一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其無需熱水、蒸汽等額外熱媒資源，利用熒光反射將太陽能轉(zhuǎn)換為紅外線形式對聚光器內(nèi)空氣加熱，增大聚光器內(nèi)外溫差，達到增大建筑通風井內(nèi)外熱壓的目的，從而促進建筑室內(nèi)外氣流流動，加大建筑通風井的通風，其對太陽入射光的角度沒有任何限制，無需進行光線追蹤，使用方便，能夠有效地收集太陽散射輻射，聚光效率高，且對于建筑通風井的構造也沒有限制，其外觀可根據(jù)建筑風格進行外觀設計，還可以在外金屬框架增設延伸板，實現(xiàn)綠化屋頂?shù)?。本發(fā)明的太陽能輔助通風聚光器，能夠有效解決現(xiàn)有技術中建筑通風井通風效果較弱、在不利天氣條件下通風井存在氣流倒灌現(xiàn)象等缺陷，應用前景廣闊。
【專利說明】一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)通風空調(diào)【技術領域】，具體涉及一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器。
【背景技術】
[0002]大型建筑內(nèi)區(qū)、鄉(xiāng)村住宅或廠房等特殊建筑，在自然通風狀態(tài)下，由于通風條件差，內(nèi)部人員、設備等散熱量聚積，建筑導致室內(nèi)溫度過高，或在過渡季節(jié)室外溫度低于室內(nèi)，可以通過在建筑頂部設置通風井，利用空氣熱壓從通風井排除室內(nèi)熱空氣，從而促進室外冷空氣進入室內(nèi)，形成通風，不僅可以改善室內(nèi)熱濕環(huán)境，而且可提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。但現(xiàn)有的建筑通風井僅依靠室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生的室內(nèi)外熱壓形成通風條件，通風能力較弱，并且室外強風等不利天氣條件下，還容易產(chǎn)生氣流倒灌的現(xiàn)象，影響建筑室內(nèi)的通風換熱效果，難以滿足室內(nèi)通風需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其通過聚集和吸收太陽能增大聚光器內(nèi)外溫差，達到增大建筑通風井內(nèi)外熱壓的目的，從而促進建筑室內(nèi)外氣流流動，加大建筑通風井的通風，以解決現(xiàn)有技術中建筑通風井通風效果較弱、在不利天氣條件下通風井存在氣流倒灌現(xiàn)象等缺陷。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下的技術手段:
[0005]一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，包括聚光器框架和球冠狀的玻璃罩；所述聚光器框架具有一呈豎向設置的圓筒狀的連接部，以及由所述連接部下邊緣向下延伸且口徑逐漸減小的呈漏斗狀的安裝支撐部；聚光器框架位于連接部的側壁上設有百葉出風口，聚光器框架位于安裝支撐部下部的外壁上還設置有用于固定安裝在建筑通風井上的固定支架，且聚光器框架位于連接部和安裝支撐部的內(nèi)壁上鋪設有紅外熒光材料層；所述玻璃罩通過其球冠底邊相銜接地安裝在聚光器框架的連接部上邊緣，使得玻璃罩和聚光器框架圍合形成一聚光通風腔體，聚光器框架位于安裝支撐部底部的開口作為所述聚光通風腔體的通風入口，聚光器框架位于連接部的百葉出風口作為所述聚光通風腔體的通風出□。
[0006]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述玻璃罩為由Low-e玻璃制成的雙層玻璃壁結構，兩層玻璃壁之間間隔有空氣層。
[0007]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述聚光器框架的連接部和安裝支撐部的側壁為由硬質(zhì)金屬材料制成的雙層金屬壁結構，兩層金屬壁之間填充有保溫材料層，其中內(nèi)層金屬壁的內(nèi)壁上鋪設有紅外熒光材料層。
[0008]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述所述聚光器框架的連接部和安裝支撐部的側壁的內(nèi)層金屬材料與其內(nèi)壁上鋪設的紅外熒光材料層之間，還夾設有一銀膜層。[0009]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述紅外突光材料層被可見光激發(fā)反射的突光波長為1.5?3.0 μ m。
[0010]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述聚光器框架位于連接部的百葉出風口沿所述連接部側壁的周向均勻分布設置有多個，且每個百葉出風口在所述連接部側壁的周向上所占弧度為45°?90°。
[0011]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述聚光器框架位于連接部的百葉出風口的葉片為橫向設置，且葉片自內(nèi)而外地向下傾斜；所述葉片朝向聚光通風腔體內(nèi)的一側涂覆有銀膜，葉片朝向聚光通風腔體外的一側涂覆有黑色材料。
[0012]上述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器中，作為一種優(yōu)化技術方案，所述聚光器框架位于安裝支撐部下部外壁上的固定支架，由從安裝支撐部下部外壁向外延伸的筋板以及橫向地固定設置于所述筋板的底部的安裝板構成，所述安裝板上具有安裝通孔。
[0013]相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，無需熱水、蒸汽等額外熱媒資源，利用熒光反射將太陽能轉(zhuǎn)換為紅外線形式對聚光器內(nèi)空氣加熱，增大聚光器內(nèi)外溫差，達到增大建筑通風井內(nèi)外熱壓的目的，從而促進建筑室內(nèi)外氣流流動，加大建筑通風井的通風，能夠有效解決現(xiàn)有技術中建筑通風井通風效果較弱、在不利天氣條件下通風井存在氣流倒灌現(xiàn)象等缺陷。
[0015]2、本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其并非利用簡單的幾何光學聚光原理實現(xiàn)聚光，而是通過熒光反射將太陽能轉(zhuǎn)換為紅外線形式對聚光器內(nèi)空氣加熱，因此對太陽入射光的角度沒有任何限制，即無需進行光線追蹤，使用更方便，并且能夠有效地收集太陽散射輻射，聚光效率高。
[0016]3、本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，對于建筑通風井的構造沒有限制，并且其通風輔助聚光均在聚光器內(nèi)部完成，對聚光器外觀沒有影響，因此其外觀可根據(jù)建筑風格進行外觀設計，還可以在外金屬框架增設延伸板，可種植花卉，實現(xiàn)綠化屋頂?shù)?，具有廣闊的市場應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器一種【具體實施方式】的結構示意圖。
[0018]圖2為Low-e玻璃對不同波長光波的透射率和反射率曲線圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施案例中單層建筑的構造及尺寸圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實施案例中單層建筑的通風井上加裝本發(fā)明太陽能輔助通風聚光器之后的構造及尺寸圖。
[0021]圖5為本發(fā)明實施案例中所采用的太陽能輔助通風聚光器的結構正視圖。
[0022]圖6為本發(fā)明實施案例中所采用的太陽能輔助通風聚光器的結構俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明提供了一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其并非利用簡單的幾何光學聚光原理實現(xiàn)聚光，而是通過熒光反射將太陽能轉(zhuǎn)換為紅外線形式對聚光器內(nèi)空氣加熱，以增大聚光器內(nèi)外溫差，達到增大建筑通風井內(nèi)外熱壓的目的，從而促進建筑室內(nèi)外氣流流動,加大建筑通風井的通風。
[0024]圖1示出了本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器的一種具體實施結構的不意圖，其主要由聚光器框架10和球冠狀的玻璃罩20構成。其聚光器框架20具有一呈豎向設置的圓筒狀的連接部21，以及由所述連接部21下邊緣向下延伸且口徑逐漸減小的呈漏斗狀的安裝支撐部22 ;聚光器框架位于連接部21的側壁上設有百葉出風口 23，聚光器框架位于安裝支撐部22下部的外壁上還設置有用于固定安裝在建筑通風井上的固定支架24，且聚光器框架20位于連接部和安裝支撐部的內(nèi)壁上鋪設有紅外熒光材料層。玻璃罩10通過其球冠底邊相銜接地安裝在聚光器框架20的連接部上邊緣，使得玻璃罩10和聚光器框架20圍合形成一聚光通風腔體，聚光器框架20位于安裝支撐部底部的開口作為所述聚光通風腔體的通風入口，聚光器框架20位于連接部的百葉出風口作為所述聚光通風腔體的通風出口。
[0025]本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其玻璃罩采用球冠狀，使得太陽光可以從各個不同角度照射進入聚光器內(nèi)部的聚光通風腔體內(nèi)；而其聚光器框架的位于連接部和安裝支撐部的內(nèi)壁上之所以鋪設紅外熒光材料層，是為了使得紅外熒光材料層能夠?qū)⒄丈溥M入聚光器內(nèi)的太陽光激發(fā)反射為紅外光，以形成紅外輻射直接對空氣進行加熱，以增大聚光器內(nèi)外溫差；聚光器框架的連接部呈圓筒狀，使得從不同方向入射到聚光器框架連接部內(nèi)壁上的太陽光所激發(fā)的紅外光能夠盡可能地被反射聚集到聚光通風腔體的中央，同時聚光器框架的安裝支撐部呈漏斗狀，使得聚光通風腔體整個下半部內(nèi)壁的熒光反射方向都傾斜向上，促使聚光通風腔體中入射到下半部側壁上的太陽光激發(fā)產(chǎn)生的紅外光、以及由上而下散射到下半部的紅外光，都盡可能地被反射回到聚光通風腔體的中、上方，從而在聚光器的聚光通風腔體內(nèi)產(chǎn)生由紅外光反復反射而形成的紅外熱福射場，加熱聚光通風腔體內(nèi)的空氣。本發(fā)明的太陽能輔助通風聚光器，能夠通過其聚光器框架位下部的固定支架直接安裝在建筑通風井上，建筑室內(nèi)的空氣經(jīng)由通風進后，從聚光器底部的通風入口進入聚光通風腔體內(nèi)，經(jīng)過紅外加熱后，聚光通風腔體內(nèi)的空氣溫度相對于室外空氣的溫差增加，在較大的內(nèi)外熱壓作用下，增加熱空氣從聚光器作為通風出口的百葉出風口留出的動力，從而促進室內(nèi)外空氣流動，增加建筑室內(nèi)的自然通風量。
[0026]本發(fā)明太陽能輔助通風聚光器還能夠通過一些結構上的優(yōu)化，進一步的增強聚光效率，幫助更好的增加內(nèi)外熱壓、促進室內(nèi)外空氣流動。
[0027]例如，作為優(yōu)化方案之一，本發(fā)明太陽能輔助通風聚光器的玻璃罩可以采用由Lowe玻璃制成的雙層玻璃壁結構，兩層玻璃壁之間間隔有空氣層。Low-e玻璃是一種選擇性反射玻璃材料，對可見光具有較高的透射率，同時對紅外線具有較高的反射率，其對不同波長光波的透射率和反射率曲線見圖2。玻璃罩采用Low-e玻璃，可以使得太陽光中的可見光從玻璃罩照射進入聚光器內(nèi)的聚光通風腔體后，其激發(fā)紅外熒光材料層反射產(chǎn)生的紅外光在聚光通風腔體內(nèi)加熱經(jīng)由建筑通風井進入的空氣，同時太陽能輔助通風聚光器頂部的Low-e玻璃罩能反射聚光通風腔體中向上散射的紅外光，防止紅外光向外竄逃，從而提高對內(nèi)部空氣的加熱聚光效率；而雙層玻璃壁之間間隔的空氣層，可以起到保溫的作用，減少聚光器內(nèi)紅外光福射熱能向外散失。[0028]作為另一方面的優(yōu)化方案，本發(fā)明的太陽能輔助通風聚光器中，其聚光器框架的連接部和安裝支撐部的側壁優(yōu)選采用由硬質(zhì)金屬材料制成的雙層金屬壁結構，兩層金屬壁之間填充有保溫材料層，其中內(nèi)層金屬壁的內(nèi)壁上鋪設紅外熒光材料層。由于使用狀態(tài)中的聚光器整體是曝露于室外，為了較好的保證聚光器的機械強度和耐用性，其聚光器框架的主體部分(即連接部和安裝支撐部)優(yōu)選采用硬質(zhì)金屬材料制成，例如銅、鋼等常用金屬材質(zhì)；同時，由于單純的金屬材質(zhì)導熱性能較高，不利于保溫，因此可通過雙層金屬壁結構、在兩層金屬壁之間填充有保溫材料層的方式，增強聚光器框架的連接部和安裝支撐部側壁的保溫性能，減少聚光器內(nèi)部熱能的損失。內(nèi)層金屬壁的內(nèi)壁上鋪設的紅外熒光材料層，可以是僅由紅外熒光材料鋪設形成的單層結構，也可以是紅外熒光材料與透明材料進行層疊加形成的多層結構(例如，鋪設一層紅外突光材料后再在表面鋪設一層透明材料；或者，先鋪設一層透明材料，然后疊加一層紅外熒光材料，再疊加一層透明材料)，以利用透明材料對紅外熒光材料加以保護。紅外熒光材料是可以從目前市面上購買到成熟技術產(chǎn)品，其被可見光照射會激發(fā)反射紅外光波長的突光，但不同的紅外突光材料，其對可見光的吸收利用率也存在差異。而紅外熒光材料層根據(jù)其所選用紅外熒光材料的不同，有部分可見光在照射到紅外熒光材料層時可能未被吸收激發(fā)為紅外光，而是直接透射過紅外熒光材料層；為此，在聚光器框架的連接部和安裝支撐部的側壁的內(nèi)層金屬材料與其內(nèi)壁上鋪設的紅外熒光材料層之間，還可以夾設一銀膜層，使得透射過紅外熒光材料層的部分可見光能夠被銀膜反射回紅外熒光材料層上再次吸收激發(fā)產(chǎn)生紅外光，從而進一步增強對太陽可見光的利用率。此外，不同的紅外熒光材料，其被可見光激發(fā)反射的熒光波長也不盡相同。而作為進一步的優(yōu)選，聚光器框架位于連接部和安裝支撐部的內(nèi)壁上所鋪設的熒光材料紅外熒光材料層，其優(yōu)選米用被可見光激發(fā)反射的突光波長為1.5?3.0 μ m的紅外突光材料；因為1.5?3μπι為近、中紅外光波長，相對于遠紅外光而言，近、中紅外光對空氣的熱輻射加熱效能更高，使得熒光材料紅外熒光材料層能夠?qū)⒄丈溥M入聚光器內(nèi)的太陽光激發(fā)反射為近、中紅外光，從而更加高效地對聚光器內(nèi)的空氣進行加熱；并且Low-e玻璃對于1.5?3 μ m的近、中紅外光的反射率也較高，因此能夠更好的與采用Low-e玻璃的玻璃罩配合，在聚光器內(nèi)形成近、中紅外輻射場，提高對內(nèi)部空氣的加熱聚光效率。
[0029]為了更好的保證太陽能輔助通風聚光器的氣流通暢，其聚光器框架位于連接部的百葉出風口，可以沿述連接部側壁的周向均勻分布設置多個，且每個百葉出風口在所述連接部側壁的周向上所占弧度最好在45°?90°之間(與百葉出風口的設置數(shù)量相適應，百葉出風口數(shù)量越少，則每個百葉出風口在周向上所占的弧度相適應地越大)，有利于保證聚光通風腔體能夠具備足夠的通風出風量，且在周向的多個方向上實現(xiàn)均衡出風。而百葉出風口的葉片最好為橫向設置，且葉片自內(nèi)而外地向下傾斜，這樣既可排出熱空氣又可防止雨水進入建筑通風井；同時，百葉出風口的葉片朝向聚光通風腔體內(nèi)的一側可以涂覆銀膜，以將散射到上面的紅外線反射回聚光通風腔體內(nèi)，而葉片朝向聚光通風腔體外的一側可以涂覆黑色材料，增加對太陽光的吸熱作用。
[0030]在安裝使用的可靠、便利性方面，為了使得太陽能輔助通風聚光器便于安裝，且能夠形成足夠的支撐力，聚光器框架位于安裝支撐部下部外壁上的固定支架，其具體結構可以由從安裝支撐部下部外壁向外延伸的筋板以及橫向地固定設置于所述筋板的底部的安裝板構成，且安裝板上設置有安裝通孔；此結構的固定支架既有利于節(jié)省材料，同時可以使用螺栓等固定件通過安裝板上的安裝通孔固定安裝到建筑通風井上，安裝方便，并且從安裝支撐部下部外壁向外延伸的筋板也能夠為聚光器提供足夠的支撐力，安裝固定比較牢固可靠。
[0031]此外，本發(fā)明用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，對于建筑通風井的構造沒有限制，并且其通風輔助聚光均在聚光器內(nèi)部完成，對聚光器外觀沒有影響，因此其外觀可根據(jù)建筑風格進行外觀設計，如外金屬罩采用雕鏤花紋等，還可以在外金屬框架增設延伸板，可種植花卉，實現(xiàn)綠化屋頂?shù)?，應用非常廣泛。
[0032]下面通過對具體實施案例的通風情況加以計算評估，來更加直觀的體現(xiàn)部分發(fā)明太陽能輔助通風聚光器對于增進建筑室內(nèi)通風的效果。
[0033]實施案例:
[0034]本實施案例對一棟單層建筑，分別計算其使用一般的通風井以及在通風井上加裝本發(fā)明太陽能輔助通風聚光器時，其通過熱壓作用形成的室內(nèi)外通風換氣量，并轉(zhuǎn)化換算為每小時室內(nèi)換氣次數(shù)，通過比對兩種通風方式的室內(nèi)換氣次數(shù)來驗證本發(fā)明太陽能輔助通風聚光器對建筑室內(nèi)通風的輔助效果。本實施案例作為測試對象的單層建筑如圖3所示(使用一般的通風井)，其室內(nèi)空氣溫度為30°C，室外空氣溫度為27°C。
[0035]測試一:對該單層建筑僅使用通風井的室內(nèi)外通風換氣量進行計算。
[0036]該計算過程中，將單層建筑的氣流入口標記為斷面I，將單層建筑通風井的進風口處標記為斷面2，將單層建筑通風井的出風口處標記為斷面3。具體計算如下。
【權利要求】
1.一種用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，包括聚光器框架和球冠狀的玻璃罩；所述聚光器框架具有一呈豎向設置的圓筒狀的連接部，以及由所述連接部下邊緣向下延伸且口徑逐漸減小的呈漏斗狀的安裝支撐部；聚光器框架位于連接部的側壁上設有百葉出風口，聚光器框架位于安裝支撐部下部的外壁上還設置有用于固定安裝在建筑通風井上的固定支架，且聚光器框架位于連接部和安裝支撐部的內(nèi)壁上鋪設有紅外熒光材料層；所述玻璃罩通過其球冠底邊相銜接地安裝在聚光器框架的連接部上邊緣，使得玻璃罩和聚光器框架圍合形成一聚光通風腔體，聚光器框架位于安裝支撐部底部的開口作為所述聚光通風腔體的通風 入口，聚光器框架位于連接部的百葉出風口作為所述聚光通風腔體的通風出口。
2.根據(jù)權利要求1所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述玻璃罩為由Low-e玻璃制成的雙層玻璃壁結構，兩層玻璃壁之間間隔有空氣層。
3.根據(jù)權利要求1所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述聚光器框架的連接部和安裝支撐部的側壁為由硬質(zhì)金屬材料制成的雙層金屬壁結構，兩層金屬壁之間填充有保溫材料層，其中內(nèi)層金屬壁的內(nèi)壁上鋪設有紅外熒光材料層。
4.根據(jù)權利要求3所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述所述聚光器框架的連接部和安裝支撐部的側壁的內(nèi)層金屬材料與其內(nèi)壁上鋪設的紅外熒光材料層之間，還夾設有一銀膜層。
5.根據(jù)權利要求1所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述紅外突光材料層被可見光激發(fā)反射的突光波長為1.5~3.0 μ m。
6.根據(jù)權利要求1所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述聚光器框架位于連接部的百葉出風口沿所述連接部側壁的周向均勻分布設置有多個，且每個百葉出風口在所述連接部側壁的周向上所占弧度為45°~90°。
7.根據(jù)權利要求1所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述聚光器框架位于連接部的百葉出風口的葉片為橫向設置，且葉片自內(nèi)而外地向下傾斜；所述葉片朝向聚光通風腔體內(nèi)的一側涂覆有銀膜，葉片朝向聚光通風腔體外的一側涂覆有黑色材料。
8.根據(jù)權利要求1所述用于建筑通風井的太陽能輔助通風聚光器，其特征在于，所述聚光器框架位于安裝支撐部下部外壁上的固定支架，由從安裝支撐部下部外壁向外延伸的筋板以及橫向地固定設置于所述筋板的底部的安裝板構成，所述安裝板上具有安裝通孔。
【文檔編號】F24J2/52GK103900268SQ201410168208
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權日:2014年4月24日
【發(fā)明者】陳金華, 李文強, 沈雪蓮, 張靜 申請人:重慶大學