[发明专利]用于外墙面的选择性太阳能隧道

说明书

技术领域

本发明涉及建筑节能领域，尤其是涉及一种用于外墙面的选择性太阳能隧道。

背景技术

随着人类对居住环境要求的不断提高，建筑能耗也呈不断增长的趋势。发达国家统计资料显示，建筑能耗可占国家总能耗的四分之一至三分之一，因此建筑节能被提上了各国政府和学者的议事日程。

西方发达国家大规模开展建筑节能已持续了三十多年，如今高舒适度、低能耗住宅已相对普遍，欧洲已成为世界上居住品质最高、最科学的地区。同时西方发达国家的建筑节能内容一直在不断更新：最初强调建筑节能，后来又强调在建筑中保持能源、减少热损失，上世纪90年代重点为提高建筑中的能源利用率。进入21世纪后建筑节能的主要内容是建筑能源的可持续性。我国的经济发展一度采取以资源高消费和牺牲环境为代价的粗放型增长模式，建筑节能领域与西方发达国家相比有很大差距。随着近年来我国能源供应短缺问题日益凸显、能源成本不断提高，建筑节能问题的解决已经刻不容缓。

利用太阳能降低建筑能耗的思路早已有之，但在太阳能热利用方面仍存在一些困难：

(1)太阳集热器与建筑一体化的问题不易解决，集热器的布置如何与建筑的外观良好融合、集热器如何实现建筑构件化等一些列问题目前仍需要大量的理论研究和实践探索；

(2)成本偏高，目前太阳集热器不但独立于建筑构件额外制作，而且还要消耗大量金属，由此带来的高成本限制了太阳能热利用的规模；

(3)太阳集热器对太阳的吸收没有选择性，被动式太阳集热系统夏季会的过热的问题不易解决，额外增加了建筑能耗。主动式系统则难以避免系统复杂带来的成本进一步提高；

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种便于实现与建筑一体化的，在无任何环境污染的条件下，大幅度降低建筑能耗，节约能源，具有“冬暖夏凉”特点的用于外墙面的选择性太阳能隧道。

技术方案：本发明用于外墙面的选择性太阳能隧道，由聚集有保温气体的聚光体，设在聚光体底部的吸热板和将聚光体密封的透明顶盖构成。

所述的聚光体上下内表面为接收光线或反射光线的抛物面，左右两侧面为垂直平面，聚光体与透明顶盖的结合面和与吸热板的结合面为方形；所述的聚光体内表抛物面敷有一层反射光线的铝膜反光材料；所述聚光体的方形端口边长为20～50mm；所述吸热板由基板和附着在基板上的吸热层构成；所述吸热层的材料为黑镍、或黑铬、或阳极氧化铝。

本发明的有益效果：依据太阳高度角的不同产生选择性反射，由于冬季太阳高度角低，阳光入射角小于吸收半角，光线被全部反射入太阳隧道内部，其辐射能被转化为热能；春、夏、秋三季，特别是夏季，太阳高度角高，阳光入射角远大于吸收半角，光线被全部反射出隧道，不吸收热量；隧道内封装的气体可以抑制隧道内部和外部的传热，这一特性在冬季可以提高选择性太阳能隧道的太阳集热效率，夏季可以减小外界对内部的传热，形成“冬暖夏凉”的效果。以正午12时的最大太阳高度角作为吸收半角设计选择性太阳能隧道(Selective Solar Tunnel简称为SST)，则其间太阳光的入射角恒小于吸收半角，因此可保证这段时间内的太阳光线都能到达选择性太阳隧道的吸热板，加之其内部封装流体的保温作用，从而达到太阳能采暖的目的。而在非采暖期，除早晚太阳刚升起和落下时的高度角外(一般时间较短，且太阳辐射值也较小)太阳高度角都将大于选择性太阳隧道的吸收半角，太阳光线会被反射面反射出选择性太阳隧道，阻止了光线到达吸热板，特别在夏季，太阳高度角会很快上升到一个较大的值，这样太阳光线很难进入到选择性太阳隧道内，加之其内部封装流体的阻热作用，可以显著地防止建筑升温。选择性太阳能隧道结构小巧，开口尺寸通常小于50mm，形成的隧道结构可以抑制内部气体的自然对流，减少对流传热量。因此起到隔热的作用。这一特点在冬季可以提高选择性太阳能隧道的太阳能集热效率，夏季可以较少建筑得热。选择性太阳隧道内部结构简单，无任何运动部件，成本低廉。将多个选择性太阳隧道成阵列嵌入建筑砌块、保温砖、外墙板等外表面，可以方便、美观地制成各种选择性建筑构件，运用这些构件建成的建筑物可以在冬季吸收太阳能，降低甚至完全承担采暖热负荷；夏季可以抑制建筑接受太阳辐射，而且保温隔热，从而降低空调热负荷。运用选择性太阳隧道技术便于实现与建筑一体化，在无任何环境污染的条件下，大幅度降低建筑能耗，节约能源。

附图说明

图1是本发明的选择性太阳能隧道结构主视图；

图2是本发明的选择性太阳能隧道结构左视图；

图3是本发明的选择性太阳能隧道光学原理示意图；