高原超低能耗太阳能保温房及其保温方法与流程

本发明涉及智能技术、清洁能源技术等领域，具体的说，是高原超低能耗太阳能保温房及其保温方法。

背景技术

四省藏区是指除西藏自治区以外的青海、四川、云南、甘肃省等四省藏族与其他民族共同聚居的民族自治地方。分为青海藏区、四川藏区、云南藏区、甘肃藏区。

目前西藏及四省藏区农牧民冬天取暖主要依靠柴火、牦牛粪，但因处于高海拔地区，林木资源很有限，且一旦破坏，很难恢复。柴火、牦牛粪燃烧对环境有不同程度的污染，热利用效率低。

西藏及四省藏区的海拔高度皆在1000m以上，其太阳的年均日照时间在2800-3000小时左右，是全世界日照量最多的地区。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计出高原超低能耗太阳能保温房及其保温方法，所述太阳能保温房，通过产能间将太阳能转化为热能，并为待供热室提供热空气，使其在冬天里室内不用燃烧柴火、牛粪等依然能够保障室内温度在15℃以上；所述保温方法，能够在房屋上有机的结合产能间，在气温低的季节能够将产能间所形成的热空气输送至房屋内部，为房屋内部进行供热。

本发明通过下述技术方案实现：高原超低能耗太阳能保温房，包括房屋，在房屋的顶部设置有产能间，所述产能间为墙体、底隔热层和顶层所构成的空腔体，且底隔热层设置在房屋的顶部，顶层设置在底隔热层上方。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述空腔体为梯形状，顶层为斜面且朝南方向，顶层与底隔热层之间的角度呈30-45度。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述墙体为第一斜面墙、后檐墙、第二斜面墙和前檐墙顺次连接所构成的梯形框，在墙体的任意两面墙上分别设置与产能间相连通的出风口和入风口。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述底隔热层采用真空玻璃或中空玻璃。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述产能间通过安装面基层设置在房屋的顶部。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述安装面基层上设置有底支撑梁，且底隔热层设置在底支撑梁上。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述墙体上交错设置有顶斜梁和顶正梁，所述顶层设置在顶斜梁和顶正梁上。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：在所述出风口上通过集能管道连接有风机主机，所述风机主机的出口端通过第一单向阀和热源输送主管连接有分风箱，分风箱的出口端通过入室主管与待供热室相连接，在所述入风口处设置有第二单向阀；优选的，待供热室为房屋内的房间，待供热室亦可以为非设置有产能间的房屋内房间。

进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置结构：所述房屋的地基与地之间设置有隔热层，房屋的主体框架外部设置有隔热层，主体框架内的钢筋外部亦设置有隔热层，所述房屋的墙面采用保温层，所述房屋的门和窗采用保温门和保温窗。

高原超低能耗太阳能保温房的保温方法，包括以下具体步骤：

1）在房屋的顶部设置产能间；

2）将产能间的出风口通过集能管道与风机主机相连接，且同步或异步将分风箱、第一单向阀、热源输送主管、入室主管连通并与待供热室相连接，且在入风口处设置第二单向阀；

3）自然风至入风口进入产能间，且出风口处于关闭状态，阳光照射产能间，产能间内空气进行蓄热，形成热空气；

4）启动风机主机，并打开单向阀，产能间内的热空气输送至待供热室内，向待供热室供热。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明所述太阳能保温房，通过产能间将太阳能转化为热能，并为待供热室提供热空气，使其在冬天里室内不用燃烧柴火、牛粪等，依然能够保障室内温度在15℃以上；所述保温方法，能够在房屋上有机的结合产能间，在气温低的季节能够将产能间所形成的热空气输送至房屋内部，为房屋内部进行供热。

（2）本发明的应用，能够实现在冬天里，高原住房中不用烧柴火、牛粪，室外温度最低的时候，室内温度在15℃以上，所述保温房让人居住舒适，植物生机盎然，居室与自然紧密连接。

（3）本发明的应用推广能够让阳光温暖生活，让阳光滋润生活，阳光改变生活。

（4）本发明的产能间，综合利用建筑的结构、材料、方位朝向等，把太阳的光能转化为热能的空间。产能间朝南方向，角度30-45度之间（根据不同的经纬度确定）设置，能够保证冬至前后太阳的光线更多垂直照射斜面，减少反射与散射。

（5）本发明综合应用断冷、热桥处理技术：建筑所有的钢材都被保温材料包裹，做到不外露，地基与地之间也用挤塑聚苯板隔断，实现断冷、热桥处理。

（6）本发明在应用时，整个供热过程只有风机主机与各种控制开关、温度传感器在消耗能量，其功率大约为65w，每天约工作4-5小时，消耗260-325w的电能。整个冬天约5个月，供暖共消耗39000-48750w的电能，即39-48.75度电，如每度电0.6元，整个冬天因供暖仅需开支23.4-29.25元，每月4.68-5.85元。

附图说明

图1为本发明所述产能间的一种朝向的结构示意图。

图2为本发明所述产能间的另一种朝向的结构示意图。

图3为本发明所述产能间的仰视结构示意图。

图4为本发明所述断冷桥处理（顶斜梁断冷桥处理）结构示意图。

图5为本发明所述产能间的单侧视图（图2正视图）。

图6为本发明所述产能间的立体结构简图。

图7为本发明供暖链路结构连接示意图。

其中，附图中的附图标记分别为：1-第一斜面墙、2-后檐墙、3-第二斜面墙、4-前檐墙、5-顶斜梁、6-顶正梁、7-底隔热层、8-顶层、9-第一出风口、10-第二出风口、11-入风口、12-保温层、13-底支撑梁、14-安装面基层、15-出风口、16-第一单向阀、17-第二单向阀、18-a接口、19-b接口、20-风机主机、21-分风箱、22-待供热室、23-热源输送主管、24-入室主管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

本发明提出了高原超低能耗太阳能保温房，通过产能间将太阳能转化为热能，并为待供热室提供热空气，使其在冬天里室内不用燃烧柴火、牛粪等，依然能够保障室内温度在15℃以上，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：包括房屋，在房屋的顶部设置有产能间，所述产能间为墙体、底隔热层7和顶层8所构成的空腔体，且底隔热层7设置在房屋的顶部，顶层8设置在底隔热层7上方。

在设置时，作为优选的设置方案，太阳能保温房包括房屋、产能间及供暖链路结构，产能间优选的设置在房屋的顶部，亦可不设置在房屋顶部而采用单独的位置设置；但为达到美观效果，并合理的进行空间利用，优选的将产能间直接设置在房屋的顶部；房屋可以为一般的砖墙结构、亦可以采用钢梁框架结构，为提升藏区观光效果，优选的房屋采用钢梁框架结构。

其中产能间，作为优选的设置方案，其主要有以下几部分组成：设置在房屋顶部的底隔热层7，设置在底隔热层7上方的顶层8，在底隔热层7与顶层8之间设置墙体，或采用墙体对底隔热层7和顶层8进行包夹设置，但墙体、底隔热层7和顶层8三者之间不限于以上两种设置方式，只要其三者之间能够形成空腔体的任意设置方式都可。

在使用时，产能间通过供暖链路结构与房屋内的房间或待供暖的房间进行连通，白天时，阳光从产能间的顶层8照射进去，产能间内的空气被加热，并蓄热，白天（优选的在10:00-18:00）时，产能间内的热空气被供暖链路结构输送至房屋内的房间或待供暖的房间为其进行供热，由于整个房屋采用断冷、热桥处理，能够起到很好的保暖作用，所以房间内的温度下降很慢。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步的优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：所述空腔体为梯形状，顶层8为斜面且朝南方向，顶层8与底隔热层7之间的角度呈30-45度。

作为优选的设置方案，空腔体结构的产能间采用梯形状设置结构，且将顶层8作为梯形状的斜面，优选的将产能间朝南方向设置（但不限于此），使得阳光能够更长时间的照射在产能间上，并且将顶层8与底隔热层7之间的角度呈30-45度（具体的根据不同的经纬度来确定）设置（但不限于此），以保证冬至前后太阳的光线更多垂直照射斜面，减少反射与散射。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：所述墙体为第一斜面墙1、后檐墙2、第二斜面墙3和前檐墙4顺次连接所构成的梯形框，在后檐墙2上设置有与产能间相连通的出风口15，在前檐墙4上设置有与产能间相连通的入风口11。

作为优选的设置方案，产能间的墙体由第一斜面墙1、后檐墙2、第二斜面墙3和前檐墙4构成，且墙体皆采用保温材料构成，优选的后檐墙2的高度大于前檐墙4的高度，使得后檐墙2与前檐墙4之间所形成的顶面形成一个斜坡面，并在该斜坡面上设置顶层8，后檐墙2与前檐墙4的两端分别设置第一斜面墙1和第二斜面墙3，使得第一斜面墙1、后檐墙2、第二斜面墙3和前檐墙4共同构成一个梯形框结构，在墙体的任意两面墙上分别设置出风口15和入风口11，优选的出风口15和入风口11设置在墙体上相对的两面墙上，进一步优选的将出风口15和入风口11分别设置在后檐墙2和前檐墙4（此方案为本发明附图所展示方案），或设置在前檐墙4和后檐墙2；其中出风口15可以为1个也可以为2个（即附图所展示方案，分别为第一出风口9、第二出风口10），但不限于此；出风口15和入风口11的设置，能够避免当将产能间内的热空气输出时，无空气进入产能间而形成负压。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：所述底隔热层7采用真空玻璃或中空玻璃。

作为优选的设置方案，在设置时，产能间的底隔热层7采用真空玻璃或中空玻璃，顶层8采用钢化玻璃，当产能间作为钢梁框架结构的屋顶时，采用真空玻璃或中空玻璃作为底隔热层7，钢化玻璃作为顶层8，两者配合墙体，不仅能够有效蓄热，还能透光，而且能够起到环境美化的点缀作用。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：所述产能间通过安装面基层14设置在房屋的顶部。

作为优选的设置方案，在产能间与房屋之间通过安装面基层14进行桥接，且安装面基层14优选的为框体结构，使得其不会影响室内人员从产能间向外观看或外部人员通过产能间的底隔热层7和顶层8向室内观看，但安装面基层14亦可以不为框体结构，而采用板结构，优选的安装面基层14采用隔热保温材料进行整体包裹，从而能够达到断冷、热桥处理的效果。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：在所述安装面基层14上设置有底支撑梁13，且底隔热层7设置在底支撑梁13上。

作为优选的设置方案，便于将底隔热层7更加稳固、安全的设置在安装面基层14上，使得整个产能间的强度得到有效保障，设置时，在安装面基层14上设置底支撑梁13，而后在底支撑梁13上安装设置底隔热层7，底隔热层7优选的通过螺栓件固定在底支撑梁13上，底支撑梁13亦优选的通过螺栓件设置在安装面基层14上，底支撑梁13优选采用工字钢；但该技术方案亦不限于此，只要能够有效保障产能间强度的各种安装方式及底支撑梁13选材皆可使用在本发明中。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：在所述墙体上交错设置有顶斜梁5和顶正梁6，所述顶层8设置在顶斜梁5和顶正梁6上。

作为优选的设置方案，为提高产能间的强度，在进行顶层8设置时，通过交错设置的顶斜梁5和顶正梁6将顶层8安装固定在墙体上，设置时，顶正梁6分别架设在第一斜面墙1和第二斜面墙3上，顶斜梁5分别架设在后檐墙2和前檐墙4上，且顶正梁6和顶斜梁5两者之间呈正十字交错或斜十字交错；在设置时，顶正梁6、顶斜梁5与墙体之间，顶正梁6、顶斜梁5与顶层之间优选的采用螺栓件固定，顶正梁6、顶斜梁5优选采用工字钢，但不限于此，只要能够有效保障产能间强度的各种安装方式及顶正梁6、顶斜梁5选材皆可使用在本发明中

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：在所述出风口15上通过集能管道连接有风机主机20，所述风机主机20的出口端通过第一单向阀16和热源输送主管23连接有分风箱21，分风箱21的出口端通过入室主管24与待供热室22相连接，在所述入风口11处设置有第二单向阀17；优选的，待供热室22为房屋内的房间，待供热室22亦可以为非设置有产能间的房屋内房间。

作为优选的设置方案，供暖链路结构包括风机主机20、第一单向阀（热风止回阀）16、集能管道、热源输送主管23、分风箱21及入室主管24，风机主机20的进风口（a接口18和b接口19）通过集能管道与产能间的出风口15（第一出风口9、第二出风口10）相连接，优选的，a接口18与第一出风口9相连接，b接口19与第二出风口10相连接，优选的采用pe保温环保管等能够尽量避免热流失的管材。

在风机主机20的出口端通过热源输送主管23连接分风箱21的进口端，且在热源输送主管23上设置第一单向阀16，优选的，热源输送主管23采用pe保温环保管等能够尽量避免热流失的管材；第一单向阀16的设置，在此起到热止回阀的作用，避免阴雨天或夜间时，热气倒流到产能间，通过玻璃散热。

在分风箱21的出口端连接入室主管24，且入室主管24的另一端与待供热室22相连接；优选的，待供热室22为房屋内的房间，待供热室22亦可以为非设置有产能间的房屋内房间优选的，在设置时，入室主管24根据所要待供热室22的多寡来进行设定，在实施时优选的设置方案为分风箱21采用四出口分风箱，及能够连接4根入室主管24，为4个待供热室22进行供热。

同时，在入风口11处还设置作为自然风止回阀使用的第二单向阀17，自然风止回阀能够避免白天风机不工作时产能间的热气流失到室外，在夜间时，避免冷气进入产能间。

优选的，入室主管24靠房屋墙角下落至离地0.75米，在入室主管24的管道的末端安有风口，通过风口向待供热室22供热。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1~7所示，特别采用下述设置结构：所述房屋的地基与地之间设置有隔热层（即地基与地之间采用挤塑聚苯板隔断），房屋的主体框架外部设置有隔热层（即在主体框架的外部包裹具有隔热、保温效果的材料），主体框架内的钢筋外部亦设置有隔热层（即在主体框架内的钢筋外部包裹具有隔热、保温效果的材料），所述房屋的墙面采用保温层（即在墙面外部包裹具有隔热、保温效果的材料），所述房屋的门和窗采用保温门和保温窗。

作为优选的设置方案，所述房屋，当为普通钢筋混凝土结构时，其主体框架采用保温材料包裹进行断冷、热桥处理，其墙结构的外层亦采用保温材料包裹或直接采用保温墙（由无机类矿物质粉、改性石墨、气凝胶等组成），其地基与地之间采用挤塑聚苯板隔断（优选的下挖0.5米深设置），实现断冷、热桥处理，门优选采用实木门，窗优选采用真空玻璃或中空保温玻璃；所述房屋当为钢梁框架结构时，钢梁框架通过包裹具有隔热、保温效果的材料进行断冷、热桥处理，墙幕采用真空玻璃或中空保温玻璃，门和窗采用保温门和保温窗。

实施例10：

高原超低能耗太阳能保温房的保温方法，能够在房屋上有机的结合产能间，在气温低的季节能够将产能间所形成的热空气输送至房屋内部，为房屋内部进行供热，如图1~7所示，包括以下具体步骤：

1）在房屋的顶部设置产能间；

2）将产能间的出风口15通过集能管道与风机主机20相连接，且同步或异步将分风箱21、第一单向阀16、热源输送主管23、入室主管24连通并与待供热室22相连接，且在入风口11处设置第二单向阀17；

3）自然风至入风口11进入产能间，且出风口15处于关闭状态，阳光照射产能间，产能间内空气进行蓄热，形成热空气；

4）启动风机主机20，并打开单向阀，产能间内的热空气输送至待供热室22内，向待供热室22供热。

作为优选的设置方案，风机主机20选用至少带一个时控开关功能，两个温控开关功能的风机设备，其中一个时控开关功能的开关定义为风机工作时间控制开关，两个温控开光功能的开关分别定义为风机温控开关和产能间温控开关，在具体使用时，在待供热室22内、产能间内分别设置温度传感器，待供热室22内的温度传感器与风机主机20相连接，为风机温控开关提供启/停信号；产能间内的温度传感器与风机主机20相连接，为产能间温控开关提供启/停信号；在设置时，将风机温控开关、风机工作时间控制开关和产能间温控开关进行串联连接，市电通过相互串联的风机温控开关、风机工作时间控制开关和产能间温控开关与风机主机20连接，实现风机主机20的供电通断，其中风机温控开关、风机工作时间控制开关和产能间温控开关三者之间的串联关系为任意设置。

在使用时，为起到节能、高效的供热，避免热源浪费，只有当三个开关皆闭合时产能间内的热源才会供应到待供热室22内。

设置时，风机温控开关的闭合或/和断开的优选实施条件为：当检测到待供热室22内温度低于23℃时，风机温控开关闭合，当检测到待供热室22内温度高于28℃时，风机温控开关断开，但以上的温度预定方案并非唯一，使用者可以根据实际需要进行组合设置。

设置时，风机工作时间控制开关的闭合或/和断开的优选实施条件为：在10：00~18：00时间段内风机工作时间控制开关处于闭合状态，其余时间段皆处于断开状态，但以上的时间段预定方案并非唯一，使用者可以根据实际需要进行组合设置。

设置时，产能间温控开关的闭合或/和断开的优选实施条件为：当检测到产能间内温度高于于40℃时，产能间温控开关闭合，当检测到产能间内温度低于于40℃时，产能间温控开关断开，但以上的温度预定方案并非唯一，使用者可以根据实际需要进行组合设置。

本发明所述保温房建于海拔1000米以上，通过建筑的结构、材料、设备等把太阳的光能转化成热能（产能），并储存下来（储能），满足人居住的需要，达到舒适性（用能）。

通过白天保温房吸收、储存太阳的热量，保证第二天早上7-9点，室内的温度15℃左右。靠太阳的能量实现供热。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。