[发明专利]中空玻璃式太阳能集热器与采用它的用太阳能供暖和降温的建筑物

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能的应用，即太阳能热应用于建筑。本发明尤其涉及利用现有的和新公开的建筑构件来收集和储存太阳能热。所吸收的太阳能热不仅用于建筑物的采暖/供暖，而且用于建筑物的制冷/降温。新的建筑构件包括将太阳能集热与太阳能储热集成在一起的设备、中空玻璃式太阳能集热器(IGSHC)和窗帘式太阳能集热器等。

背景技术

近来太阳能热已经被用于许多建筑物，主要对水和空间进行太阳能加热。还有用于建筑物的太阳能制冷设备。通常太阳能应用在建筑中需要独立的和额外的设备。某些设备可能是复杂和昂贵的。例如，为了加热水或空间，独立的太阳能集热器和独立的太阳能储热装置是必需的。为了给建筑物降温，也可能需要昂贵的空调设备(如压缩机和冷凝器)和电力。简单的空间加热装置例如太阳能加热壁(Trombe wall)也需要在建筑物墙壁的前面上的吸热体。所有上述设备均需要材料来制造，也需要能量用于制造和运输。这与我们利用太阳能进行节能的目标是背道而驰的。

事实上，任何建筑物都有许多面对阳光的建筑构件。有足够的表面用于在晴天吸收太阳能，并且所吸收的热量足以满足对热水、建筑物内的取暖和降温的需求。这些建筑构件包括墙壁、屋顶、地板、门、窗、护栏、平台、柱子、阳台、道路、车道、雨篷、砖、瓦、窗帘、门帘、太阳能集热器、游泳池及它们的组合。此外，该建筑构件的材料也具有足够大的比热容来储存所吸收的太阳能热量以供使用。这些材料可以包括砖、石头、沙子、土、水泥、金属、合金、沥青和钢筋混凝土等。

另一方面，如果使用太阳能集热器和储热设备以取代建筑构件，这也可以节省建筑材料和成本。很久以前，我们的祖先就把建筑构件用于太阳能加热或降温。在高纬度地区的建筑物通常具有暗色厚壁来吸收和储存更多的太阳能热。在低纬度地区的建筑通常有浅色墙壁来反射阳光。这种想法和安排已经使用很久并一直持续到今天。但上述安排是不完美的。当我们用建筑在凉爽的季节吸收更多的太阳能热时，该建筑在炎热季节就需要更多的空调能量。反之，当建筑物在夏天能反射大部分阳光时，在寒冷季节该建筑将需要更多的供暖能源。但如果被吸收的太阳能热不仅可以用来加热建筑物，也可以自动为建筑物降温，那么我们就可以作出安排在任何季节为两个相反的要求都尽可能多地吸收太阳的热量。

本发明的目的是找到一种简单和经济的方式利用太阳能热，不仅用于建筑物内取暖，而且用于建筑物降温，同时无需采用任何空调装置。所以，现有的建筑物取暖和降温设备可以仅用作备用设备。因此，传统的能量消耗能够显著减小。第一个想法是通过建筑构件和材料收集并储存太阳能热，以减少太阳能集热器和储热设备带来的额外成本。第二个想法是使用现有或新开发的太阳能集热器和/或储热设备作为建筑构件以降低建筑物的成本。第三个想法是将收集的太阳能热通过流体传输，并用一个机构/制来引导和控制流体的方向、速度和容量。这样，我们不仅可以给建筑物供暖，也可以给建筑物降温。此外，上述目标中的大多数可以通过太阳能热驱动的自动循环(参阅我们的其它有关发明)实现，以减少循环能量的消耗。这里所说的建筑是任何具有可以接触到太阳光的元件的建筑。该种建筑包括商业建筑、工业建筑、农业建筑、居民建筑、教育建筑和国防建筑设施等。

以下简要介绍一些新开发的太阳能集热器与建筑构件的背景。

太阳能加热，包括太阳能水加热和建筑的空间加热(取暖)，被广泛用于工业、商业、农业及住宅用途。大多数太阳能加热系统的太阳能集热装置和储热装置是分开的。例如，游泳池是太阳能储热装置，但它的太阳能集热器可能放在建筑物的屋顶。家用太阳能采暖系统具有分离的太阳能集热器和水箱，即使它们的位置非常靠近。这种设置增加了在两个装置和连接管子中的热损失。它也增加了设备、安装、运行和维护的成本。因为新技术和产品的出现，将太阳能集热装置和太阳能储热装置集成在一起是可能的。例如，我们可以在太阳能储热设备例如游泳池或水箱处施加一种吸收太阳能热的涂料。或者我们可以把平板太阳能储热水箱放入太阳能集热器。在这两种情况下，设备、安装、运行和维护的成本将会降低。太阳能热的使用会更普及。