專利名稱：隔板式液體雙向熱二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釆暖季節(jié)(冬季和冬季兩頭的部分過度季節(jié))利用太陽能釆 暖、冷卻季節(jié)(夏季和夏季兩頭的部分過度季節(jié))利用外界環(huán)境冷源冷卻的可再 生能源有效利用裝置，屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在全球能源緊張、環(huán)境惡化的形勢下，建筑采暖、空調(diào)節(jié)能已成為節(jié)約能源、 控制氣候變化的重要議題。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，建筑運(yùn)行能耗一般占社會總能耗 的l/3以上。據(jù)保守數(shù)據(jù)，我國現(xiàn)在民用建筑運(yùn)行能耗約占社會總能耗的1/4。隨 著人民生活水平的提高，建筑運(yùn)行能耗的比重將進(jìn)一步增長。由于采暖、空調(diào)能 耗是社會總能耗的大戶，也是溫室氣體C02產(chǎn)生的大戶，可再生能源在該領(lǐng)域中 的開發(fā)利用引起高度重視。采暖季節(jié)利用太陽能采暖，冷卻季節(jié)夜晚利用外界空氣環(huán)境和夭空輻射環(huán)境 等冷源對建筑進(jìn)行冷卻，是可再生能源利用的有效途徑。人們已經(jīng)研究出了利用 太陽能釆暖的液體熱二極管和利用外界環(huán)境冷源進(jìn)行冷卻的熱管式熱二極管?，F(xiàn)有熱二極管存在兩個主要缺點(diǎn)。 一是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這意味著加工比較困 難，初投資比較高。二是長年只允許傳熱沿一個方向運(yùn)行，也就是說，只有一種 功能或者只用于采暖季節(jié)太陽能被動式采暖，冷卻季節(jié)不運(yùn)行；或者只用于冷 卻季節(jié)被動式冷卻，采暖季節(jié)不運(yùn)行；二者不能兼顧。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明根據(jù)有效利用太陽能采暖和外界環(huán)境冷源冷卻，提高建筑能效的需要 針對現(xiàn)有熱二極管存在的主要問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且具有采暖、冷卻雙重 功能的隔板式液體雙向熱二極管。本發(fā)明由儲液箱殼體、隔熱保溫板、控制葉片、以及透明蓋等組成。儲液箱 殼體中充滿液體。置于儲液箱殼體中的隔熱保溫板把儲液箱分成外層和內(nèi)層。隔 熱保溫板的底部與儲液箱殼體的底部具有一定距離，形成下通道。隔熱保溫板的 頂部與儲液箱殼體的頂部具有一定距離，形成上通道。位于上通道處設(shè)有控制葉片；控制葉片的大小能使其在需要時完全關(guān)閉上通道；控制葉片可繞自身頂部旋 轉(zhuǎn)，且具有位置可調(diào)裝置，使其采暖季節(jié)在內(nèi)層一側(cè)，冷卻季節(jié)在外層一側(cè)；儲 液箱外側(cè)有透明蓋，透明蓋與儲液箱殼體不接觸。所述的透明蓋可移動，裝卸靈活，或者開閉靈活，以便在采暖季節(jié)裝上或關(guān) 閉，冷卻季節(jié)卸下或打開。 一種較好的打開方式是推拉，類似于推拉窗。當(dāng)透明 蓋裝上或關(guān)閉時，透明蓋與儲液箱殼體之間形成薄封閉空間，即封閉的空氣薄層。 形成該薄封閉空間的目的是，在釆暖季節(jié)增加從儲液箱到外界環(huán)境之間的熱阻， 以便降低儲液箱向外界的熱損失。因此，該空氣薄層的厚度應(yīng)以其具有較優(yōu)熱阻 為宜。所述的透明蓋可以只有單層透明體，類似于單層窗。所述透明蓋也可以由兩 層或三層透明體制成，相鄰兩個透明體之間不接觸，形成薄空氣層，類似于雙層 窗或三層窗。透明體的常用材料是玻璃。所述的液體可以是水，也可以是其它液體，例如某種防凍液。所述的隔熱保溫板由導(dǎo)熱系數(shù)很小的絕熱材料制成，具有足夠的熱阻，以起 到保溫隔熱作用。因其置于儲液箱的液體中，隔熱保溫板的絕熱材料應(yīng)進(jìn)行防液 體滲透保護(hù)，例如用金屬薄片密封包裝，且該金屬材料不易銹蝕。液體滲透會降 低隔熱保溫板的保溫隔熱效果。所述的控制葉片以略大于上通道為宜，既能在需要時完全關(guān)閉上通道，又不 要有過多的裕度。葉片材料應(yīng)是輕質(zhì)材料。因為葉片的重量會造成流動阻力。本發(fā)明是一種具有采暖季節(jié)(冬季和冬季兩頭的部分過度季節(jié))利用太陽能 釆暖、冷卻季節(jié)(夏季和夏季兩頭的部分過度季節(jié))利用外界環(huán)境冷源冷卻雙重 功能的可再生能源有效利用裝置，并且結(jié)構(gòu)簡單。它克服了現(xiàn)有熱二極管功能單 一、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的缺點(diǎn)，在建筑節(jié)能領(lǐng)域具有潛在的推廣應(yīng)用優(yōu)勢。


圖1是一種隔板式液體雙向熱二極管的采暖模式示意圖。 圖2是一種隔板式液體雙向熱二極管的冷卻模式示意圖。 圖中標(biāo)號名稱1.儲液箱殼體，2.隔熱保溫板，3.控制葉片，4.透明蓋， 5.外層，6.內(nèi)層，7.下通道，8.上通道。
具體實施方式
如圖l-2所示，本發(fā)明由儲液箱殼體l、隔熱保溫板2、控制葉片3、以及透 明蓋4等組成；隔熱保溫板2把儲液箱分成外層5和內(nèi)層6;隔熱保溫板2的底 部與儲液箱殼體l的底部具有一定距離，形成下通道7;隔熱保溫板2的頂部與 儲液箱殼體l的頂部具有一定距離，形成上通道8。所述的上、下通道的高度應(yīng) 盡量小，但要滿足在需要時內(nèi)外兩個液體層能有效進(jìn)行對流。上通道8的高度為 5-20mm，略大于下通道7的高度，因為控制葉片3使上通道8的有效流通面積 有所減小。所迷的外層5，其厚度比內(nèi)層6的厚度要小許多。例如，當(dāng)水箱高度 為1000隨、厚度為400mm時，外層5的厚度在50 mm左右，內(nèi)層6的厚度在300 咖左右。本發(fā)明的運(yùn)行模式包括釆暖模式和冷卻模式。 (1)采暖模式結(jié)合圖1說明。采暖季節(jié)，透明蓋4裝上(對于可裝卸情況)或關(guān)閉(對于 可開閉情況)，控制葉片3在內(nèi)層6—側(cè)。日照階段，太陽輻射通過透明蓋4照 射在儲液箱殼體l的外側(cè)面。儲液箱殼體l的外側(cè)面吸收太陽能，并將其傳入外 層5,加熱其中的液體。當(dāng)外層5中的液體溫度高于內(nèi)層6中的液體溫度時，該 溫度差使外層5與內(nèi)層6之間產(chǎn)生壓頭，即外層5中的壓力高于內(nèi)層6中的壓力。 該壓頭推動控制葉片3向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，打開上通道8，從而使外層5、上通道8、內(nèi) 層6和下通道7組成對流循環(huán)回路。外層5中的溫度較高的熱液體通過上通道8 流入內(nèi)層6,內(nèi)層6中的溫度較低的冷液體通過下通道7對流到外層5,如此循環(huán)，把太陽熱能傳入內(nèi)層6，用作房間釆暖。透明蓋4以及透明蓋4與儲液箱 殼體1之間的空氣薄層能起到保溫作用，使得照射在儲液箱殼體1外側(cè)面的太陽 能較多的進(jìn)入外層5。陰雨天和夜間，由于通過透明蓋4失熱，外層5中的液體溫度降低。當(dāng)外層 5中的液體溫度低于內(nèi)層6中的液體溫度時，該溫度差使外層5與內(nèi)層6之間產(chǎn) 生反壓頭，即內(nèi)層6中的壓力高于外層5中的壓力。該反壓頭推動控制葉片3 關(guān)閉上通道8，隔斷內(nèi)外層之間的對流回路，使內(nèi)外層之間沒有對流換熱。又因 為隔熱保溫板2具有足夠的熱阻，起到保溫隔熱作用，所以內(nèi)外層之間通過隔熱 保溫板2的傳熱很小。這樣，儲存在內(nèi)層6的太陽能能較多的傳入室內(nèi)，用于采 暖。綜合作用，本發(fā)明在釆暖季節(jié)只允許熱量從外層5向內(nèi)層6傳輸，而不允許熱 量從內(nèi)層6傳入外層5。(2)冷卻模式結(jié)合圖2說明。冷卻季節(jié)，對于可開閉透明蓋情況，透明蓋4打開；對于可 裝卸透明蓋情況，透明蓋4卸下。通過控制葉片3的位置控制裝置，把控制葉片 3移到外層5 —側(cè)。夜晚，室外空氣溫度降低，天空輻射的作用使外墻壁感受到的室外環(huán)境溫度 比室外空氣溫度更低。例如，隔板式液體雙向熱二極管作為房屋的墻體，其感受 到的室外環(huán)境溫度比室外空氣溫度要低2~3°C。這樣，在夜晚，隔板式液體雙 向熱二極管向外界散熱，外層5中的液體被冷卻，溫度降低。當(dāng)外層5中的液體 溫度低于內(nèi)層6中的液體溫度時，該溫度差使內(nèi)層6與外層5之間產(chǎn)生壓頭，即 內(nèi)層6的壓力高于外層5的壓力。該壓頭推動控制葉片3向外偏轉(zhuǎn)，打開上通道 8,從而使內(nèi)層6、上通道8、外層5和下通道7組成對流循環(huán)回路。內(nèi)層6中的 熱流體通過上通道8流入外層5,外層5中的冷流體通過下通道7對流到內(nèi)層6, 如此循環(huán)，帶走室內(nèi)熱量，從而提高房間舒適性或降低房屋冷負(fù)荷。白天，當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)溫度時，外層5的液體溫度高于內(nèi)層6的液體溫 度，該溫度差使內(nèi)層6與外層5之間產(chǎn)生反壓頭，即外層5的壓力高于內(nèi)層6 的壓力。該反壓頭使控制葉片3關(guān)閉上通道8，隔斷內(nèi)外層之間的對流回路，使 內(nèi)外層之間沒有對流換熱。又因為隔熱保溫板2具有足夠的熱阻，起到隔熱作用， 所以內(nèi)外層之間通過隔熱保溫板2的傳熱很小。綜合作用，在冷卻季節(jié)，本發(fā)明只允許熱量從內(nèi)層6向外層5傳輸，而不允許 熱量從外層5流入內(nèi)層6。
權(quán)利要求
1、一種隔板式液體雙向熱二極管，其儲液箱殼體(1)中充滿液體；置于儲液箱殼體(1)中的隔熱保溫板(2)把儲液箱分成外層(5)和內(nèi)層(6)；隔熱保溫板(2)的底部與儲液箱殼體(1)的底部具有一定距離，形成下通道(7)；隔熱保溫板(2)的頂部與儲液箱殼體(1)的頂部具有一定距離，形成上通道(8)；其特征在于位于上通道(8)處設(shè)有控制葉片(3)；控制葉片(3)的大小至少能使其在需要時完全關(guān)閉上通道(8)；控制葉片(3)可繞自身頂部旋轉(zhuǎn)，且具有位置可調(diào)裝置，使其采暖季節(jié)在內(nèi)層(6)一側(cè)，冷卻季節(jié)在外層(5)一側(cè)；儲液箱外側(cè)還有透明蓋(4)，且透明蓋(4)在采暖季節(jié)裝上或關(guān)閉使透明蓋(4)與儲液箱殼體(1)之間形成封閉的薄空氣層，在冷卻季節(jié)卸下或打開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔板式液體雙向熱二極管，其特征在于:所述 透明蓋(4)為單層透明體，或兩層或三層透明體制成；當(dāng)由兩層或三層透明體 制成時，相鄰兩個透明體之間不接觸，形成薄空氣層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隔板式液體雙向熱二極管，其特征在于 所述透明蓋(4)的透明體是玻璃。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隔板式液體雙向熱二極管，其特征在于 所述的液體是水或某種防凍液。
全文摘要
一種隔板式液體雙向熱二極管，屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由儲液箱殼體(1)、隔熱保溫板(2)、控制葉片(3)、以及透明蓋(4)等組成。隔熱保溫板(2)位于儲液箱中，把儲液箱分成內(nèi)外兩個液體層。隔熱保溫板(2)頂部和底部各具有一個狹長流道?？刂迫~片(3)能在需要時完全封閉上流道(8)，隔熱保溫板(2)具有很好的隔熱作用。本發(fā)明只允許傳熱按希望的方向進(jìn)行，對于不希望的傳熱方向具有隔熱作用?？刂迫~片(3)位置可調(diào)，使其在采暖季節(jié)和冷卻季節(jié)處于不同的位置。與傳統(tǒng)熱二極管相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，具有采暖季節(jié)利用太陽能采暖、冷卻季節(jié)利用外界環(huán)境冷源冷卻的雙重功能。
文檔編號F24F5/00GK101216204SQ20081001914
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者夏璐璐, 戴秋敏, 方賢德, 楊婷婷 申請人:南京航空航天大學(xué)