中空玻璃式太阳能集热器与太阳能建筑物的制作方法

本申请是名为“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”的、申请日为2013年6月27日的中国发明专利申请201380035528.6的分案申请。

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新公开的建筑构件，即中空玻璃式太阳能集热器(igshc)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，而且用于建筑物的降温。

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(trombewall)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。

近年来为了通过减少人类的能源消耗来延缓气候变化，越来越多的可再生能源得到使用。对于可再生能源的应用，我们需要添加一些新的设备。例如，为了使用风能，我们需要风力发电机、塔架和巨大的基础空间。它们首先需要消耗能量来制造。可再生能源设备也可能会对地球产生新的污染。例如，现有的太阳能集热器的保温材料和框架的油漆可能是新的污染源。况且现有建筑大量采用了砖和混凝土。他们需要大量的能量来生产。当建筑物不再使用时，所有这些建筑材料就都成为垃圾。所有用于生产这些建筑材料的能源也就都浪费了。本申请公开了一种主要由玻璃制成的建筑构件。它是一种中空玻璃式太阳能集热器。它不仅能像现有的建筑一样坚固，而且生产所消耗的能量更少。此外，这种建筑构件可以收集太阳能热为建筑供暖和降温。在建筑物达到使用寿命之后，可以将玻璃和金属很容易和经济地回收利用。即使该建筑是在运行之中，太阳能吸热体也可以被替换或重新涂覆(吸热层)。

技术实现要素：

本发明提供了一种中空玻璃式太阳能集热器(igshc)，包括：中空玻璃或类似物体，意指被间隔件分离的两个透明物体。太阳能吸热体，其布置在所述中空玻璃或类似物体的中空空间内并且将该空间分隔成第一子空间和第二子空间。流体通道，其与所述太阳能吸热体热连接，用于传热；以及机构，用于引导和控制所述流体的流动。

本发明也提供了一种中空玻璃式太阳能集热器(igshc)，包括：中空玻璃或类似物体，意指被间隔件分离的两个透明物体。可更换的太阳能吸热体，其可拆卸/移除地布置在所述中空玻璃或类似物体的中空空间的插槽内并且将该空间分隔成第一子空间和第二子空间。流体通道，其与所述太阳能吸热体热连接，用于传热。以及机构，用于引导和控制所述流体的流动。

以上所述的中空玻璃式太阳能集热器(igshc)其特征在于，可能还包括：一个空气进口和一个空气出口安排在所述第一或第二子空间的两端，以便从所述的第一和第二子空间之一提取热空气；每一个空气进口和空气出口分别有盖子用于开或关所述的空气通道。

以上所述的中空玻璃式太阳能集热器(igshc)其特征在于，所述太阳能吸热体从下列一组中选择：在一侧有太阳能吸热涂层的吸热体；在两侧都有太阳能吸热涂层的吸热体；布置有流体通道的太阳能吸热体；太阳能吸热体，其在液体通道和会聚管子之间具有非正交的角度；太阳能吸热体，其有一侧来吸收太阳能热，并有相对侧来辐射热量；表面具有带太阳能吸热涂层的的扁平箱，储热材料放置在箱中；有网孔的太阳能吸热体，其允许部分太阳光透过；太阳能吸热体，其放置在中空玻璃或类似物体的部分空间中，使中空玻璃或类似物体能让部分阳光透过；可移除的太阳能吸热体，其能够从所述中空玻璃或类似物体中取出；吸热体，具有插槽，用于从所述中空玻璃或类似物体中取出和装入太阳能吸热体；可回收的太阳能吸热体；能够在使用后重新喷涂的太阳能吸热体；具有会聚管子的太阳能吸热体，所述会聚管子置于中空玻璃或类似物体外并有隔热结构；具有会聚管子的太阳能吸热体，所述会聚管子置于中空玻璃或类似物体外并位于所述建筑物的框架内；以及两种或多种上述太阳能吸热体的组合。

以上所述的中空玻璃式太阳能集热器(igshc)其特征在于，所述流体通道从下列一组中选择：所述第一子空间；所述第二子空间；所述第一和第二子空间；与吸热体热连接的热管；与空间中的所述储热材料热连接的热管；布置在所述太阳能吸热体中的流体通道；布置在所述太阳能吸热体中的流体通道以及布置在所述间隔空间的空气入口和空气出口，用于使所述中空玻璃式太阳能集热器产生太阳能加热的液体和/或空气；与太阳能吸热体热连接的流体通道；与子空间热连接的流体通道；太阳能吸热体的伸出所述空间的端部；所述空间中储热材料的伸出空间的端部；以及液体通道和空间通道的组合，用于使液体和空气二者在相同或不同的时间传递热量。

以上所述的中空玻璃式太阳能集热器(igshc)其特征在于，该集热器形成一种太阳能加热系统的一部分，所述系统还包括从下列一组中选择的附件：太阳能储热箱；支撑元件；日光反射器；与所述集热器有热连接的储热箱；可控盖，用来关闭或打开流体/空气通道；太阳能烹饪器具；以及自动控制系统。

以上所述的中空玻璃式太阳能集热器(igshc)，其特征在于，还包括从下列一组中选择的元件：自动控制系统；框架，所述中空玻璃式太阳能集热器布置在其中；中空框架，流体管网和阀布置在其中，且是隔热的；中空铝合金边框，流体管网和阀布置在中空空间中且是隔热的；和木制框架，流体管网和阀布置在木材中，且是隔热的。

本发明还提供了一种使用中空玻璃式太阳能集热器(igshc)作为部分元件以用太阳能来供暖和降温的建筑物。所述建筑物包括吸收太阳能热的建筑构件，储存太阳能热的建筑构件，在所述建筑构件中的用于以流体传递太阳能热的流体通道，以及用来引导和控制所述流体的流动的机构。所述的建筑物可能包括现有和新公开的用于建筑采暖和降温目的的建筑构件。它们列举如下：

一种液体储热装置流体连通到所述建筑构件中的流体通道，以储存太阳能热用于热水和/或空间加热。所述液体储热装置还用于从建筑构件中排出被加热的液体，并给所述建筑构件提供冷液体来为建筑物降温。该建筑还包括散热器，其流体连通到建筑构件内的流体通道以给建筑物降温。

一种将太阳能集热和储热集成在一个单元中的设备。所述设备从下列一组中选择：1.储热装置，其具有带太阳能吸热涂料的壁，用于收集太阳能热量。透明隔热结构允许阳光通过并减少热损失。2.完全气密和防水的太阳能吸热体，其可以用作太阳能集热和储热装置。所述太阳能吸热体也可以安装在作为太阳能储热装置的墙壁上来吸收太阳能热。3.平板太阳能集热器，其中扁平金属盒取代平板太阳能吸热体。所述盒具有带吸收太阳能热的涂层的壁。储热材料放置在盒子里。4.集成的太阳能集热和储热设备，其具有节能垂帘式太阳能吸热体。吸热体包括一组取向可调的叶片。叶片的第一侧面用于吸收太阳能热，第二侧面用于反射太阳能热。设有机构用于控制叶片的取向。通过自动控制系统，所述吸热器可以在白天跟踪太阳光，在夜间减少热损失。

在阅读以下结合附图对本发明具体实施方式的描述后，本发明的其它方面和功能对于本领域普通技术人员将是显而易见的。

附图说明

下面是示出本发明示例性实施例的附图：

图1-b是示意性侧视图，示出具有太阳能集热壁的液体储热箱/罐；

图2-b是示意性侧视图，示出集成有储热箱的平板太阳能集热器；

图3-b是示意性侧视图，示出集成有太阳能集热壁的液体池；

图4-b是示意性侧视图，示出集成有吸热壁和吸热底部的充气pvc液体容器；

图5-b是示意性侧视图，示出示例性太阳能集热器，它使用节能垂帘作为其太阳能吸热体并集成有太阳能储热箱；

图1-c是使用太阳能通过建筑墙壁砖孔内的空气通道来供暖和降温的示例性建筑的示意性侧视图；

图2-c是使用太阳能供暖和降温的示例性单层建筑的示意性侧视图；

图3-c是使用太阳能供暖和降温的示例性多层建筑的示意性侧视图；

图1-d是示意性侧视图，示出中空玻璃式太阳能集热器和节能建筑构件，其中太阳能吸热体布置在中空玻璃中，所述吸热体具有流体通道；

图2-d是示意性侧视图，示出另一中空玻璃式太阳能集热器，其具有能从所述中空玻璃中移出的太阳能吸热体；

图3-d是示意性侧视图，示出利用太阳能集热器和建筑构件进行建筑供暖和降温的示例性建筑物。

具体实施方式

参见图1-b，示出了具有太阳能集热壁的液体储热装置的侧视图。该装置10包括具有不锈钢壁的水箱110，其有侧壁112和顶壁113，都具有用于吸收太阳能热的选择性涂层。选择性涂层包括金属元素如钛。所述箱可以是压力箱或与大气相通的箱。该设备可能有自动控制系统，如许多太阳能供暖系统一样。透明的玻璃或塑料罩/盖120覆盖箱110。类似于普通水箱，箱110具有冷水入口131、热水出口132、释放阀133、阳极保护棒134和排水阀135。当太阳光照射在箱110上时，选择性涂层112和113吸收热量并将其转移到箱中的水110。透明罩120允许太阳光穿过并减少热损失。箱110看起来像市场上常见的箱。但它有两点不同。首先，它的隔热和保护罩由透明的材料制造。其次，该箱的壁直接吸收太阳能热。有时由于运输成本的原因，透明的隔热和保护结构120可以是可拆卸的，并且由两个或多个部分形成。充有空气的两层pvc(聚氯乙烯)的隔热和保护结构是符合成本效益、易于运输和易于更换的例子。这种全透明罩允许阳光穿过并照射到箱上：早晨照在东侧，下午照在西侧，中午照在前面。所以一整天的效率提高了。此外，如果我们把透明的隔热结构放在所述箱前面，并把带反射表面的隔热结构放在箱后面，这无疑将增加吸收的热量。该透明隔热结构可能是半圆筒形抽真空的玻璃。在温暖的地区，所述透明隔热和保护结构可以是玻璃、液体玻璃、油漆、油墨油、膜、塑料或聚合物的透明涂层。它也可以是pvc或类似材料的箔。

参见图2-b，示出了与平板储热箱集成在一起的平板太阳能集热器的侧视图。与目前市场中的平板型太阳能集热器相比，装置20具有如下许多类似的部件：太阳能吸热体201，其带有太阳能吸热涂层202。这里202是一种包括金属元素的选择性涂层。透明玻璃盖203使太阳光到达吸热涂层202并减少热损失。隔热结构205在背面和侧面，以减少热损失。流体管子204用于传递热量。它可以是简单的管子，用于让液体箱208中被加热的液体通过，或是换热管例如u形管或带散热片的金属管，又或是热管。

这里也有一些显著的差异。图2-b中所示的太阳能吸热板201不是一个简单的平板。它是扁平的太阳能储热箱208的前/表面壁201。这意味着装置20中的带有太阳能吸热壁201的扁平储热箱208取代了在常规平板太阳能集热器中的平板太阳能吸热体。储热箱208还包括另一侧壁205和底壁。在这里，储热箱208是由铝合金制成的。该设备包括储热箱也可以由其它材料制造，例如金属、合金、陶瓷、塑料、聚合物、木材、石材、瓷器、玻璃、混凝土和两种或更多种上述材料的组合。此外，还有储热材料207放置在储热箱208中。储热材料207可以是固体材料例如沙子，流体材料例如空气、防冻液和水，或相变材料例如石蜡。它也可以是两种或多种上述材料的组合。不像在现有的平板太阳能集热器中的会聚管子，这里的管子204是一种换热管，如单一的铜管、u形管或带散热片的金属管，它们布置在储热材料207中用流体传输热量。当该设备始终工作在具有冰点以上温度的环境中时，水可以用作储热材料。在这种情况下，在箱较低处的入口和在较高处的出口可以代替换热管来传输热量以供使用。入口接头和出口接头布置在箱的壁上。它们可以被用来连接换热器或直接用于水流。现在，我们可以作出安排，让水通过管子204以获得太阳能加热的热水。我们还可以让空气通过管子204以获得太阳能加热的空气用于空间加热。此外，空气入口和空气出口也可以分别布置在装置20的壁上(未在图中显示)。当冷空气通过上表面201或通过设置在储热箱208的通道时，空气将被加热。加热后的空气可以用于空间加热或工业加工。在这种情况下，设备20可以在同一时间产生太阳能加热的热水和/或热空气。所以，它是一种多功能的太阳能热设备。为了让设备正常且自动工作，该设备可以有一个自动控制系统，如许多太阳能供暖系统一样。如果箱由不锈钢制成，沙子、水和防冻液也会是良好的储热材料。

当太阳光穿过玻璃板203到达太阳能吸热板201中时，热量被吸收并通过铝合金板201和其它侧壁被传递到储热材料207。当我们需要热量时，让流体例如水流过管子204。所储存的热量将被转移。铝合金是一种非常好的导热材料。流体管子204紧密地连接到铝板208，或者管子也可以是该铝板的一部分。在沙子207中的热量可迅速传递到管子204内的流体中。

储热箱的装载量根据系统的设计而变化。如果系统有液体泵频繁泵送液体，装载量可以较小。否则装载量就需要大些。在第二种情况下，导热材料、热管或流体管子可被安装在储热材料中以加速热传递。

在图2-b的右下角，液体管子204的替代布置设于21中。在20中的单流体管子204置换为“i”形管子组。所述管子组有四个端口214、219、224和229分布在储热箱的壁上。还有两个备用螺栓用于关闭两个不使用的端口。这种布置不仅使热量从沙子207转移到管子204更容易，也使现场安装更灵活。

在这种情况下，由于储热材料是固体材料，因此，如果管子204中没有液体，在冬季就没有液体结冰的风险。在某些情况下，储热箱208可填充储热液体，例如水，因而管子204也就没有必要了。在储热箱的壁上有一个入口和一个出口就足够了。

参见图3-b，示出不锈钢的储液池30的示意性侧视图。该池可以是游泳池或其它工业处理池。储液池30有侧壁301、底壁302和敞开的顶部。侧壁和底壁还有隔热结构303。该储液池可以在地下或地上。不锈钢板构成侧壁301和底壁302。板的放大侧视图示于31。这里有4层311至314，加上隔热结构315。314是不锈钢板。313是含钛的选择性涂层。我们选择钛是由于其涂层的颜色是蓝色。相较于其它金属涂层(例如铬和铝)的暗色，蓝色用于游泳池更好。金属涂层通常具有玻璃保护层312。312外是现场施工后施加的透明涂料311。

有时候，我们需要改建由混凝土或玻璃纤维构成的游泳池。在这种情况下，完全气密和防水的混凝土砖可以成为池壁的镶嵌材料。我们仍然使用图3-b中的31来描述它。在这里，315是现有的混凝土墙，314是混凝土砖或瓷砖，313是集热涂层，312是制造过程中的保护结构，311是现场施工后的食品级涂料。完全密封和防水的太阳能吸热体可以被用在建筑物的许多地方作为元件的一部分。该吸热体可以由许多材料制成。例如，其可以是金属片、砖、玻璃、瓷砖、地板砖、石膏砖、陶瓷瓷砖、石材、混凝土、钢筋混凝土、塑料、聚合物、陶瓷和一种或多种上述材料的组合。有时我们可以使游泳池的重建或新建非常简单和容易。我们可以简单地把太阳能吸热板放在游泳池的底壁和/或侧壁上。在吸热板的一侧具有太阳能吸热涂层。透明的防水保护结构被设置在所述太阳能吸热涂层上。该侧可以淹没在水中。吸热板的材料可以是上述吸热体材料中的任何材料。我们也可以简单地把透明板(如玻璃、透明塑料和聚合物的板)放在游泳池的底壁和/或侧壁上。在透明板的一侧有太阳能吸热涂层。透明板的相对侧可以淹没在水中。这个想法可以用于所有需要太阳能热量的液体容器。出于安全原因，在这种情况下，所用的玻璃需要特殊处理。或者，太阳能吸热涂层可以胶合在两层玻璃之间。

在图3-b中，32是示意性侧视图，示出充有空气的透明塑料盖。该盖由用于食品包装的食品级塑料薄膜制成。在这里，321是顶层。322是底层。323是空气注入口。底层漂浮在液体表面上，以减少通过液体蒸气损失的热量。321和322之间的空气间隙用于减少通过热传导损失的热量。盖32可以是用于储液器的一个整体盖。当储液器很大时，透明盖30可以由一组盖组成。323用于注入和释放空气。用于将该组盖中的子盖串连起来的绳索可能是必要的。

当太阳光照射在储液器30上时，侧壁301和底壁302吸收太阳能热并将该热量传递到储液器30内的液体。隔热结构303减少了通过侧壁和底壁损失的热量。盖32的底层漂浮在液体表面上，以减少通过液体蒸气损失的热量。321和322之间的空气间隙减少了通过热传导流失到大气中的热量。这样的太阳能热储液器具有较高的集热和储热效率。

参见图4-b，其是示意性侧视图，示出集成有吸热壁401和吸热底部403的充气液体容器40。这种液体容器与市场上的pvc游泳池具有相似的机械结构。设有充有空气的内壁401和外壁402。设有单层底壁403。以下是液体容器与市场上的pvc游泳池相比的不同之处：

1.壁402和403是由透明材料制成，例如透明pvc。

2.内壁401和底壁403具有太阳能吸热涂层。在这里，它是黑色橡胶涂层。该涂层可以是其它颜色的涂层。该涂层位于外侧或覆盖有食品级的pvc。因此，涂层不会直接接触容器中的液体。

3.该容器具有可拆卸的透明充气盖41。盖41具有顶层411、底层412和空气注入口413。盖的功能已经参照图3-b进行了详细描述。盖41也可以是一层pvc。它的隔热效率不如双层盖。

4.设有底部隔热垫42。它是可折叠的，以利于包装和运输目的。有时，顶层421覆盖隔热垫的隔热结构422，并具有太阳能吸热涂层。在这里它是铝箔上的钛涂层。422是普通的泡沫塑料。在这种情况下，底部403是单层透明pvc。这种安排的原因如下：1.pvc上的大多数涂料是暗色。我们的垫是蓝色，具有更好的色彩。2.这种安排降低了容器40的单位重量。当然，403的外层上的太阳能吸收涂层也是一个可选择的安排。

当太阳光照射在容器40上时，太阳能热由该容器的侧壁402和底壁403上的涂层收集并转移到该容器40内的水中。底部隔热层42、在侧壁402和盖41中充入的空气减少了热损失。它类似于图3-b。这样的游泳池可以每年工作更长时间。

该容器40的材料不仅是聚氯乙烯。任何其它透明聚合物材料，如果它们是安全的，也可以用作402和403。我们可以为容器添加一些配件，如固体盖、入口和出口、连接管子等。该容器不仅可以用作充气游泳池，它也是一个简单的太阳能集热和储热设备。该装置具有成本效益，易于移动、安装和使用。

参见图5-b，示出了示例性的太阳能集热和储热装置50的示意性侧视图。该装置采用了节能垂帘作为其太阳能吸热体。

太阳能集热和储热装置50具有透明盖503，它允许太阳能穿过，但能减少热损失。这里盖503是玻璃。它也可以是其它材料，如透明的塑料或聚合物。透明盖可具有两个或更多个层，或者在寒冷地区可以是抽真空的玻璃。还有隔热背板505，用于减少热损失。505是普通的隔热材料，或者是具有空气腔的透明板。

本发明的第一个关键元件是节能垂帘式太阳能吸热体501。501不是简单的平板吸热体。它是并列布置在透明盖下方的一组垂直叶片。叶片5011-5015是叶片的部分例子。叶片的第一侧具有太阳能吸热涂层502。它是与市场上可获得的平板太阳能集热器相同的涂层，如含钛的涂层。在叶片的第二侧具有反射涂层或抛光的金属表面。热管511一端连接在吸热叶片5011处，而相对端延伸到顶部导轨506中。这里的热管将收集到的热量传递到储热材料507。在顶部导轨506中也有热会聚管子504，用于传递热量以供使用。其它热管具有类似的设置。热会聚管子504的端部是509。

顶部导轨506保持叶片并引导它们的运动。所有叶片均悬挂在顶部导轨506下方。太阳能吸热体501具有与节能垂帘类似的工作原理。帘的叶片5011-5015可通过拉出和收回旋转角度控制线520而旋转180度。叶片的第一侧具有太阳能吸热涂层502。它是与市场上可获得的平板太阳能集热器相同的涂层。

叶片的第二侧具有反射涂层。用于控制叶片取向的机构隐藏在顶部导轨506中。自动控制系统519可以连接至控制线520。控制系统519包括微型马达、硬件和软件，以基于阳光入射角或者该装置的位置、日期和时间控制叶片的取向。当然，叶片501的手动和自动运行在任何时候都是可用的。在图5-b中，本发明的第二个关键元件是储热容器508，储热材料507储存在其中。在这里该储热容器是填充有沙子507的扁平铝盒508。储热材料可以是固体材料、液体材料、空气、相变材料或者两种或多种上述材料的组合。因为沙子在很多地方容易获取并且能够现场安装，所以它可以不需要运输。此外，很多固体储热材料(如沙子)没有在冬季冻结的危险。

在吸热体501的第二侧上具有高效的反射涂层是有价值的。它将显著减少箱508通过辐射损失的热量，尤其是在储热盒508与环境之间的温差大的情况下。反射侧不仅在白天起作用，在晚上也起作用。

当太阳光照射在太阳能集热器50上时，叶片501的第一侧吸收热量，并将其转移至储热容器508中的储热材料507。吸热体501是一组叶片，它们的取向是可调节和可控制的。所述控制系统使叶片在任何时候都以最佳角度面对太阳光。它将显著提高系统的集热效率。市场上有一些现有的设备，其旋转太阳能集热器以跟踪太阳的运动。该设备需要用来转动整个太阳能集热器的功率。本发明的系统仅需要用来旋转叶片的功率，它的运行容易得多，并且能够节省能源。旋转叶片而非旋转整个装置的想法可用于光伏电池板和其它阳光收集和反射设备。在示例50中，我们可以去除储热容器508。在这种情况下，它是具有节能垂帘式太阳能吸热体的平板太阳能集热器。我们还可以去除储热容器508，并且用透明板505代替隔热背板505。此时，它是具有垂帘式太阳能吸热体的双层玻璃。我们还可以去除储热容器508和隔热背板505。在这种情况下，装置50是具有节能罩/帘的窗。此外，我们可以去除505、508、503和装置的框架，此时仅剩下太阳能吸热叶片和顶部导轨。在这种情况下，它是具有热管的节能窗/门帘。如果我们进一步去除热管511，那么它变成在一侧具有太阳能吸热涂层并且其相对侧能反射太阳能热的垂帘。

根据以上讨论，我们可以得出如下的结论：

1.无论是太阳能集热器还是太阳能储热箱都可以改造为将太阳能集热和太阳能储热集成到一起的太阳能热设备。

2.在图1-b和图2-b中，我们公开了一种圆筒形设备和一种平板太阳能集热和储热设备。这使得可以很容易地利用现有机器和技术工人。实际上任何形状均可用于该新设备。例如，锥形集热器在未来可能比圆筒形集热器更好。

3.如前所述，存在可以在我们的装置中使用的许多不同的储热材料。它们包括固体、液体、气体和相变材料。

4.集成的太阳能集热和储热设备使用单一隔热结构用于太阳能集热器和储热箱。这不仅节省了材料，而且还减少了热损失。

5.在上面的图中，我们将设备的许多壁用作太阳能吸热壁。它们是侧壁、顶壁、内壁和外壁。其实任何壁，只要可以接触太阳光，它就可以成为用于收集太阳能热的壁。

6.所公开的集成设备可以成为建筑构件的一部分。该建筑构件包括建筑墙壁、屋顶、门或窗等。

7.我们还可以在集成设备的储热材料中设定太阳能烹饪部位，用于太阳能烹饪。

参考图1-c，它是通过建筑墙壁的砖孔内的空气通道来用太阳能供暖和降温的示例性建筑物10的示意性侧视图。

该建筑10有朝阳的墙壁101和相对的墙壁102。深色(如红色或灰色)多孔砖砌成墙壁。(如图1-c中所示的墙壁102，中空部分并不串联)。砖是常规的砖或是有太阳能热涂层的砖。砖中的一些孔被串联连接，以形成在壁中的空气通道103。朝阳的壁上的空气间隙/闸门104、105连通建筑空间110与通道103。空气间隙/闸门106、107和108连通至建筑物外部的大气。间隙/闸门106、105和104、107、108分别位于最高、高和低的不同水平位置，如图所示。每个间隙/闸门都有一个盖子用来打开或关闭该间隙/闸门。

参见图1-c中的11，这是建筑10的复制品，在这里106和108被它们的盖关闭。当太阳光加热墙壁101时，通道103中被加热的空气上升并通过间隙/闸门105进入建筑物的较高空间。在建筑物的下部空间，较冷的空气通过间隙/闸门104进入通道103。继续这个过程，空间110包括墙壁102会被加热。这是利用太阳能来加热建筑物空间的情况。在这种情况下，空间110中的气压为正。没有空气通过间隙/闸门107进入空间110。间隙/闸门107有助于空间110中的气压平衡。请参见图1-c中的12。它是建筑10的复制品，这里的间隙/闸门106被打开并且间隙/闸门108被关闭。间隙/闸门107连接到背阴地区或连接到具有在地下或水中的部分的管子(图1中未示出)。当太阳光加热壁101时，通道103中被加热的空气上升，并通过最高的间隙/闸门106来到建筑物的外部。来自空间110的补充空气通过间隙/闸门104和105进入通道103。这导致较冷的空气通过间隙/闸门107进入空间110。因为通过间隙/闸门107的空气来自建筑物的背阴地区，或者它可能进一步经过在地下或水中的管子，因而空气的温度较低。空气会冷却建筑物空间110。这是利用太阳能来给建筑物空间降温而不借助除了太阳能热以外任何额外的电力和机器的情况。如果我们关闭间隙/闸门104和105并且保持间隙/闸门106和108打开，通道103中太阳能加热的空气会被迫从108流至106并且减少壁101中的热量。这样建筑物也会被降温。

这是如何通过三个步骤来加热或冷却建筑物空间的非常简单的例子。1.在建筑物的朝阳壁中设置空气通道。2.在连接到通道的墙壁处添加一些间隙/闸门。3.控制间隙/闸门的打开或关闭。在这种情况下，建筑物墙壁所接收的太阳能热迫使、引导和控制气流来加热或冷却所述空间。不需要任何额外的能量，除了太阳能热本身。虽然在这种情况下太阳能的效率不是很高，但这种装置的成本是非常低的。因为它可以利用现有的建筑物设计和材料并且没有必要添加额外的昂贵设备和材料。

事实上，建筑物墙壁不一定由砖建成。如果通道和间隙/闸门能够布置在墙壁中，那么土、水泥、玻璃、金属或其它材料可以用于构筑墙壁。该建筑的墙壁可以有或没有太阳能吸收涂层。该建筑的墙壁也可以有或没有透明罩。墙壁也可以是本文提到的任何其它建筑构件。此外，该建筑墙壁可以通过使用在本申请中公开的太阳能加热设备来构建，例如将太阳能集热与太阳能储热集成到一起的设备和可回收的太阳能集热器和建筑构件。在这种情况下，图1-c中的砖可以用太阳能加热设备来代替。砖孔由设备中的通道或空间所取代。它们是图5-a中的504和509、图2-b中的206、图1-d中的106和图2-d中的206。这些通道和下述空间可以被连接以形成类似于图1-c中的103的通道。所述空间是图1-d中的空间1071或1072以及图2-b中203和202之间的空间，连接到图2d中2093至2094的空间。新的通道如103可用于流通太阳能加热的液体和空气。

图2-c是利用太阳能供暖和降温的示例性单层建筑物20的侧视示意图。建筑物20可以是单层建筑物、活动房屋或多层建筑物的顶层。该建筑有朝阳的墙壁201、相对的墙壁203和朝阳的屋顶202。墙壁205将建筑20分隔成两个空间206和207。墙壁201和202的第一层2011和2021是两个透明的覆盖物。第二层221和222为太阳能吸热板。241和242是隔热结构。在太阳能吸热板和隔热结构之间的空间内有建筑材料。建筑材料可以是沙子、石材、砖、水泥等。在这里，它们仅是砖或水泥。在这种情况下，墙壁的砖和箱215构成建筑物的储热库。太阳能吸热板221或222是带太阳能吸热涂层的金属板。壁203有表面板2031、隔热结构243和在2031和243之间的建筑材料233。该建筑有地板表面244和地板表面下的建筑材料234(如沙子、石材、玻璃、砖块、泥土、水泥、钢筋水泥、金属、合金、沥青、木材、塑料和两种或多种上述材料的组合)。底层204是不隔热的，以便储存在地板234中的热量可以被传递至空间206和207。建筑物墙壁201、202、203和地板204中有液体管子211、212、213和214，如金属或水泥管子，该管子填充有液体。该液体可以是水或防冻剂。在这里，它是水。该管子也可以是空心支柱。水管212和213各自有一端连接到箱215，在这种情况下，它是一种热驱动的液体自循环装置。控水阀216连接到管子212。在建筑物顶壁202的建筑材料232中，还有连接到用热水设备252和253的带翅片的水管251。翅片管子的冷水入口未在图2-c中示出。在本申请中介绍的新公开太阳能集热器可以全部或部分地取代壁201和202。运行过程将是相似的。集热器的一些实例示于图2b、图5b、图1-d和图2d。他们也有透明层、吸热层、隔热结构和流体通道。在这种情况下(图2-c)，该建筑物的热库是由箱215、壁201、202、203、204和连接液体管子211、212、213和214形成的。

当太阳光加热太阳能吸热板221和222时，太阳能热储存在壁201和202的建筑材料中。下面是一些情况的讨论：

1.当管子211、212和213中没有水时，墙壁201吸收的热量被储存在材料231中。由222吸收的热量被储存在材料232中。当我们需要热水时，让冷水流过翅片管子251，在储存材料中的热量会加热水以供使用。

2.当管子211、212、213和214都灌有水且阀216和217被关闭时，板221中吸收的太阳能热将通过管子211和212被转移到并储存在所述顶壁202的建筑材料232中。

3.当管子211、212、213和214都灌有水且阀216和217被打开时，由壁201吸收的太阳能热加热管子211中的水。被加热的水上升到管子212并进一步通过吸热板222加热。进一步加热的水流经热驱动的自循环装置215并在由管子211、212、213和214构成的闭环系统中循环。太阳能热传递到壁201、202、203和地板204中的建筑材料和储热材料231、232、233和234。由地板204接收到的热量也转移至空间206和207以加热建筑物的空间。通过控制装置215中水的容量、流速和温度，在管网211、212、213和214中的水温可以被控制，从而空间206和207的温度可以被控制。

4.当管子211、212、213、214和热驱动的自循环装置215都灌有水且阀216被打开，但是阀217被关闭时，管子211中太阳能加热的水将上升，并进一步在管子212中被加热，然后流入热驱动的自循环装置215。在这种情况下，装置215是一种双层壁水箱。215中的冷水将吸收来自管子212的水中的太阳能热量。在箱215底部的冷水将返回管子212，然后返回管子211，以便给墙壁201降温。从而建筑物20被降温。设备215中被加热的水可以用作热水和/或用来加热空间。与情况3类似，通过控制装置205中水的容量、流速和温度，也可以对建筑物的墙壁加热或降温。所以无论是为了给建筑物供暖还是降温，该建筑物的温度都可以被控制。

上述热驱动的自循环装置可包括双层壁的液体箱、带换热器的液体箱或自驱动泵等。这些设备在我们以前的专利和申请中的专利中已经公开。有时，热驱动的自循环装置可以有可拆卸的隔热结构和敞开的顶盖。当该装置215中的水温过高时，可以把该装置215的隔热结构取下，使其成为散热器。此外，我们还可以打开顶盖以通过蒸发进一步冷却装置中的水。

在某些情况下，我们也可以将建筑物的中空支柱和横梁同时用作流体通道和储热元件二者。支柱/横梁需要被隔热。如果该流体是水，我们可以直接从支柱/横梁得到热水。如果流体是空气，从阀放出的被加热的空气可以加热空间。

墙壁201和屋顶202可以由一组填充或未填充有太阳能储热材料的平板太阳能集热器替换。太阳能集热器包括在此文件中公开的集热器。墙壁201和屋顶202也可以由三种太阳能加热装置替换。他们是将集热与储热集成在一起的太阳能集热器、可回收的太阳能集热器和建筑构件、以及节能的建筑物窗/门帘。这三种装置中的每一种都有流体通道。为了连接这些通道可以形成通道211、212和213。因此，在使用新的太阳能加热装置的情况与就图2-c讨论的情况之间不存在本质差异。在寒冷的地区(高纬度地区)，有些时候我们也在墙壁203上加装太阳能吸热体。因为雪地反射的阳光会加热背阴的墙，尽管阳光从不会直接照射这些墙壁。特别是当建筑物使用上述三种太阳能加热装置中的任意节能装置时，应该考虑到墙壁203对太阳能的间接吸收。在冬天这些设备可以节约用于空间加热的能源。在寒冷地区，这个文件中讨论的所有用于朝阳的墙壁/屋顶的太阳能热应用的装置、方法/想法和运行过程都可以在阳光不直射的墙壁那里使用。

图3-c是利用太阳能供暖和降温的示例性多层建筑的示意性侧视图。该建筑30具有屋顶下的空间31、二楼空间32、一楼空间33和地下室空间34。它有朝阳的墙壁301、相对的墙壁302、屋顶303、在地下的地下室墙壁304和顶墙壁306。屋顶303的一部分是3031。它是太阳集热器或一组完全密封的太阳能吸热瓦片。朝阳墙壁301可以吸收太阳能热。在这种情况下，它是带透明塑料涂层的红色水泥墙。在墙壁中设置有水管311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321和322。它们相互连接，并连接到热驱动的自循环装置330，如图3-c所示。该水管由金属或水泥制成。

如图3-c所示，设置控制阀351、352、353、354、355、356和357以控制管子中的液体流。阀可以被手动和自动控制。通过控制这些阀门，水系统可以在水加热、空间加热或空间降温的不同模式下工作。还设有装置350。它是具有自动控制系统的电动泵。自动控制系统根据预装的控制程序和由传感器收集的数据设定阀的运行模式。液体系统主要由太阳能热驱动。如果需要，控制系统也将促使电动泵运行。该建筑还设有空调系统。空调系统首先利用太阳能热、其次利用其它能源来给建筑物供暖和降温。其它能源包括电力、天然气、石油、煤等。空调系统未在图3-c中示出。

在该空间31中，在顶墙壁306上和顶板303下设有热驱动的自循环装置330。它是液体箱、双层壁的水箱或具有换热器的液体箱。该箱具有冷水入口、热水出口、释放阀、排水阀和一个或两个电热器。它们是常规的配置，因此箱的上述部分没有在图3-c中示出。箱可以是用于电源系统需求管理目的的设备。箱可以在低电力需求的时期中加热水，并在高电力需求的时期中使用该热量。它可以帮助减少电源系统的发电量并为客户降低成本。在这种情况下，该建筑物的热库由墙壁(301、302和304)、该箱(330和360)和液体管子形成。

水箱330具有在外层壁中的端口3301和3302。他们通过连接管子连接到太阳能集热器3031。端口3303连接到管子318的一端。端口3304连接到管子317的一端。箱330进一步包括可拆卸的隔热结构(图3-c中未示出)。还有备用螺栓用于封闭箱330的通气口3305。当隔热结构位于箱上时，水箱330是储热箱。当隔热结构被取下时，箱也可以是散热器。在我们的例子中，太阳能集热器3031和储热箱330是分开的。墙壁301不仅是太阳能集热器，而且是储热装置。它们被集成在一个单元中。

在建筑的前面有储水器360，如游泳池。气密容器361位于池中。较高的端口通过连接管子322连接到管子312。较低的端口通过连接管子323连接到管子321的端部。此处气密容器360是散热器。因为以下原因，池360和气密容器是必需的：

1.建筑物30没有可用来储存或辐射太阳能热的地下室或地下室墙壁。

2.游泳池需要建筑构件所收集的太阳能热来加热水。

3.该建筑需要水池中的水来给墙壁降温。

这个游泳池是如图3-b所讨论的与储热装置集成到一起的太阳能集热器。游泳池的底壁和侧壁有太阳能吸热涂层以吸收池中的太阳能热，从而直接加热水。透明的盖隔绝热损失，如果必要的话。太阳能吸热涂层可以位于透明玻璃的一侧上。该玻璃的另一侧可以淹没在水中。或者，所述涂层位于面向阳光且可以淹没在水中的一侧上。有时为了保护该涂层，可能需要顶部附加透明涂层。在第二种情况下，吸热材料可以是金属、陶瓷、水泥、石材等。游泳池还可以包括热泵(图中未示出)。热泵可以从游泳池内的太阳能加热的水中提取热量以加热建筑中的空气和水。热泵也可以成为空调以从建筑物中移除热量并将其排放到游泳池中。相比使用地面和地下水中的热量，使用太阳能加热的游泳池中的热量更环保且更具有成本效益。如果没有储水池，我们也可以将气密容器361直接布置在地下。

有时，池360也可以成为用来加热建筑物的热源。如果池360的壁上有太阳能吸热涂层并且该池有透明盖，那么池360中的水温可以比墙壁301的温度高。此时，361中较热的水会自动上升以加热墙壁301。在这种情况下，池360是图3-b所公开的将太阳能收集和储存集成到一起的太阳能集热器。

以下是示例性讨论如何利用太阳能给建筑30供暖和降温的一些实例。

1.关闭所有阀351、352、353、354、355、356、357、358和泵350。由墙壁301所吸收的太阳能热用于给建筑物供暖，并储存在墙壁301和306中。由屋顶3031接收到的热量被储存在箱330中，用于加热热水。在这种情况下，在建筑物中的通道不是非常有用。

2.打开阀352并关闭其它所有阀和泵。由墙壁301吸收的热量预热管子312和311中的水。被加热的水通过阀352上升到管子322。在屋顶的太阳能集热器3031中，经预热的水被进一步加热。然后水通过入口3301流入水箱330的外层容器。这里的热水将热量传递至内部容器中的水，并经过出口3302-管子322-阀352-管子311和312回流到管子311、312。在这种情况下，由墙壁301和屋顶3031二者所收集的太阳能热用于加热箱330中的热水。在同一时间，由墙壁301所吸收的太阳能热被传递到箱330。从而墙壁和建筑物被降温。

3.关闭阀352、355、357、358和泵350，并打开阀门351、353、354、356。在这种情况下，通过屋顶3031收集的太阳能热储存在箱350中。这与示例1相同。通过墙壁301收集并储存的太阳能热加热管子311和312中的水。被加热的水上升到管子318中，然后经过热驱动的自循环装置330并流至管子317、316、315、320、321、312和311。从而所收集的太阳能热被转移到空间32、空间33并加热整个建筑物。

4.关闭阀352、353、358和泵350并打开阀351、354、356、355和357。在这种情况下，由墙壁301所收集的太阳能热产生热驱动力来使加热的水在一个闭环系统312-311-318-317-316-315-314-319-313-312中循环。从而所收集的太阳能热可以被转移并储存在墙壁301、306、302和304中。它也可以通过墙壁304被转移到大地。在夜间和寒冷的天气中，储存在地下室墙壁304和大地中的热量可以加热管子313、319和314中的水，从而给建筑物供暖。

5.如果建筑物30没有地下室或地下室墙壁没有管子，那么我们需要使用室外的地/水下气密容器来给建筑物降温。关闭阀352、353、356、357、355，打开阀351、354、358并驱动泵350。在这种情况下，泵使管子311和312中加热的水经环路312-311-318-317-316-315-321-323-361-322-312循环。散热器361将太阳能热传递至池360中的水以给游泳池供暖和给建筑物降温。

从上面所讨论的情况中，我们可以发现，通过建筑构件如墙壁和屋顶所吸收的太阳能热，不仅可以加热水和空间，同时也可给建筑物降温。加热的液体循环，不仅可以依靠电动泵，也可以依靠太阳热能本身。虽然仅讨论了五个示例，但我们可以改变阀/泵的数量和位置，以获得更多的运行模式和实现更多用途。如果我们加装一些传感器和自动控制系统以基于计算机程序来操作系统，太阳能应用将具有更高的效率。另外，在本申请中公开的太阳能加热和节能设备可以用在建筑30-c中。例如，所有墙壁可以部分地或完全地由集成了集热和储热的太阳能集热器和/或可回收的太阳能集热设备和建筑构件来代替。这些设备的一些样例显示在图5-a、图2-b、图5-b和图1-d中。在图3-c中的屋顶303和太阳能集热器3031可以由可回收的太阳能集热设备来代替。其中一个例子示于图1-d。在这种情况下，节能屋顶不仅可以产生热水，也可以直接加热空气从而加热空间。当然，节能罩也可用在建筑物中以给建筑物供暖或降温。因为上述所有的太阳能热和节能设备均具有流体通道，所以建筑30的运行与针对建筑30所讨论的运行并无实质差异。图3-c的例子将整幢建筑物作为一个单元来通过太阳能供暖和降温。事实上，我们可以将整个建筑分为多个楼层或房间单元来供暖和降温。控制系统会简单很多。用于收集和储存太阳能热的建筑构件不仅包括墙壁和屋顶，还包括支柱、阳台、窗、门、平台、遮蓬、围栏、道路、车道、砖、瓦等。所有建筑构件均可用于收集和/或储存太阳能热。所有这些均可以由本申请中公开的太阳能热和节能设备来代替。

从上面例子的讨论中我们也可发现，为了给建筑物供暖或降温，流体通道可以是建筑(例如图1-c)中的现有通道，也可以是新增加的通道如由金属、水泥和陶瓷等制成的通道。它们也可以是设计在本申请所公开的太阳能加热和节能设备中的通道。此外还可使用建筑物的空心支柱或中空框架。传热流体可以是空气(图1-c)、防冻剂、水(图2和图3-c)和其它液体。

参考图1-d，其示出示例性中空玻璃式太阳能集热器(igshc)和建筑构件10的示意性侧视图。这里装置10不仅是太阳能集热器，而且是节能建筑构件或单元。101是中空玻璃或类似物体，其意指中空玻璃、中空透明物体或被间隔件分离并包封的两个透明片材。中空玻璃或空心玻璃已广泛用于近来的建筑物。它也可以是其它被间隔件分离的两个或三个透明板。间隔件可以含有干燥剂。二或三层玻璃和间隔件形成一个或两个空间，其中填充有空气或其它气体用于隔热。(多个)空间也可以抽真空。

这里在图1-d中，有两层玻璃102，103和间隔件108以形成封闭的空间107。太阳能吸热体104被设置在空间107中，并将107分离成两个子空间1071和1072。两个子空间可以完全相互隔离，或者他们空气连通。空气或其它气体被填充在子空间中用于隔热。一组较小的支撑件(未在图中显示)从两侧支撑并固定吸热体。其它流体，包括液体例如水，也可以填充在所述子空间内以储存和传递热量。例如，当中空玻璃具有三层玻璃板时，单一太阳能吸热体(不带流体通道)被布置在两个空间中的一个内，第二空间可以被流体填充以储存和传递热量。在这种情况下，流体通道是子空间。在这种情况下，太阳能吸热体也可以是带有太阳能吸热涂层的中间玻璃。吸热体104在一侧或两侧具有太阳能吸热涂层。它可以是没有流体通道的单一太阳能吸热体。

通常，一组流体通道被设置在吸热体104中。在图1-d中，只有通道中的两个通道1051和1052作为代表示出。(在中心的)一个或(在两侧的)两个会聚管子连接其它液体管子并具有延伸到101之外的(多个)端部。会聚管子具有一个或两个开口端。这取决于集热器/单元10的情况。如果该单元位于墙壁或屋顶的末端，一个开口端就足够了。如果该单元位于一系列单元的中间以传递流体，则需要两个开口端。在图1-d中，会聚管子106连接子通道如105，并在集热器的框架处具有两个连接件1091和1092。这里1091是液体出口，1092是液体入口。该液体可以是水、防冻剂或其它储热和传热液体。有时，子通道(1051、1052)和会聚管子(106)之间的角度是非正交角度。该角度可大于95度，以使加热的液体在子通道中移动更容易和更快。流体也可以是空气或其它气体。

太阳能吸热体不仅可以是单片吸热体或带液体通道的片材。它也可以是平板形状的容器或罐/箱，如图2-b中示出的208。填充在所述箱中的材料可以是任何储热材料如固体材料、流体材料和相变材料。该材料用于储存热量以供传递。在任何情况下，在中空玻璃中的太阳能吸热体都能使建筑构件更坚固以防止建筑物的损坏和破裂，特别是在吸热体是板形箱的时候。因此该单元可以在任何流中用作墙壁或其它建筑构件。此外，太阳能吸热体允许双层中空玻璃具有两个分开的空气空间。隔热效果可能会得到加强。

当阳光照射在节能建筑构件10上时，阳光穿过玻璃102，到达太阳能吸热体104的表面。吸热体吸收热量并将其转移到液体通道如1051和1052内的液体中。因为空间1071、1072被空气隔热，所以大部分所吸收的热量被转移到液体中。通过会聚管子106，热量经连接件1091和1092转移到单元的外部以用于水和/或空间加热。在炎热的季节，加快单元中的液体流动将给该单元和建筑降温。在寒冷的季节，加热的液体可以留在单元中以给建筑构件供暖，从而使建筑物内的空间被加热。

参见图2-d，示出另一中空玻璃式太阳能集热器和节能建筑构件20的示意性侧视图。类似于图1-d中的10，图2-d中的20有中空玻璃201或类似物。设有两层玻璃202、203和间隔件208以形成封闭的空间207。太阳能吸热体204被设置在空间207中并将207分隔成两个子空间2071和2072。吸热体204的一侧或两侧有太阳能吸热涂层。吸热体204也可以在一侧有太阳能吸热涂层而另一侧用于辐射热量。例如，吸热体由铝合金制成。其一侧有太阳能吸热涂层。它的另一面进行抛光。当我们使用这种单元来构建屋顶或墙壁时，在白天吸热体的一侧收集太阳能热，另一侧辐射热量到建筑物内的空间。在夜间，被抛光的一侧反射室内的热量，以减少热损失。一组流体通道2051、2052至2057和2058设置和集成在吸热体204中。一根会聚管子206被布置在中空玻璃201的右侧和空间207的外部，用于减小空间的厚度或减小热损失。把它放在建筑物的框架中也更为容易。会聚管子206与流体管子2051、2052到2057和2058相连。如果有必要，也可用热管来替换流体通道。热管比流体通道昂贵。但热管与会聚管子只有热连接，他们之间没有流体连通。第二会聚管子可被布置在中空玻璃的相对侧，但在本示例中不是这样。会聚管子206可以具有其自身的隔热结构。该管子也可以安装在建筑物框架中并在框架中隔热。会聚管子206有用于冷水的入口2091和用于加热后的水的出口2092。在图1-d和图2-d中，太阳能吸热体104和204也可以没有布置和集成在吸热体中的流体通道。在图1-d的情况下，太阳能吸热单元具有两个分开的隔热空间。在寒冷的地区它是一个很好的建筑构件。在图2-d的情况下，太阳能吸热板外侧的部分可以被连接到流体管子，或者可以直接加热空气。

该单元20还具有进气口2094和出气口2093。通常2093和2094由两个备用螺栓或两个条状盖子封闭。如果有必要，我们可以将单元20连接至空气加热系统，并从单元20内的一个或两个空间中抽出加热的空气。从而中空玻璃式太阳能集热器成为用于产生热/冷的液体和/或空气的多功能单元。在单元20中被加热的空气也可以与外界空气自动循环。当单元加热空间时，被加热的空气的流动方向是上升到子空间外。当单元冷却空间时，冷空气的流动方向则相反。

所述太阳能集热器20的关键点之一具有一些特殊的特征。首先，太阳能吸热体204被插入到中空玻璃201和203的空间内的插槽中。(图2-d未显示插槽)。插槽用于支撑和固定吸热体。至少一个间隔件2081是可拆除的，并供管子2051至2058穿过。从而太阳能吸热体204可被移除以进行更换或回收。取出的吸热体也可再次涂覆。根据本技术，建筑物和中空玻璃的使用寿命可能比太阳能集热器的涂层的使用寿命长得多。本发明公开的特殊设计将确保单元20在建筑物的整个使用寿命时间内都能吸收太阳能热。20的其它运行过程和功能与前述的10类似。

单元10和20可以作为许多种建筑构件被安装在建筑物中。例如它们可作为屋顶被放置在建筑物的顶部。它可以作为墙壁被放置在建筑物的任何地方。我们还可通过使用有网孔的吸热体来使该单元部分地透过阳光。或者吸热体插入到玻璃的空间的一部分中。此时该单元可用作窗户或天空屋顶。通过控制流体的流动方向和速度，该单元可帮助加热空间或冷却空间。该流体可以是气体、液体或它们的组合。所述流体通道可以是布置在吸热体处的流体管子或中空玻璃的空间/子空间。它们还可提供吸收的太阳能热以用于储存或其它用途。由于玻璃和金属制吸热体可被回收以进行二次利用，所以该集热器是可回收的太阳能集热器。作为建筑构件或单元，集热器也收集太阳能热。因此它是一个节能建筑构件。安装了这种构件的建筑物不仅可以利用太阳能来给建筑物供暖，也可以给建筑物降温。

单元10和20可以是与独立的储热箱一起使用的太阳能集热器。它们可以加热水，产生热水。在这种情况下，它是传统的太阳能集热器。需要一套配件。它们从下列一组中选择：太阳能储热箱；支撑元件；一个太阳光反射器；与所述集热器具有热连接的储热箱；可控盖，用于关闭或打开热通道；太阳能烹饪器具；和自动控制系统。他们都在权利要求书中提及。

通过使用所述元件，建筑物的墙壁和屋顶可以非常简单地建造。太阳能集热器和框架材料是屋顶和墙壁的仅有的两个主要组成部分。我们可以在制造工厂生产该单元和框架材料。然后该单元和材料可以被运送到工地用于组装。框架材料由金属、木材、竹子或钢材和混凝土制成。

参见图3-d，它是使用太阳能集热器和建筑构件来给建筑物供暖和降温的示例性建筑物30的示意性侧视图。图3-d中的建筑显示了30的三个面：a是屋顶302，b是面对太阳光的一侧，c是建筑的垂直剖面侧视图。

屋顶a包括3021和3022。3022是普通的中空玻璃，用于形成为建筑提供阳光的天窗。屋顶3021由四个图1-d或图2-d中介绍的中空玻璃式太阳能集热器构成。3023和3024是太阳能吸热体的两条会聚管子。在吸热体中，会聚管子与集成在吸热体中的其它管子之间的角度可以是非正交的。这在图1-d中已介绍过。3023的出口与3024的入口相连接以供流体通过。水箱和/或散热器307和自动控制系统308布置在屋顶302下的空间3071中。307与在图2-c中的215和图3-c中的330相似。307可以是一个大箱或一组小箱。

在b面，303和305是中空玻璃或透明窗口。窗户3011和3012的节能窗帘安装在房间中以根据室内温度来吸收或反射太阳光。304是在图2d中介绍过的中空玻璃式太阳能集热器。306是在图2-b中介绍过的集成了集热和储热的太阳能集热器。平板箱3061填充有储热材料(这里是水)以储存热量。3062是太阳能烹饪器具，其在我们的在先专利申请中公开。3062有3个烹饪室和用于储存太阳能热的封闭/隔热空间。它与3061热连接。在这里，我们有两个大型储热装置307和306(3061加3062)。307在较高的地方。3062在较低的位置。这使热驱动的自循环更容易控制。309是用于一楼的遮篷和用于304的阳光反射器。反射器309将太阳光反射至吸热体304以产生更多的热量。阳光反射器可以设置在任何地方，以收集更多的热量，甚至设置在建筑的后面。303、304、305和306中的每一个均可以包括多个组块并安装在建筑物框架上。

c面是建筑物的垂直剖面侧视图。301是建筑物框架的垂直剖面图。流体管网被布置在框架中，并且是隔热的。该管网由图中的箭头线示出。箭头表示在一个运行模式下的流体流动方向。309、3091-3099的每个箭头也表示管子的截面和回路中的控制阀。会聚管子3041和3061位于框架301中。他们是隔热的。他们还相互连接，并连接流体管网。在这种情况下，该建筑物的热库包含元件307、3061、3062，和3023、3024、3041中的流体通道以及301中的液体管网。c面及其对面的墙壁也可使用中空玻璃式太阳能集热器。集热器中的太阳能吸热体可带或不带流体通道。这种布置是有价值的，因为这两个面的墙壁也可以接收阳光。尤其是在冬天有大雪的区域，中空玻璃式太阳能集热器可以捕捉雪地反射的阳光。设计和选择取决于技术和商业上的比较。

如果采用我们的热驱动液体自循环技术，那么使用太阳能热来供暖和降温的上述建筑可以在没有动力泵的情况下自动运行。我们的在先专利申请介绍了该技术。水箱307和自动控制系统308也可以移至一楼或地下室(如果该建筑有地下室的话)。在这种情况下，热循环需要电动泵。

当阳光310照在建筑30上时，有许多运行情况可手动或自动进行控制。这些情况与图1-c、图2-c和图3-c的描述中所讨论的类似。在这里，我们只讨论两种情况。

1.在炎热的季节：首先，我们打开窗帘3011、3012、3013和3014，以反射阳光，减少进入建筑物的太阳能。其次，我们用冷水灌满箱307和3061。再次，我们打开所有的阀309、3091-3099。阳光310加热304、3061、3021和3062。由3062接收到的热量会留在用于食品烹饪的器具中。烹饪后的余热可用于热水。3041和3061中被加热的水上升，并经过3095、3097、309，进入3023和3024被进一步加热。热水经过3091并停留在307的顶部以供使用。307底部中的冷水经过3099、3092、3096、3093和3094来冷却建筑物和3041和3061。通过继续这个过程，太阳能加热的水被储存在307中。该建筑被降温。

2.在寒冷的季节：首先，我们打开窗帘3011、3012、3013和3014，以收集太阳能热，加热空间。其次，我们减少箱307和3061中充灌的冷水。再次，我们打开所有的阀309、3091-3099。太阳光加热304、3061和3021。3041和3061中被加热的水上升，经过3095、3097、309进入3023和3024被进一步加热。热水经过3091并快速加热3091中的水。在307底部中被加热的水经过3099、3092、3096、3093和3094以给建筑物供暖。然后，水将热量散发到管网中，并进入3041和3061以供再次加热。在3062中接收到的热量用于烹饪、热水或空间加热。多余的太阳能也可以留在307和3061中用于在夜间加热空间。我们也可以关闭所有的阀，让集热器3061和3041将所有吸收的热量用于供暖。在这种情况下，在屋顶上的3023和3024中太阳能加热的空气可以通过所述集热器的空气入口和空气出口自动循环，从而加热空间3071中的空气。(未在此图中显示，请参考图2-d中的2093和2094)。被加热的空气可以被泵送，以加热建筑空间。通过继续这个过程，建筑物由太阳能热连续供暖。

以上是通过控制307所容纳的水来自动给建筑物供暖或降温而不采用除了太阳能热之外的任何其它能量的两个样例。有很多的运行选择。我们可以将箱307移到一楼或地下室(如果有的话)，用泵使水循环。我们可以将太阳能加热系统分成两个或三个子系统并独立地运行每个系统。正如图2d的描述中所提到的，屋顶3021的单元是多功能单元。在冬季，我们可以关闭阀309和3091，从屋顶3021和空间3071抽出太阳能加热的空气用于空间加热。3021的每个集热器都具有连接到所述集热器的子空间的空气入口和空气出口。他们类似于图2-d中的2093和2094，但是没有在图3-d中示出。屋顶3021中的太阳能加热的空气可直接从集热器中泵送出。或者，加热的空气可以自动循环以加热空间3071中用于泵送的空气。我们可以改变阀的设置来获得许多不同的运行情况。我们也可以使用电动泵、控制软件和硬件来自动操作太阳能供暖和降温系统。已经在图2-c、图3-c和本图的描述中讨论了许多情况。此外更多的实例可以被设计和安排出来。

本发明在权利要求书中限定，因此其它的修改对于本领域技术熟练的人员而言将是显而易见的。