太阳能强化自然通风与绿色照明系统

1、太阳能强化自然通风与绿色照明装置，本装置包括有光导管系统(7)，其 特征在于：还包括有倾斜屋顶(2)、与倾斜屋顶(2)相连的天花板(3)，太 阳能集热器(4)、通风换气通道(5)、蓄热墙(12)、绝热墙(13)、烟囱(6)、 控制通风换气通道(5)内空气向室外排出的第一阀门(9)、控制通风换气通 道(5)内空气进入室内的第二阀门(10)；其中，太阳能集热器(4)位于倾 斜屋顶(2)上部，蓄热墙(12)位于太阳能集热器(4)下方，绝热墙(13) 位于倾斜屋顶(2)的上部，通风换气通道(5)位于太阳能集热器(4)和绝 热墙(13)之间，烟囱(6)位于倾斜屋顶(2)顶部并与通风换气通道(5)相连， 烟囱中央同轴布置绿色照明光导管系统(7)，在通风换气通道(5)末端进入烟 囱(6)的入口设置第一阀门(9)，在通风换气通道(5)末端、绝热墙(13)与光导 管系统(7)之间设置第二阀门(10)。
2、根据权利要求1所述的太阳能强化自然通风与绿色照明装置，其特征在于： 所述的光导管系统(7)形状为圆柱形或方形或楔形。
3、根据权利要求1所述的太阳能强化自然通风与绿色照明装置，其特征在于： 所述的光导管系统(7)为无缝光导管或者为无缝光导管与有缝光导管的组合。
4、权利要求3所述的太阳能强化自然通风与绿色照明装置，其特征在于：所 述的有缝光导管内部布置有平均分配光线的装置(14)。
5、根据权利要求1所述的太阳能强化自然通风与绿色照明装置，其特征在于： 所述的位于倾斜屋顶(2)顶部的太阳能集热器(4)至少为一组。
6、根据权利要求2所述的太阳能强化自然通风与绿色照明装置，其特征在 于：所述的蓄热墙(12)位于太阳能集热器(4)下方的通风换气通道(5)的上部， 或位于太阳能集热器(4)下方的通风换气通道(5)的下部、绝热墙上部。

技术领域\n本发明涉及一种太阳能强化自然通风与绿色照明系统，本系统主要是利 用太阳的光能实现建筑物绿色照明，利用太阳的热能强化建筑物自然通风， 同时实现建筑物冬天采暖、夏天空调及过渡季节自然通风，达到建筑节能的 目的，属于建筑节能领域。\n背景技术\n我国建筑能耗惊人，建造和使用建筑直接、间接消耗的能源占到全社会 总能耗的46.7％(建设部统计)。我国目前现有建筑中95％达不到节能标准， 新增建筑中节能不达标的仍超过八成，单位建筑面积能耗是发达国家的2至 3倍，对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染。而在这些高能耗建 筑中，照明能耗占整个建筑物能耗的20～30％，空调制冷与采暖能耗大约占 50％-60％。节约照明及暖通空调能耗已成为一个不容忽视的问题。\n光导管(Light Pipe)技术是太阳能光利用的一种有效方式，它不但可 以把光引到其它方法不可能达到或只有微弱光线的地方而且又不产生过多的 热，同时还可改善建筑物室内空气品质(仅仅50lux的自然光就可显著减轻 那些在地下工作的人的孤独感)。光导管可以在学校、博物馆、办公楼、体育 场馆、公共厕所、垃圾处理厂等公共设施及工业与民用建筑中广泛应用，特 别是易燃易爆等危险场合、洁净室、地下室、车库、矿井、建筑物的阴面房 间，可以实现白天完全或部分利用自然光照明，大大节省电能，从而减少因 发电产生的SO2、CO2、NO2等废气和飘尘，达到保护环境的目的。另外，利 用光导管传输的太阳热量也比窗户少，夏天可防止内部得热，冬天可防止热 量损失，对于建筑节能具有积极意义。\n将光导管技术与通风技术相结合是在光导管技术上的一个创新，既可实 现照明，又可实现建筑物室内通风，提高建筑物室内新风量。在申请人的专 利ZL200420118097.8中公开了一种具有光催化空气净化与自然通风功能的光 导管系统，采用光传输通道与通风通道同轴布置，光导管布置在通风通道的 中央，只起导光照明的作用，而光导管与风道之间的环形通道则作为建筑物 室内通风通道，同时在建筑物的光导管散光表面镀有光催化薄膜，在光的照 射下实现室内空气净化，提高室内空气品质。但该系统自然通风是依靠风力 造成的风压和室内外空气温度差所产生的热压使空气流动，它存在着压头小 等缺点。而将光导管绿色照明技术与太阳烟囱强化自然通风技术相结合的研 究，目前还未见任何报道。\n发明内容：\n本发明的目的在于克服现有技术中单纯利用自然通风造成的压头小的缺 点，提出了一种太阳能强化自然通风与绿色照明系统，该系统将利用太阳能 强化自然通风与光导管技术相结合，提高了建筑物内的通风换气量，实现了 建筑物绿色照明、冬天采暖、夏天空调及过渡季节自然通风。\n为达到上述目的，本发明采取了一系列措施。本系统包括有光导管系统7， 其特征在于：还包括有倾斜屋顶2、与倾斜屋顶2相连的天花板3，太阳能集 热器4、通风换气通道5、蓄热墙12、绝热墙13、烟囱6、控制通风换气通道 5内空气向室外排出的第一阀门9、控制通风换气通道5内空气进入室内的第 二阀门10；其中，太阳能集热器4位于倾斜屋顶2顶部，蓄热墙12位于太阳 能集热器4下方，绝热墙13位于倾斜屋顶2的上部，通风换气通道5位于太 阳能集热器4和绝热墙13之间，烟囱6位于倾斜屋顶2顶部并与通风换气通 道5相连，烟囱中央同轴布置绿色照明光导管系统7，在通风换气通道5末端 进入烟囱6的入口设置第一阀门9，在通风换气通道5末端、绝热墙13与光 导管系统7之间设置第二阀门10。\n所述的光导管系统7形状为圆柱形或方形或楔形。\n所述的光导管系统7为无缝光导管或者为无缝光导管与有缝光导管的组 合。\n所述的有缝光导管内部布置有平均分配光线的装置。\n所述的位于倾斜屋顶2顶部的太阳能集热器4至少为一组。\n所述的蓄热墙12位于太阳能集热器4下方的通风换气通道5的上部，也 可以位于太阳能集热器4下方的通风换气通道5的下部、绝热墙上部。\n光导管光源是太阳光、人工光源、蓄光材料光源、太阳光源与人工光源的 结合、太阳光源与蓄光材料光源的结合、或太阳光源、蓄光材料光源与人工 光源相结合中的任何一种。\n光导管系统7的两端的太阳光集光罩8和散光罩11与光导管绝对密封， 避免了灰尘的进入，保证了光的传递效率，同时减少了系统的维护费用。\n蓄热墙12用于储存太阳的热能，强化自然通风。绝热墙13用于隔断蓄 热墙12散发的热量进入室内。\n该系统可同时实现绿色照明、冬天采暖、夏天空调和过渡季节强化自然 通风。在实现冬天采暖时，可将使通风换气通道5内空气向室外排出的第一 阀门9关闭，将通风换气通道5内空气进入室内的第二阀门10打开，这样在 太阳热能的作用下，太阳能集热器4下方通风换气通道5内的空气被加热， 产生浮力，向上运动进入室内，与室内的温度较低的空气混合，循环被加热， 即可实现自然通风功能下的冬天采暖。在实现夏天空调时，可将使通风换气 通道5内空气排出室外的第一阀门9打开，将使通风换气通道5内空气进入 室内的第二阀门10关闭，这样在夏天室外温度低于室内温度的部分白天或晚 上，在太阳能集热器4下方蓄热墙12的蓄热作用下，加热与蓄热墙相连的风 道内空气，强化自然通风，将室内的高温、高湿空气排出室内，在自然通风 的功能下实现夏天空调，降低建筑物因空调使用产生的高能耗。\n本发明的优点是将太阳能强化自然通风技术与光导管绿色照明技术相结 合，克服了单纯依靠自然通风压头小的缺点，提高了提高建筑物内通风效率， 真正实现建筑物绿色照明与自然通风，大幅度降低建筑物通风与照明能耗， 降低建筑能耗。\n附图说明\n图1，太阳能强化自然通风与绿色照明系统剖视图1。\n图2，太阳能强化自然通风与绿色照明系统剖视图2。\n图3，太阳能强化自然通风与绿色照明系统剖视图3。\n图4，太阳能强化自然通风与有逢光导管绿色照明系统剖视图1。\n图5，太阳能强化自然通风与有逢光导管绿色照明系统剖视图2。\n图6，太阳能强化自然通风、有逢光导管绿色照明与人工光源照明系统剖视图 1。\n图7，太阳能强化自然通风、有逢光导管绿色照明与人工光源照明系统剖视图 2。\n图8，太阳能强化自然通风与绿色照明系统剖视图4。\n图9，太阳能强化自然通风与有逢光导管绿色照明系统剖视图3。\n图10，太阳能强化自然通风与有逢光导管绿色照明系统剖视图4。\n图11，太阳能强化自然通风、有逢光导管绿色照明与人工光源照明系统剖视 图3。\n图12，太阳能强化自然通风、有逢光导管绿色照明与人工光源照明系统剖视 图4。\n图中：1、建筑物，2、倾斜屋顶，3、天花板，4、太阳能集热器，5、通风 换气通道，6、烟囱，7、光导管系统，8、太阳光集光罩，9、第一阀门，10、 第二阀门，11、散光罩，12、蓄热墙，13、绝热墙，14、平均分配光线的装 置，15、室外日光，16、太阳辐射，17、室内空气，18、人工光源，19、有 缝光导管\n具体实施方式\n实施方案1\n如图1所示，本实施例是针对建筑物1实现太阳能强化自然通风与绿色 照明系统，该系统主要包括有倾斜屋顶2、与倾斜屋顶2相连的天花板3，太 阳能集热器4、通风换气通道5、蓄热墙12、绝热墙13、烟囱6、控制通风换 气通道5内空气向室外排出的第一阀门9、控制通风换气通道5内空气进入室 内的第二阀门10；其中，太阳能集热器4位于倾斜屋顶2顶部，蓄热墙12位 于太阳能集热器4下方，通风换气通道5位于太阳能集热器4和绝热墙13之 间，烟囱6位于倾斜屋顶2顶部并与通风换气通道5相连，烟囱中央同轴布 置绿色照明光导管系统7，在通风换气通道5末端进入烟囱6的入口设置第一 阀门9，在通风换气通道5末端、绝热墙13与光导管系统7之间设置第二阀 门10。\n蓄热墙12用于储存集热器4吸收的太阳热能，绝热墙13隔断通风换气 通道5内空气与倾斜屋顶2之间的换热，阻止夏天太阳辐射进入室内。在烟 囱6的中央同轴布置绿色照明光导管系统7，在光导管系统7的顶部设置有太 阳光集光罩8，这样在太阳光能的作用下，室外日光15在太阳光集光罩8的 集光下，通过光导管7将室外的太阳光导入室内，实现自然光照明。在光导 管6的末端扣有散光罩11，防止光源产生眩光现象，同时防止室外的灰尘进 入光导管7内部，降低光导管7的光传导效果。\n第一阀门9和第二阀门10，用于改变不同气候条件下通风换气通道5内 的气流走向。在太阳光热能的作用下，位于倾斜屋顶2上部的太阳能集热器4 吸收太阳热能，将热能传递给蓄热墙12，这样流经通风换气通道5内的空气 被加热，空气流动被加强。在冬天，将用于通风换气通道5内空气流出室外 的第一阀门9关闭，用于通风换气通道5内空气流入室内的第二阀门10打开， 这样进入通风换气通道5的室内空气17被加热通过第二阀门10进入室内， 与室内的冷空气混合，室内空气不断地被循环加热，实现冬天采暖。在夏天， 在室内温度高于室外，或室内湿度较高的部分白天和晚上，将第一阀门9打 开，第二阀门10关闭，室内的高温高湿空气进入通风换气通道5被加热，即 可在太阳热能的强化下排出室外，在晚上利用白天蓄热墙12储存的热量，通 风换气通道5内的空气加热，加速室内高温、高湿空气的排出，实现夏季空 调。在过渡季节，可以利用太阳热能强化建筑物自然通风，提高建筑物室内 空气品质。\n实施方案2\n如图2所示，实施过程与方案1类似，只是将蓄热墙12布置在通风换气 通道5下部、绝热墙13的上部，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节 的自然通风，提高建筑物室内空气品质。\n实施方案3\n如图3所示，实施过程与方案1类似，只是倾斜屋顶2的上方布置了一组 太阳能集热器4，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节的自然通风，提 高建筑物室内空气品质。\n实施方案4\n如图4所示，实施过程与方案1类似，只是光导管系统7的末端与有缝光 导管19组合使用实现采光，同时在有缝光导管19内布置用于将室外导入的 光线进行平均分配的装置14，这样的装置包括反光镜，实现室内光线均匀照 明。\n实施方案5\n如图5所示，实施过程与方案4类似，只是倾斜屋顶2的上方布置了一组 太阳能集热器4，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节的自然通风，提 高建筑物室内空气品质。\n实施方案6\n如图6所示，实施过程与方案4类似，只是在有缝光导管19的两端布置 了人工光源18，实现在晚上或自然光照明强度不够时的室内照明。\n实施方案7\n如图7所示，实施过程同方案5类似，在有缝光导管19的两端布置了人 工光源18，实现在晚上或自然光照明强度不够时的室内照明。\n实施方案8\n如图8所示，实施过程与方案2类似，只是倾斜屋顶2的上方布置了一组 太阳能集热器4，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节的自然通风，提 高建筑物室内空气品质。\n实施方案9\n如图9所示，实施过程与方案4类似，只是将蓄热墙12布置在通风换气 通道5下部、绝热墙13的上部，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节 的自然通风，提高建筑物室内空气品质。\n实施方案10\n如图10所示，实施过程与方案5类似，只是将蓄热墙12布置在通风换 气通道5下部、绝热墙13的上部，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季 节的自然通风，提高建筑物室内空气品质。\n实施方案11\n如图11所示，实施过程与方案6类似，只是将蓄热墙12布置在通风换气 通道5下部、绝热墙13的上部，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节 的自然通风，提高建筑物室内空气品质。\n实施方案12\n如图12所示，实施过程与方案7类似，只是将蓄热墙12布置在通风换气 通道5下部、绝热墙13的上部，实现室内的冬天采暖和夏天空调及过渡季节 的自然通风，提高建筑物室内空气品质。