一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面制造技术

本发明专利技术公开了一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面，涉及环保建筑的技术领域，包括建筑屋面板，顶部设置有空气间层，空气间层内铺设有降温管，空气间层两侧留有洞口，顶部设置有混凝土底板，混凝土底板顶部设置有保温层，保温层顶部设置有混凝土找平层，混凝土找平层顶部设置有防水层，防水层上方设置有蓄水层，蓄水层上方设置有种植层，种植层一侧留有排水沟，排水沟内留有排水孔，排水孔内设置有排水管，并通过T字型水管连接配件与降温管接通。本发明专利技术在夏季有自动水冷的功能，水冷用水为雨水，与开放空气间层的热交换性能联合作用；在冬季，密闭的空气间层与保温层起到双重保温的作用，能有效降低建筑能耗，从而降低建筑碳排放，起到环保的效果。起到环保的效果。起到环保的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面


[0001]本专利技术涉及环保建筑的
，尤其是涉及一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面。

技术介绍

[0002]在低碳节能建筑设计以及绿色建筑生态节能设计的设计策略方面，建筑物的屋顶是不可忽视的。建筑物的屋顶是接收太阳光直射和大气长波辐射最多的地方，因此会导致建筑物的室内出现夏季偏热、冬季偏冷的情况，这样就难免会消耗各种能源并带来大量的碳排放。故而，就建筑屋顶的节能设计方面而言，最好是能够有冬暖夏凉的效果，进而达到低碳节能的最终目的。
[0003]现有的授权公告号为CN210316250U的中国专利文件中公开了一种绿植空气间层保温屋面，包括设置在建筑屋面板上的保温腔体结构以及设置在保温腔体结构上的屋面种植单元，保温腔体结构包括建筑屋面板、钢筋混凝土底板和通风口，通风口的顶部高出屋面种植单元，钢筋混凝土底板与建筑屋面板之间通过建筑屋面板支撑形成空气间层，该体系结能够有效地提高建筑屋面板结构的冬季保温和夏季降温性能。
[0004]上述中的现有技术方案存在以下缺陷：保温腔体仅有一个通风口，不能利用风压和热压促进空气流动，空气间层的热交换性能效果体现不明显；没有利用夏季雨天种植单元内的雨水对建筑的制冷效果，仅仅依靠植物吸热降温效果差；通风口固设在屋面之上，不能根据不同的气候和风况进行调整。
[0005]现有的授权公告号为CN212248923U的中国专利文件中公开了一种自保温屋面结构，通过膨胀的遇水膨胀止水条带动竖向保温板向两侧运动，可以对其两侧的保温板进行挤压，有利于提高相邻两个保温板连接的稳定性，也使得两个保温板之间的缝隙被填实，有利于提高保温和防水的性能，第二保温层在铺设时，使保温板之间的缝隙与第一保温层保温板之间的缝隙相互错开，可以提高保温效果。
[0006]上述中的现有技术方案存在以下缺陷：采用两个保温层加强了屋面的保温效果，但是材料消耗大，成本大幅上升；屋面仅有保温效果，没有降温效果，夏季制冷耗能较大，进而导致建筑碳排放量增多。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面，达到冬暖夏凉的效果，从而减少能耗，起到低碳环保的作用，同时降低材料成本。
[0008]技术方案：
[0009]一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面，包括建筑屋面板、混凝土底板、空气间层以及保温种植单元，所述建筑屋面板的上方顺序设置有混凝土底板、保温种植单元，其特征在于：所述空气间层为设置在混凝土底板与建筑屋面板之间的下端敞口设置的半封闭空腔结构；空气间层两侧留有洞口，且空气间层的其中一侧洞口安装有进风管，余下一侧洞口安
装有排风管；进风管、排风管均为S形管，且进风管的进风口在竖直方向上的投影位置位于排风管的出风口在竖直方向上的投影位置下方；所述空气间层内部铺设有降温管，侧壁留有排水孔并设置有2号排水管；
[0010]所述保温种植单元包括种植层，所述种植层设置在混凝土底板上方，且种植层一侧设置排水沟，所述排水沟内留有排水孔，所述排水孔内设置1号排水管，所述1号排水管通过T字型水管连接配件分别与降温管和2号排水管对应接通；
[0011]所述低碳环保屋面的传热系数K满足：
[0012][0013]式中：h1为低碳环保屋面外表面空气对流换热系数，W/(m2·
K)；h2为低碳环保屋面内表面空气对流换热系数，W/(m2·
K)；δ
i
为低碳环保屋面的第i层厚度，m；λ
i
为低碳环保屋面的第i层导热系数，W/(m
·
K)，i的取值为1，2，3；i＝1表示建筑屋面板，i＝2表示混凝土底板，i＝3表示保温种植单元；θ为空气间层内空气温度，℃；β为降温管内水流温度，℃；0.2为空气间层热阻，(m2·
K)/W。
[0014]优选地，保温种植单元还包括保温层、混凝土找平层、防水层、疏水板、蓄水层以及滤网，保温层、混凝土找平层、防水层、疏水板、蓄水层以及滤网依次设置在混凝土底板与种植层之间；所述的建筑屋面板为现浇钢筋混凝土屋面板，厚度约为80～160mm。
[0015]优选地，所述蓄水层内设置有出水口以及第二液位传感器。
[0016]优选地，所述T字型水管连接配件在与所述降温管的接口处设置有排水阀；所述降温管外环固有与建筑屋面板抵接的导热塑料架，内部固设有管内温度传感器。
[0017]优选地，所述1号排水管、2号排水管以及降温管的直径为32～40mm，1号排水管、2号排水管为不锈钢复合管。
[0018]优选地，所述的空气间层厚度为80～150mm，空气间层外侧壁固设有室外温度传感器。
[0019]优选地，所述进风管的进风口、排风管的出风口均固设有盖板。
[0020]优选地，所述保温层为XPS保温层，厚度为40～60mm；所述混凝土找平层厚度为20～30mm；所述防水层采用耐根穿刺防水卷材。
[0021]优选地，所述2号排水管内固设有液位传感器，所述液位传感器与管内温度传感器、室外温度传感器和排水阀电连接。
[0022]优选地，所述排水沟设置有坡度为2％。
[0023]作为本技术方案的进一步限定，所述防水层采用耐根穿刺防水卷材。
[0024]有益效果：由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0025]1、在夏季，由种植层、蓄水层和降温管组成的水冷系统以及开放空气间层的热交换性能联合作用，增大空气间层热阻，降低屋面整体的传热系数，起到隔热降温的作用；在冬季，由保温层和密闭的空气间层起到双重保温的作用。
[0026]2、空气间层两侧可拆卸的进风管和排风管能根据实时的气候状况进行安装，对于不同的风况做出不同的调整，能更充分地利用空气间层的热交换性能。
[0027]3、在水冷系统中加入温度传感器和液位传感器，并将其与排水阀电连接，实现自
动给排水的效果，使其更加智能化。
[0028]4、通过空气间层作为保温层，在相同的保温效果下，能减少保温材料的使用，有效降低成本。
[0029]5、种植层可增加空气湿度并降低楼顶的聚热效应，减少夏季的制冷能耗，种植的植物在美化建筑的同时有一定的净化作用，能有效减少建筑碳排放。
[0030]6、屋面构造简单，便于施工，工程实际应用价值高。
附图说明
[0031]图1是本专利技术的屋面整体剖面图；
[0032]图2是本专利技术空气间层的热交换作用效果图；
[0033]图3是本专利技术水冷系统的细部构造图；
[0034]图4是本专利技术降温管铺设方式图。
[0035]图中，1
‑
建筑屋面板，2
‑
空气间层，3
‑
混凝土底板，4
‑
保温层，5
‑
混凝土找平层，6
‑
防水层，7
‑
疏水板，8
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面，包括建筑屋面板(1)、混凝土底板(3)、空气间层(2)以及保温种植单元，所述建筑屋面板(1)的上方顺序设置有混凝土底板(3)、保温种植单元，其特征在于：所述空气间层(2)为设置在混凝土底板(3)与建筑屋面板(1)之间的下端敞口设置的半封闭空腔结构；空气间层(2)两侧留有洞口(12)，且空气间层(2)的其中一侧洞口(12)安装有进风管(14)，余下一侧洞口(12)安装有排风管(17)；进风管(14)、排风管(17)均为S形管，且进风管(14)的进风口在竖直方向上的投影位置位于排风管(17)的出风口在竖直方向上的投影位置下方；所述空气间层(2)内部铺设有降温管(11)，侧壁留有排水孔(24)并设置有2号排水管(21)；所述保温种植单元包括种植层(9)，所述种植层(9)设置在混凝土底板(3)上方，且种植层(9)一侧设置排水沟(10)，所述排水沟(10)内留有排水孔(10)，所述排水孔(10)内设置1号排水管(18)，所述1号排水管(18)通过T字型水管连接配件(23)分别与降温管(11)和2号排水管(21)对应接通；所述低碳环保屋面的传热系数K满足：式中：h1为低碳环保屋面外表面空气对流换热系数，W/(m2·
K)；h2为低碳环保屋面内表面空气对流换热系数，W/(m2·
K)；δ
i
为低碳环保屋面的第i层厚度，m；λ
i
为低碳环保屋面的第i层导热系数，W/(m
·
K)，i的取值为1，2，3；i＝1表示建筑屋面板，i＝2表示混凝土底板，i＝3表示保温种植单元；θ为空气间层内空气温度，℃；β为降温管内水流温度，℃；0.2为空气间层热阻，(m2·
K)/W。2.根据权利要求1所述的一种基于水冷和热交换的低碳环保屋面，其特征在于：所述保温种植单元还包括保温层(4)、混凝土找平层(5)、防水层(6)、疏水板(7)、蓄水层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张董寅，张友志，尚磊，张欣，方慎之，庄斯宇，杜沄飞，吴迪，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：