(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910280347.9
(22)申请日 2019.04.09
(71)申请人 鲁东大学
地址 264000 山东省烟台市芝罘区红旗中
路184号
(72)发明人 夏利江 蘧兴源 曲航 宋旭
赵媛媛 武洪强 张淑荣 刘启一
(74)专利代理机构 青岛发思特专利商标代理有
限公司 37212
代理人 董宝锞
(51)Int.Cl.
E04D 13/00(2006.01)
E03B 3/02(2006.01)
H02S 20/30(2014.01)
F24F 7/02(2006.01)
E04D 13/18(2018.01)
(54)发明名称冬暖夏凉屋顶节能装置(57)摘要本发明涉及一种冬暖夏凉屋顶节能装置，其属于节能房屋建造技术领域。包括屋顶，屋顶上设有冬暖夏凉装置，冬暖夏凉装置包括遮阳板和节流板，遮阳板呈伞状设在屋顶的正上方，所述遮阳板的中心固定有固定杆，固定杆的底端固定在屋顶上，所述节流板的上端固定在屋顶的边缘，节流板的下端远离房屋的侧壁向外张开，所述屋顶的边缘上侧还设有折流板，所述屋顶的右侧还开有出气口，所述出气口的两侧分别连接折流板。本发明的有益效果是：通过角度调整 高效利用太阳能，利用节流效应和烟囱效应提高通风散热效果；冬夏两用，夏季屋顶高效遮阳通风降温，冬季屋顶采用聚热仓保温，产品结构简单、安装方便、价格低廉，可间接减少碳排放，改善环境 质量。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 110107033 A 2019.08.09
C N 110107033
A
1.一种冬暖夏凉屋顶节能装置，包括屋顶(1)，其特征在于：所述屋顶(1)上设有冬暖夏凉装置，所述冬暖夏凉装置包括遮阳板(2)和节流板(3)，所述遮阳板(2)呈伞状设在屋顶
(1)的正上方，所述遮阳板(2)的中心固定有固定杆(4)，所述固定杆(4)的底端固定在屋顶
(1)上，所述节流板(3)的上端固定在屋顶(1)的边缘，所述节流板(3)的下端远离房屋的侧壁向外张开，所述屋顶(1)的边缘上侧还设有折流板(5)，所述屋顶(1)的右侧还开有出气口
(6)，所述出气口(6)的两侧分别连接折流板(5)。
2.根据权利要求1所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述屋顶(1)的上端还设有蓄水池(7)，所述遮阳板(2)外侧边缘的垂直线设在蓄水池(7)的内部。
3.根据权利要求1所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述固定杆(4)上还设有移动块(8)，所述移动块(8)与遮阳板(2)之间设有支撑架(9)。
4.根据权利要求3所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述移动块(8)上设有电机(10)，所述电机(10)的右侧连接有齿轮(11)，所述固定杆(4)上设有可与齿轮(11)相啮合的齿槽(12)。
5.根据权利要求4所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述电机(10)采用西门子1FK7042-5AF71-1EH0-Z。
6.根据权利要求1所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述折流板(5)的下端可绕屋顶(1)边缘旋转。
7.根据权利要求1所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述遮阳板(2)上侧还设有太阳能电池板(13)。 8.根据权利要求1所述的冬暖夏凉屋顶节能装置，其特征在于：所述遮阳板(2)采用吸热材料。
权 利 要 求 书1/1页CN 110107033 A
冬暖夏凉屋顶节能装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种冬暖夏凉屋顶节能装置，其属于节能房屋建造技术领域。
背景技术
[0002]我国建筑能耗约占社会能耗的1/5，且逐年增大。屋顶是影响建筑能耗的重要因素，也是当前建筑节能的薄弱环节，建筑顶层通常出现夏热冬冷的问题。现有建筑屋顶结构在设计中一般仅考虑保温和防水性，只能在保温材料和防水材料上提高标准才能保障提高节能的目的，部分新建建筑顶部铺设太阳能电池板，但对太阳能的利用率较小。
发明内容
[0003]本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种冬暖夏凉屋顶节能装置。[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]一种冬暖夏凉屋顶节能装置，包括屋顶，所述屋顶上设有冬暖夏凉装置，所述冬暖夏凉装置包括遮阳板和节流板，所述遮阳板呈伞状设在屋顶的正上方，所述遮阳板的中心固定有固定杆，所述固定杆的底端固定在屋顶上，所述节流板的上端固定在屋顶的边缘，所述节流板的下端远离房屋的侧壁向外张开，所述屋顶的边缘上侧还设有折流板，所述屋顶的右侧还开有出气口，所述出气口的两侧分别连接折
流板。
[0006]优选地，所述屋顶的上端还设有蓄水池，所述遮阳板外侧边缘的垂直线设在蓄水池的内部。
[0007]优选地，所述固定杆上还设有移动块，所述移动块与遮阳板之间设有支撑架。[0008]优选地，所述移动块上设有电机，所述电机的右侧连接有齿轮，所述固定杆上设有可与齿轮相啮合的齿槽，用来调节遮阳板的角度。
[0009]优选地，所述电机采用西门子1FK7042-5AF71-1EH0-Z。
[0010]优选地，所述折流板的下端可绕屋顶边缘旋转。
[0011]优选地，所述遮阳板上侧还设有太阳能电池板。
[0012]优选地，所述遮阳板采用吸热材料。
[0013]优选地，所述折流板为V形结构，可有效防止下雨时雨水渗入。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是：遮阳板采用伞骨结构，可调节太阳能电池板的角度，效率高，更环保；烟囱效应通风，加强室内散热，屋顶配有集水装置，降低屋顶空气温度，增加屋顶散热；
冬夏两用，夏季屋顶高效遮阳通风降温，冬季屋顶采用聚热仓保温；产品结构简单、安装方便、价格低廉同时节能效果显著，可间接减少碳排放，改善环境质量。
附图说明
[0015]图1为本发明夏季散热的结构示意图。
[0016]图2为本发明冬季聚热的结构示意图。
[0017]图3为本发明的结构示意图。
[0018]在图中，1、屋顶；2、遮阳板；3、节流板；4、固定杆；5、折流板；6、出气口；7、蓄水池；
8、移动块；9、支撑架；10、电机；11、齿轮；12、齿槽；13、太阳能电池板。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0020]一种冬暖夏凉屋顶节能装置，包括屋顶1，所述屋顶1上设有冬暖夏凉装置，所述冬暖夏凉装置包
括遮阳板2和节流板3，所述遮阳板2呈伞状设在屋顶1的正上方，所述遮阳板2的中心固定有固定杆4，所述固定杆4的底端固定在屋顶1上，所述节流板3的上端固定在屋顶1的边缘，所述节流板3的下端远离房屋的侧壁向外张开，所述屋顶1的边缘上侧还设有折流板5，所述屋顶1的右侧还开有出气口6，所述出气口6的两侧分别连接折流板5。
[0021]所述屋顶1的上端还设有蓄水池7，所述遮阳板2外侧边缘的垂直线设在蓄水池7的内部。
[0022]所述固定杆4上还设有移动块8，所述移动块8与遮阳板2之间设有支撑架9。[0023]所述移动块8上设有电机10，所述电机10的右侧连接有齿轮11，所述固定杆4上设有可与齿轮11相啮合的齿槽12。
[0024]所述电机10采用西门子1FK7042-5AF71-1EH0-Z。
[0025]所述折流板5的下端可绕屋顶1边缘旋转。
[0026]所述遮阳板2上侧还设有太阳能电池板13。
[0027]所述遮阳板2采用吸热材料。
[0028]所述折流板5为V形结构。
[0029]实施例1
[0030]夏季散热时，屋顶1上的遮阳板2可以吸收一部分热量，以降低室内温度，下雨时将雨水收集至蓄水池7内，晴天时，雨水蒸发可带走屋顶1的部分热量，且水的散热速速慢，可减少室内早晚温差；风从节流板3的上侧吹入，从遮阳板2与折流板5之间吹出，利用空气的流动增加散热，且出气口6连接的折流板5形成了一个烟囱状，大大提升了室内空气的流通，从多个方面降低室内温度，散热效果好。
[0031]冬季时，折流板5向内旋转与遮阳板2接触，室内的热气上升汇聚遮阳板2内，可降低热气流失速度，且遮阳板2可阻隔外部冷空气的进入，对房屋进行有效保温，可提高温度4～5摄氏度。
[0032]通过电机10的工作可以带动齿轮11旋转，从而使移动块8上下移动，从而调节遮阳板2上太阳能电池板13的角度，最大限度的将太阳能转化为电能，相比传统的太阳能电池板13可将发电量提高18％～20％。
[0033]实施例2
[0034]遮阳板2的调节范围根据当地太阳高度角在一年中的变化确定。
[0035]太阳高度角用h来表示，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理纬度用φ表示，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式：
[0036]sin H＝sinφsinδ+sinφcosδcos t
[0037]日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的，日出日落时角度都为0度，正午时太阳高度角最大，正午时时角为0，以上公式可以简化为：
[0038]sin H＝sinφsinδ+cosφcosδ
[0039]其中，H表示正午太阳高度角。
[0040]由两角和与差的三角函数公式，可得
[0041]sin H＝cos(φ－δ)
[0042]而太阳赤纬δ又称赤纬角，是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角。赤纬角以年为周期，在+23°26′与-23°26′的范围内移动，成为季节的标志。每年6月21日或22日赤纬达到最大值+23°26′称为夏至，该日中午太阳位于地球北回归线正上空，是北半球日照时间最长、南半球日照时间最短的一天。随后赤纬角逐渐减少至9月21日或22日等于零时全球的昼夜时间均相等为秋分。至12月21日或22日赤纬减至最小值-23°26′为冬至，此时阳光斜射北半球，昼短夜长而南半球则相反。当赤纬角又回到零度时为春分即3月21日或22日，如此周而复始形成四季。因赤纬值日变化很小，一年内任何一天的赤纬角δ可用下式计算：
[0043]δ＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ+0.3656cos2θ+0.0201cos3θ
[0044]式中θ称日角，即θ＝2πt/365.2422，
[0045]这里t又由两部分组成，即t＝N－N0。
[0046]式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为366，等等。
[0047]N0＝79.6764+0.2422×(年份－1985)－int[(年份－1985)/4]
[0048]所以根据装置安装地点不同，伞骨调节范围也随之变化，综合北半球大多数人类居住区，伞骨调节的范围定为0°-75°
[0049]实施例3
[0050]烟台地区：纬度37°52＇经度121°39＇
[0051]A＝太阳高度角＝90－纬度差w
[0052]纬度差w＝所在地纬度w1－太阳直射地纬度w2
[0053]w1 w2异半球为+同伴球为－烟台地区不同时期遮阳板2的开合角度:
[0054]春分，秋分：A＝90°-w
[0055]W＝(w1－w2)＝37°52＇
[0056]A＝52°.08＇
[0057]夏至：A＝90°－w
[0058]W＝37°.52＇-23°.26＇＝14°.26＇
[0059]A＝75°.34＇
[0060]冬至：A＝90°－w
[0061]W＝37°.52+23°.26＇＝61°.18＇
[0062]A＝90°－61°.18＇＝28°.42＇
[0063]夏季时：a＝75°.34＇≈75°遮阳板2呈水平30度。
[0064]冬季时：a＝28°.42＇≈28°遮阳板2呈水平60度。
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