专利名称：一种太阳能圆竹预制房屋的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种建筑方法，尤指一种太阳能圆竹预制房屋。
背景技术：
竹子是我国重要的、可持续利用的森林资源。由于其具有一次种植永续利用，4-6 年即可成材，以及其生长速度是木材的2-3倍等优势，因此是各种生物质材料中最具炭汇 功能的生物质材料之一。在我国各类建筑体系中，竹结构建筑是发展潜力较大的低碳建筑体系之一。在人 们对低碳经济和二氧化碳减排技术日益重视的今天，大力发展竹结构建筑，开展高性能竹 建筑材料的研制开发，用具有储碳功能的生物质材料建筑替代(或部分替代)高耗能、高二 氧化碳排放，高环境污染的钢材、水泥、粘土砖建筑等建筑材料，应该成为我国建筑领域低 碳技术的发展方向。
发明内容本实用新型的目的是提供一种太阳能圆竹预制房屋，其以原竹竹竿为主要材料， 通过采用竹竿组合、金属连接件加固连接等，将圆竹制成梁、檩、柱、屋面桁架等房屋建筑的 承重构件；再与太阳能集热技术相结合制造复合承重导热墙体，进而建成一种现代化的新 型太阳能圆竹结构竹质预制房屋。为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种太阳能圆竹预制房屋，预制房屋的承重构件为圆竹原材加工制成的构件；以 圆竹支撑柱、竹质板材制作承重导热复合墙体；配置太阳能集热器，将圆竹预制房屋中的部 分或全部圆竹制成导热部件。将圆竹原材加工制成的预制房屋承重构件及围护材料的复合墙体模块化和系列 化，在工厂中预制而成。导通承重构件和承重导热复合墙体中的部分或全部圆竹竹筒而制成导热部件，形 成若干条来自太阳能集热器的热风通路。所述的承重构件包括有梁、檩、椽、立柱；全部用圆竹原材加工制成预制房屋的承 重构件；承重构件中的结点连接以金属连接件加固和连接；在圆竹结点的上下方加防裂箍。所述的承重构件还包括有房屋桁架，桁架各部位的杆件全部由两根或两根以上的 圆竹以金属紧固件紧绑合组合形成，桁架中各杆件之间的连接以及桁架与房屋其它构件的 连接通过相匹配的金属连接件连接。所述承重导热复合墙体以圆竹作为支撑龙骨，复合墙体的外墙板由竹胶合板制 成，内墙板由防火石膏板制成；内外墙板间加包括岩棉、膨胀珍珠岩在内的保温材料。所述太阳能集热器置于屋顶，该太阳能集热器以金属板材和管为吸热体，表面制 备镍铬体系太阳能涂层，在竹质屋面板上开设接收太阳能集热器传热工质的接口 ；以凿通竹节的圆竹竹筒为导热管道，将太阳辐射能转换成热能加热的传热工质在导热管道流通， 所述的传热工质为水和空气中的一种或两种组合；将预制房屋的地面局部或全部制为储热 地面，屋顶的太阳能通过墙壁中的圆竹导热管道将热量送入储热地面。所述储热地面的预制构件由开榫的木方、竹胶合板或木材或木胶合板、竹质地板、 相变储热材料、圆竹筒和隔热保温板构成立方体结构的储热模块，按房屋面积尺寸选用一 组储热模块，铺装。所述竹质屋面板上开设的接收阳能集热器传热工质的接口采用嵌入式接口，太阳 能集热器的输出通过该接口与圆竹桁架的圆竹导热管道紧密连接形成传质循环通道。所述的太阳能集热器的输出通过嵌入式接口与圆竹桁架的圆竹导热管道采用渐 变、异型变节方式紧密连接形成传质循环通道。本实用新型是以原竹竹竿为主要材料，通过采用竹竿组合，金属连接件加固连接 等新型竹建筑结构材件造技术和方法，将圆竹制成梁、檩、柱、屋面桁架等房屋建筑的承重 构件。再以圆竹竹竿、竹质板材为主要材料，与太阳能集热技术相结合制造复合承重导热墙 体。实现圆竹承重构件、圆竹承重复合墙体和圆竹导热太阳能集热系统等房屋主要部件的 模块化，组装化和系列化。进而形成一种现代化的新型太阳能圆竹结构竹质预制房屋的建 造。该实用新型为我国新型低碳建筑技术体系的建立，以及我国现代建筑领域中低碳制造 技术的形成和完善提供技术基础。本实用新型的优点是1)用竹竿、主材为主要建筑原料制造房屋，原料来源广泛而长久。2)开发更多高品质的竹建筑房屋，利用竹结构材具有的储碳功能，可以替代(或 部分替代)高耗能、高二氧化碳排放，高环境污染的钢材混凝土、粘土砖等建筑。3)可以模块化、组装化和系列标准化，即可以改变建筑工人需现场盖房的艰辛工 作环境，又能保证建筑的品质。4)配合太阳能技术，使竹建筑房屋性能更完善，且利用圆竹构件独有的特性，可以 凿通其竹节，作为导热通道，能节省现有普通住宅配置太阳能集热器所要铺设的管路，即节 省了大量的人力、物力和财力。5)该实用新型为我国新型低碳建筑技术体系的建立，以及我国现代建筑领域中低 碳制造技术的形成和完善提供技术基础。
[0023]图1为本实用新型的两根圆竹竿捆绑连接示意图。[0024]图2为本实用新型的四根圆竹竿捆绑连接示意图。[0025]图3为本实用新型呈十字交叉连接的两圆竹竿捆绑连接示意图。[0026]图4为本实用新型圆竹组合杆件与围护结构板材的连接示意图。[0027]图5为本实用新型带有防裂箍的圆竹竿杆件结构示意图。[0028]图6为本实用新型圆竹桁架的构建示意图。[0029]图7为本实用新型复合承重墙体的的构建示意图。[0030]图8为本实用新型太阳能集热系统配置示意图。[0031]图9为本实用新型地面预制构件结构示意图。[0032]图10为本实用新型圆竹桁架与圆竹檩条及屋面板的连接示意图。图Ila为本实用新型圆竹桁架与复合承重墙体的连接示意图(主视)。图lib为本实用新型圆竹桁架与复合承重墙体的连接示意图(侧视)。图12为本实用新型复合墙体板与地面基础的连接示意图。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明
具体实施方式
本实用新型太阳能圆竹预制房屋的承重构件为圆竹原材加工制成的构件；以圆竹 支撑柱、竹质板材制作承重导热复合墙体；配置太阳能集热器，将圆竹预制房屋中的部分或 全部圆竹制成导热部件。具体实施是1)原竹竹竿的选择与处理建筑用竹竿应选用竹径5厘米以上的大型竹种，竹竿 的长度应在10米以上，竹龄在4-6年之间。国内满足以上要求的常用竹种为毛竹。采集下 来的毛竹竹竿需要进行以下处理截取从竹竿根部1米的部位开始向上6米长的1段竹竿， 要求竹竿下端的竹径要在9-11厘米之间，竹竿上端的竹径应在6-8厘米之间。如果截取下 来的竹竿是弯的，还应进行竹竿烤直处理。将截取和烤直处理后的竹竿整齐码放在气干棚 内，进行气干处理。为了防止在干燥天气下气干过快而导致开裂，还需在一定时间内用塑料 布覆盖，竹材内水分的蒸发速度。为了防止竹材发霉，可以在塑料布覆盖处理前适当喷洒一 定量的水基防霉剂。竹材必须达到平衡含水率(一般在9-16%)后才能使用。在已经选定 竹种、竹龄、竹材采集地、和达到竹材平衡含水率的条件下，需要对原竹竹竿进行力学性能 的测定，进一步取得竹竿的抗拉、抗压、抗弯和抗剪等力学性能数据和竹竿受力节点的抗劈 裂性能数据，为原竹建筑的结构设计提供基本数据。2)房屋的承重构件制造房屋的承重构件如梁、檩、椽、立柱等全部由圆竹制造， 构件中的结点连接以金属连接件加固和连接，房屋构件全部在工厂预制而成。为了满足建 筑设计的承重要求，有时需要将两个或多个竹竿捆绑在一起。另外圆竹结构件之间的固定 连接，圆竹竿件与维护板材之间的固定连接也是需要解决的问题之一。本实用新型通过采 用“金属箍-螺栓”连接件来实现这些要求。本实用新型的金属连接件主要有以下几种方 式①杆件加宽、加长连接件通过用金属连接件2将两根竹或四根竹竿1捆绑在一 起，达到建筑杆件加长加宽的目的，参见图1、图2。杆件的加长可以采用在不同的部位用金 属连接件2捆绑紧固来实现。②圆竹构件之间连接件在圆竹建筑构件之间的连接中，如 桁架与檩条之间的的连接节点一般呈十字相交，可采用将两个单环金属箍相套的金属箍21 来完成此类连接，参见图3。③杆件与围护结构板材的连接圆竹结构杆件与墙体板材、屋 面板材等维护板材之间的连接可采用U型箍金属22连接件，参见图4。④节点防裂紧固环 在圆竹桁架杆件的相交节点，采用竹夹板与螺栓穿透紧固连接。为了防止在节点受力时穿 透竹竿的螺栓位移导致竹竿的顺纹和侧向劈裂，需在圆竹1中螺栓穿透点(亦即是圆竹结 点的位置)的上下方加由单环可调金属箍构成的防裂箍3，参见图5。3)太阳能预制房屋的桁架制造桁架各部位的杆件(包括两斜向的圆竹上弦杆5 及横向下弦杆6)全部由圆竹或多根圆竹以金属紧固件2固着的组合圆竹竿形成。桁架中各杆件之间的连接以及桁架与房屋其它构件的连接通过金属连接件7连接，参见图6。桁架 可以在工厂预制而成。4)承重导热复合墙体制造该墙体以圆竹作为支撑龙骨，同时也为预制房屋的承 重立柱。利用导通的竹筒(凿通竹节)将太阳能集热器的热量以热风的形式在复合墙体中 传递。复合墙体的外墙板由竹胶合板制成，内墙板由防火石膏板44制成。内外墙板间加岩 棉、膨胀珍珠岩等保温材料45。复合墙体中承重立柱、导热竹筒1与外墙板的连接固定采用 U型箍金属连接件22连接固定，参见图7。承重导热复合墙体可以在工厂预制完成。5)太阳能圆竹预制房屋的供热装置为屋顶的太阳能集热器。该太阳能集热器选 用金属板材和管为吸热体，表面制备太阳能选择性涂层，其可以由现有技术实现，此处不赘 述。本实用新型是将太阳辐射能转换成热能加热传热工质——水和/或空气。图8示出了 一太阳能集热系统的配置，以凿通竹节的圆竹竹竿为导热管道10，屋顶的太阳能集热器11 接收的太阳能通过墙壁中的竹导热管道将热量送入储热地面12。竹质屋面板13上开设的 接收阳能集热器传热工质的接口采用嵌入式接口，太阳能集热器的输出通过该接口与圆竹 桁架的圆竹导热管道采用渐变、异型变节等方式紧密连接形成传质循环通道，使房屋内部 形成回流达到采暖要求，或与房屋外部连通达到通风除湿等功能参见图8。6)太阳能圆竹预制房屋的地储热及热缓释功能的地面预制构件制造技术。参见 图9，该地面预制构件由开榫(开槽)木方21、竹胶合板22 (或木材、木胶合板)、竹质地板 23、相变储热材料24、圆竹筒25和隔热保温材料沈构成，形成立方体结构的储热模块。由 太阳能集热器收集的热源通过中空的圆竹筒，将热量传递给模块中的相变储热材料M，储 热材料因吸热由固态变成粘稠态或液态，并将热量储存其中。当热源停止供热后，储热材料 因冷却从液态或粘稠态逐渐转变成固态，同时缓慢释放出热量，热量传递给竹地板，竹地板 再将热量释放于室内，提高室内的温度。该储热模块具有高储能高热容量功能，可以较长时 间的储存太阳能集热器传递的热能并缓慢释放。7)太阳能圆竹预制房屋的结构件1、屋顶、墙体和地面预制构件的连接技术和组 合方法圆竹承重桁架与圆竹檩条的绑接采用两环相套的金属箍连接件21连接加固。参见 图10，圆竹檩条与屋面望板12之间的连接加固采用U型箍-螺栓22加固连接。承重复合墙体中圆竹承重立柱与外墙板采用U型箍加固连接。复合承重墙体之间 的连接与固定可以通过不同墙体间的凸凹侧框(竹胶板框架方柱)的相互咬合，并用紧固 螺钉紧固实现。复合墙体上框圈梁采用圆竹竹筒。转角处圆竹筒90度角相拼，转角处圆竹 内空间填充圆形木棒，并用胶黏剂固化固定，转角处内部和外部均用用L型钢片23和穿透 螺栓及硬质夹板7加固和连接。桁架5与墙体4的连接通过L型连接件将桁架与墙板上框 用螺栓连接与固定，参见图11a、图lib。承重墙体与地基9通过地脚螺栓8与墙体下框43固定连接来实现，参见图12。上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包 含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。
权利要求1.一种太阳能圆竹预制房屋，其特征在于预制房屋的承重构件为圆竹原材加工制成 的构件；以圆竹支撑柱、竹质板材制作承重导热复合墙体；配置太阳能集热器，将圆竹预制 房屋中的部分或全部圆竹制成导热部件。
2.根据权利要求1所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于将圆竹原材加工制成的 预制房屋承重构件及围护材料的复合墙体模块化和系列化，在工厂中预制而成。
3.根据权利要求1所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于导通承重构件和承重导 热复合墙体中的部分或全部圆竹竹筒而制成导热部件，形成若干条来自太阳能集热器的热 风通路。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述的承重构件包括 有梁、檩、椽、立柱；全部用圆竹原材加工制成预制房屋的承重构件；承重构件中的结点连 接以金属连接件加固和连接；在圆竹结点的上下方加防裂箍。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述的承重构件还包 括有房屋桁架，桁架各部位的杆件全部由两根或两根以上的圆竹以金属紧固件紧绑合组合 形成，桁架中各杆件之间的连接以及桁架与房屋其它构件的连接通过相匹配的金属连接件 连接。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述承重导热复合墙 体以圆竹作为支撑龙骨，复合墙体的外墙板由竹胶合板制成，内墙板由防火石膏板制成。
7.根据权利要求3所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述太阳能集热器置于 屋顶，该太阳能集热器以金属板材和管为吸热体，表面制备镍铬体系太阳能涂层，在竹质屋 面板上开设接收太阳能集热器传热工质的接口 ；以凿通竹节的圆竹竹筒为导热管道，将太 阳辐射能转换成热能加热的传热工质在导热管道流通；将预制房屋的地面局部或全部制为 储热地面，屋顶的太阳能通过墙壁中的圆竹导热管道将热量送入储热地面。
8.根据权利要求6所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述储热地面的预制构件 由开榫的木方、竹胶合板或木材或木胶合板、竹质地板、相变储热材料、圆竹筒和隔热保温 板构成立方体结构的储热模块，按房屋面积尺寸选用一组储热模块，铺装。
9.根据权利要求6所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述竹质屋面板上开设 的接收阳能集热器传热工质的接口采用嵌入式接口，太阳能集热器的输出通过该接口与圆 竹桁架的圆竹导热管道紧密连接形成传质循环通道。
10.根据权利要求9所述的太阳能圆竹预制房屋，其特征在于所述的太阳能集热器的 输出通过嵌入式接口与圆竹桁架的圆竹导热管道采用渐变、异型变节方式紧密连接形成传 质循环通道。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能圆竹预制房屋，用圆竹原材加工制成预制房屋的承重构件；以圆竹支撑柱、竹质板材制作承重导热复合墙体；配置太阳能集热器，将圆竹预制房屋中的部分或全部圆竹制成导热部件。将圆竹制成的承重构件及围护材料的复合墙体模块化和系列化，在工厂中预制而成。凿通导通承重构件和承重导热复合墙体中的部分或全部圆竹竹筒，形成若干条来自太阳能集热器的热风通路；承重构件中的结点连接以金属连接件加固和连接；在圆竹结点的上下方加防裂箍。该实用新型为我国新型低碳建筑技术体系，以及我国现代建筑领域中低碳竹质房屋制造技术的形成和完善提供一种新的解决途径。
文档编号E04B1/26GK201843215SQ20102028418
公开日2011年5月25日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者单波, 喻云水, 朱敦智, 王戈, 王正, 程海涛, 肖岩, 韩健, 高黎 申请人:中南林业科技大学, 中国林业科学研究院木材工业研究所, 北京市太阳能研究所有限公司, 国际竹藤网络中心, 湖南大学