
將光導管技術與通風技術相結合是在光導管技術上的一個創新，既可實現照明，又可實現建筑物室內通風，提高建筑物室內新風量。在申請人的專利ZL200420118097.8中公開了一種具有光催化空氣凈化與自然通風功能的光導管系統，采用光傳輸通道與通風通道同軸布置，光導管布置在通風通道的中央，只起導光照明的作用，而光導管與風道之間的環形通道則作為建筑物室內通風通道，同時在建筑物的光導管散光表面鍍有光催化薄膜，在光的照射下實現室內空氣凈化，提高室內空氣品質。但該系統自然通風是依靠風力造成的風壓和室內外空氣溫度差所產生的熱壓使空氣流動，它存在著壓頭小等缺點。而將光導管綠色照明技術與太陽煙囪強化自然通風技術相結合的研究，目前還未見任何報道。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中單純利用自然通風造成的壓頭小的缺點，提出了一種太陽能強化自然通風與綠色照明系統，該系統將利用太陽能強化自然通風與光導管技術相結合，提高了建筑物內的通風換氣量，實現了建筑物綠色照明、冬天采暖、夏天空調及過渡季節自然通風。
為達到上述目的，本發明采取了一系列措施。本系統包括有光導管系統7，其特征在于還包括有傾斜屋頂2、與傾斜屋頂2相連的天花板3，太陽能集熱器4、通風換氣通道5、蓄熱墻12、絕熱墻13、煙囪6、控制通風換氣通道5內空氣向室外排出的第一閥門9、控制通風換氣通道5內空氣進入室內的第二閥門10；其中，太陽能集熱器4位于傾斜屋頂2頂部，蓄熱墻12位于太陽能集熱器4下方，通風換氣通道5位于太陽能集熱器4和絕緣墻13之間，煙囪6位于傾斜屋頂2頂部并與通風換氣通道5相連，煙囪中央同軸布置綠色照明光導管系統7，在通風換氣通道5末端進入煙囪6的入口設置第一閥門9，在通風換氣通道5末端、絕緣墻13與光導管系統7之間設置第二閥門10。
所述的光導管系統7形狀為圓柱形、方形和楔形。
所述的光導管系統7為無縫光導管或者為無縫光導管與有縫光導管的組合。
所述的有縫光導管內部布置有平均分配光線的裝置。
所述的位于傾斜屋頂2頂部的太陽能集熱器4至少為一組。
所述的蓄熱墻12位于太陽能集熱器4下方的通風換氣通道5的上部，也可以位于太陽能集熱器4下方的通風換氣通道5的下部、絕熱墻上部。光導管光源是太陽光、人工光源、蓄光材料光源、太陽光源與人工光源的結合、太陽光源與蓄光材料光源的結合、或太陽光源、蓄光材料光源與人工光源相結合中的任何一種。
光導管系統7的兩端的太陽光集光罩8和散光罩11與光導管絕對密封，避免了灰塵的進入，保證了光的傳遞效率，同時減少了系統的維護費用。
蓄熱墻12用于儲存太陽的熱能，強化自然通風。絕緣墻13用于隔斷蓄熱墻12散發的熱量進入室內。
該系統可同時實現綠色照明、冬天采暖、夏天空調和過渡季節強化自然通風。在實現冬天采暖時，可將使通風換氣通道5內空氣向室外排出的第一閥門9關閉，將通風換氣通道5內空氣進入室內的第二閥門10打開，這樣在太陽熱能的作用下，太陽能集熱器4下方通風換氣通道5內的空氣被加熱，產生浮力，向上運動進入室內，與室內的溫度較低的空氣混合，循環被加熱，即可實現自然通風功能下的冬天采暖。在實現夏天空調時，可將使通風換氣通道5內空氣排出室外的第一閥門9打開，將使通風換氣通道5內空氣進入室內的第二閥門10關閉，這樣在夏天室外溫度低于室內溫度的部分白天或晚上，在太陽能集熱器4下方蓄熱墻12的蓄熱作用下，加熱與蓄熱墻相連的風道內空氣，強化自然通風，將室內的高溫、高濕空氣排出室內，在自然通風的功能下實現夏天空調，降低建筑物因空調使用產生的高能耗。
本發明的優點是將太陽能強化自然通風技術與光導管綠色照明技術相結合，克服了單純依靠自然通風壓頭小的缺點，提高了提高建筑物內通風效率，真正實現建筑物綠色照明與自然通風，大幅度降低建筑物通風與照明能耗，降低建筑能耗。
圖1，太陽能強化自然通風與綠色照明系統剖視圖1。
圖2，太陽能強化自然通風與綠色照明系統剖視圖2。
圖3，太陽能強化自然通風與綠色照明系統剖視圖3。
圖4，太陽能強化自然通風與有逢光導管綠色照明系統剖視圖1。
圖5，太陽能強化自然通風與有逢光導管綠色照明系統剖視圖2。
圖6，太陽能強化自然通風、有逢光導管綠色照明與人工光源照明系統剖視圖1。
圖7，太陽能強化自然通風、有逢光導管綠色照明與人工光源照明系統剖視圖2。
圖8，太陽能強化自然通風與綠色照明系統剖視圖4。
圖9，太陽能強化自然通風與有逢光導管綠色照明系統剖視圖3。
圖10，太陽能強化自然通風與有逢光導管綠色照明系統剖視圖4。
圖11，太陽能強化自然通風、有逢光導管綠色照明與人工光源照明系統剖視圖3。
圖12，太陽能強化自然通風、有逢光導管綠色照明與人工光源照明系統剖視圖4。
圖中1、建筑物，2、傾斜屋頂，3、天花板，4、太陽能集熱器，5、通風換氣通道，6、煙囪，7、光導管系統，8、太陽光集光罩，9、第一閥門，10、第二閥門，11、散光罩，12、蓄熱墻，13、絕緣墻，14、平均分配光線的裝置，15、室外日光，16、太陽輻射，17、室內空氣，18、人工光源，19、有縫光導管具體實施方式
實施方案1如圖1所示，本實施例是針對建筑物1實現太陽能強化自然通風與綠色照明系統，該系統主要包括有傾斜屋頂2、與傾斜屋頂2相連的天花板3，太陽能集熱器4、通風換氣通道5、蓄熱墻12、絕熱墻13、煙囪6、控制通風換氣通道5內空氣向室外排出的第一閥門9、控制通風換氣通道5內空氣進入室內的第二閥門10；其中，太陽能集熱器4位于傾斜屋頂2頂部，蓄熱墻12位于太陽能集熱器4下方，通風換氣通道5位于太陽能集熱器4和絕緣墻13之間，煙囪6位于傾斜屋頂2頂部并與通風換氣通道5相連，煙囪中央同軸布置綠色照明光導管系統7，在通風換氣通道5末端進入煙囪6的入口設置第一閥門9，在通風換氣通道5末端、絕緣墻13與光導管系統7之間設置第二閥門10。
蓄熱墻12用于儲存集熱器4吸收的太陽熱能，絕熱墻13隔斷通風換氣通道5內空氣與傾斜屋頂2之間的換熱，阻止夏天太陽輻射進入室內。在煙囪6的中央同軸布置綠色照明光導管系統7，在光導管系統7的頂部設置有太陽光集光罩8，這樣在太陽光能的作用下，室外日光15在太陽光集光罩8的集光下，通過光導管7將室外的太陽光導入室內，實現自然光照明。在光導管6的末端扣有散光罩11，防止光源產生眩光現象，同時防止室外的灰塵進入光導管7內部，降低光導管7的光傳導效果。
第一閥門9和第二閥門10，用于改變不同氣候條件下通風換氣通道5內的氣流走向。在太陽光熱能的作用下，位于傾斜屋頂2上部的太陽能集熱器4吸收太陽熱能，將熱能傳遞給蓄熱墻12，這樣流經通風換氣通道5內的空氣被加熱，空氣流動被加強。在冬天，將用于通風換氣通道5內空氣流出室外的第一閥門9關閉，用于通風換氣通道5內空氣流入室內的第二閥門10打開，這樣進入通風換氣通道5的室內空氣17被加熱通過第二閥門10進入室內，與室內的冷空氣混合，室內空氣不斷地被循環加熱，實現冬天采暖。在夏天，在室內溫度高于室外，或室內濕度較高的部分白天和晚上，將第一閥門9打開，第二閥門10關閉，室內的高溫高濕空氣進入通風換氣通道5被加熱，即可在太陽熱能的強化下排出室外，在晚上利用白天蓄熱墻12儲存的熱量，通風換氣通道5內的空氣加熱，加速室內高溫、高濕空氣的排出，實現夏季空調。在過渡季節，可以利用太陽熱能強化建筑物自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案2如圖2所示，實施過程與方案1類似，只是將蓄熱墻12布置在通風換氣通道5下部、絕熱層13的上部，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案3如圖3所示，實施過程與方案1類似，只是傾斜屋頂2的上方布置了一套太陽能集熱器4，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案4如圖4所示，實施過程與方案1類似，只是光導管系統7的末端與有縫光導管19組合使用實現采光，同時在有縫光導管19內布置用于將室外導入的光線進行平均分配的裝置14，這樣的裝置包括反光鏡，實現室內光線均勻照明。
實施方案5如圖5所示，實施過程與方案4類似，只是傾斜屋頂2的上方布置了一套太陽能集熱器4，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案6如圖6所示，實施過程與方案4類似，只是在有縫光導管19的兩端布置了人工光源18，實現在晚上或自然光照明強度不夠時的室內照明。
實施方案7如圖7所示，實施過程同方案5類似，在有縫光導管19的兩端布置了人工光源18，實現在晚上或自然光照明強度不夠時的室內照明。
實施方案8如圖8所示，實施過程與方案3類似，只是傾斜屋頂2的上方布置了一套太陽能集熱器4，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案9如圖9所示，實施過程與方案4類似，只是將蓄熱墻12布置在通風換氣通道5下部、絕熱層13的上部，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案10如圖10所示，實施過程與方案5類似，只是將蓄熱墻12布置在通風換氣通道5下部、絕熱層13的上部，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案11如圖11所示，實施過程與方案6類似，只是將蓄熱墻12布置在通風換氣通道5下部、絕熱層13的上部，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
實施方案12如圖12所示，實施過程與方案7類似，只是將蓄熱墻12布置在通風換氣通道5下部、絕熱層13的上部，實現室內的冬天采暖和夏天空調及過渡季節的自然通風，提高建筑物室內空氣品質。
權利要求
1.太陽能強化自然通風與綠色照明裝置，本裝置包括有光導管系統(7)，其特征在于還包括有傾斜屋頂(2)、與傾斜屋頂(2)相連的天花板(3)，太陽能集熱器(4)、通風換氣通道(5)、蓄熱墻(12)、絕熱墻(13)、煙囪(6)、控制通風換氣通道(5)內空氣向室外排出的第一閥門(9)、控制通風換氣通道(5)內空氣進入室內的第二閥門(10)；其中，太陽能集熱器(4)位于傾斜屋頂(2)上部，蓄熱墻(12)位于太陽能集熱器(4)下方，通風換氣通道(5)位于太陽能集熱器(4)和絕緣墻(13)之間，煙囪(6)位于傾斜屋頂(2)頂部并與通風換氣通道(5)相連，煙囪中央同軸布置綠色照明光導管系統(7)，在通風換氣通道(5)末端進入煙囪(6)的入口設置第一閥門(9)，在通風換氣通道(5)末端、絕緣墻(13)與光導管系統(7)之間設置第二閥門(10)。
2.根據權利要求1所述的太陽能強化自然通風與綠色照明裝置，其特征在于所述的光導管系統(7)形狀為圓柱形、方形和楔形。
3.根據權利要求1所述的太陽能強化自然通風與綠色照明裝置，其特征在于所述的光導管系統(7)為無縫光導管或者為無縫光導管與有縫光導管的組合。
4.根據權利要求1或權利要求3所述的太陽能強化自然通風與綠色照明裝置，其特征在于所述的有縫光導管內部布置有平均分配光線的裝置(14)。
5.根據權利要求1所述的太陽能強化自然通風與綠色照明裝置，其特征在于所述的位于傾斜屋頂(2)頂部的太陽能集熱器(4)至少為一組。
6.根據權利要求2所述的太陽能強化自然通風與綠色照明裝置，其特征在于所述的蓄熱墻(12)位于太陽能集熱器(4)下方的通風換氣通道(5)的上部，或位于太陽能集熱器(4)下方的通風換氣通道(5)的下部、絕熱墻上部。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能強化自然通風與綠色照明系統，屬建筑節能領域。本裝置包括有光導管系統(7)、傾斜屋頂(2)、與傾斜屋頂(2)相連的天花板(3)，太陽能集熱器(4)、通風換氣通道(5)、蓄熱墻(12)、絕熱墻(13)、煙囪(6)、第一閥門(9)、第二閥門(10)。太陽能集熱器位于傾斜屋頂頂部，通風換氣通道位于太陽能集熱器和絕緣墻之間，煙囪位于傾斜屋頂頂部并與通風換氣通道相連，煙囪中央同軸布置綠色照明光導管系統，在通風換氣通道末端進入煙囪的入口設置第一閥門，在通風換氣通道末端、絕緣墻與光導管系統之間設置第二閥門。本系統克服了單純依靠自然通風壓頭小的缺點，提高了提高建筑物內通風效率。
文檔編號F24F7/00GK1844788SQ20061007863
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月29日 優先權日2006年4月29日
發明者鹿院衛, 馬重芳, 吳玉庭, 王偉 申請人:北京工業大學