建筑元件 技术领域 本发明涉及建筑物的加热或者冷却， 特别地， 在外观类似于传统的建筑元件但是 包括高效的热传递装置的结构中的建筑元件的使用。
背景技术 人类在行星地球上的影响的不断增长的意识已经导致我们生活的许多方面的变 化。在过去的年份里面被认为是无可置疑的实践现正被严格地再评估， 新的方法正在不断 发展以最小化人类寿命的不利影响。
在其中已经感觉到变化的领域是建筑行业。在温带气候中， 越来越多的重点已经 放到建筑物的设计以最小化在加热或者冷却中使用的能源量。 已经在建筑物加热中越来越 多地使用太阳能， 用于新建筑物的绝缘标准变得更严格。在热的气候中的建筑活动已经类 似地受到影响， 因为不再认为大量利用空调来从建筑物获取不需要的热量是可接受的。这 样的重点的一个结果是建筑物构造具有有效地从一个系统传递能量到另一系统的改进装 置。 这可以是产生电力的光电阵列、 加热水用于室内使用的屋顶太阳能收集器， 或者室内系
统例如对流器加热器或者加热层。在新的现代建筑中， 对于这样的设备可以看到和意识到 通常是可接受的， 但是对于较老的建筑， 其形成大多数的当前建筑原料， 这样的改造会是不 可接受的。这可以是因为在保护区域 ( 在那里保持某一外观是首要的 ) 太阳能板在屋顶上 的安装是不允许的， 或者因为老建筑仅仅不能结构改造以接纳现代设备。 通常， 较老建筑的 所有者不会希望外观发生变化， 或者仅仅是没有资源来进行这样的改造。
因此， 存在一种需求， 即进行这样的环境改造不仅是更有效率的， 而且更不可见。 本发明允许与传统所用的那些在大多数方面都类似但是其还包含有效的热传递装置并且 其因此可以用于提高建筑物的能量效率的建筑元件的制造。
为了简化结构处理， 建筑物及其他结构通常由标准元件形成。这样的元件可以包 括用于构造竖直结构例如壁的砖、 厚木板或者片 ； 用于水平或者近水平的结构例如屋顶和 厚木板的瓷砖、 板石或者瓦楞镀锌软钢 ； 以及用于地板的瓷砖、 石板或者层压板。材料的选 择通常取决于建筑物或者结构所采用的用途、 建筑者可用的资源 ( 材料和财力两方面 ) 和 建筑物或者结构将布置所在的环境。
对传递能量的改造通常不会对类似于传统的元件的元件进行， 因此当改造完成时 最好也只不过它们保持可见， 或者需要增加额外的支承结构， 例如安装架或者管道。 这样的 元件的例子是屋顶顶部太阳能板或者附连到家用中央加热系统的房间对流器加热器。 发明内容 因此， 本发明的目的是提供一种建筑元件， 其包括用于在表面和循环流体之间传 递热量并且在外观和 / 或尺度上也类似于传统的建筑元件的建筑元件。
本发明的进一步的目的是提供一种建筑元件， 其包括在表面和循环流体之间传递 热的高效率的且紧凑的装置。
本发明的甚至再一目的是提供一种建筑元件， 其简单且易于安装， 并且其此外易 于与其它相似的元件连接在一起以形成不受限尺寸的可容易延伸的传热区域。
根据本发明的第一方面， 上面的以及其它的目的通过提供一种形成为具有与标准 的建筑元件相同的尺度或者外观的建筑元件而实现。术语 “建筑元件” 在本文中是指用作 建筑结构的一部分的部件。这可以为壁或者屋顶或者天花板的一部分， 或者建筑结构的任 何其它部分。所述元件可以承载或者它可以附连到承载结构而自身不支承任何显著的负 载。应当理解， 在本文中， “形成为具有相同的尺度” 应当是形成为具有足够接近现有技术的 建筑元件的尺度的尺度以使得可以在构造过程中直接替换， 或者作为日后的修理、 维修或 者 “改型” 程序的一部分。 “形成为具有相同的外观” 在本文中应当理解为， 所述元件可以形 成为具有与现有技术的建筑元件相同的外表面装饰或者色彩。这些特征意味着， 本发明的 建筑元件可以以无障碍且有效的方式用作对传统的建筑元件的替换， 但是具有更好的功能 性， 也就是， 到或者从流体的热传递。
本发明的建筑元件可包括至少一个进入开口和至少一个出去开口以及用于沿着 热传递区域的内表面将流体从进入开口导引到出去开口的装置， 从而使得能够在热传递区 域和流体之间进行热传递。 “热传递区域” 应当理解为优选由高热导率的材料制成并紧密接 触从流体入口循环到流体出口的流体的元件的区域。 用于导引流体的装置可以为元件内的 简单的腔室， 尽管它可以有利地形成为以使得它使得液体流沿着热传递区域的内表面改变 方向若干次。
如果流体流被分成至少两个流动单元， 每个流动单元具有与进入开口流体连接的 入口和与出去开口流体连接的出口， 这是进一步有利的。入口和出口可以安置为以使得分 离的流体部分可以从进入开口通过流动单元并行地通到出去开口， 每个部分通过进入开口 和出去开口之间的仅一个流动单元。 这样的配置保证最大可能的使用由流体的冷却或者加 热效果构成， 以及此外热传递以均匀的方式在整个热传递区域进行。
本发明的建筑元件可有利地包括由单一的材料件形成的壳体。 这样的壳体优选地 由单一件的塑料构成， 尽管金属或者其它的适当材料也可以使用。这样的实施例适于以整 块方式 ( 也就是， 由单一的材料件 ) 形成， 例如通过利用注射模制。以这种方法， 制造成本 与由更多数量的单独的部件构成的其它实施例相比大大降低。
本发明的建筑元件的实施例在这里被描述， 其包括内部腔， 进入开口和出去开口 流体连接该腔。 在这样的实施例中， 用于导引流体的装置包括分布元件， 该分布元件将腔分 为与而传递区域相邻的顶部隔间和与进入开口和出去开口相邻的底部隔间。 通过该分布元 件的是入口和出口。分布元件还包括分隔壁， 该分隔壁将底部隔间分为与每个入口流体连 接的入口室和与每个出口流体连接的出口室。
如果， 首先， 在流动单元中的流体的主流动通道由从基底延伸到热传递区域的内 表面的壁部分和用于导引主流动流体从入口到出口的弯曲的一系列的通道部分形成， 再 者， 绕流流动通道通过壁部分和热传递区域的内表面之间的间隙形成以允许流体从入口绕 流流动到出口， 这是有利的。该绕流流动通道互连主流动通道的通道部分。已经发现， 绕流 流动通道的短路效果导致流体和热传递区域之间的明显增强的热交换。这是因为， 与其中 壁持续到热传递区域的内侧的流动通道相比， 绕流流动的存在增大沿着热传递区域的内表 面发生的流动的面积。 此外， 绕流流动的存在改进当流体沿着通道行进时流体的转动， 因为以绕流流动而流动的流体将一般以和主流动的方向相横向的角度流到主流动通道的通道 部分中。这使得在流动单元内的流体的流动型式发生变化， 流体的旋转部分明显增加。已 经通过紧紧地沿着热传递区域通过而被加热或者冷却的流体将与没有沿着热传递区域通 过的更冷或者更热的流体有效混合。这保证流体的全部热容量在热传递过程中投入使用。
当流动单元的流动通道每个设置有至少一个限定关于流动通道的流向的角度的 阻塞部时， 热传递过程可以更高效地进行。该阻塞部可以适于使得由所述流动通道导引的 流体的流动执行沿着流动通道的螺旋运动。 当表面通过沿着该表面导引流体层流例如液体 流动而被加热或者冷却时， 边界层一般形成在紧邻表面的流动流体中。 在该边界层中， 流动 速度低于流体的其它部分的流动速度。边界层的厚度沿着流体的流向而增大， 边界层的不 断增大的厚度以及越来越低的流速的组合使得系统的热传递以及从而加热或者冷却效率 在有些情形下剧烈地降低。边界层的形成可以通过使得流体流动成为湍流而得以防止。但 是， 这具有跨过装置的压降明显增大的后果。这是不利的， 因为需要更高的压力来保持流 动。或者， 在流动通道中的倾斜的阻塞部已经被发现以在流体沿着流动通道流动时增大流 体的转动。这样的运动保持层流， 同时分散边界层。
本发明的建筑元件可以适于连接到另一相似的建筑元件。 进入开口可以适于连接 到另一进入开口， 出去开口可以适于连接到另一出去开口。 因此， 当建筑元件连接到另一建 筑元件时， 公共的流体入口和公共的流体出口形成。 这样， 两个或多个建筑元件可以组装以 形成建筑元件阵列， 流体可以容易地被提供到阵列的每一建筑元件， 而不管在阵列中的元 件的数量如何， 并且在这点上不需要任何的定制或者其它的部分。本发明的建筑元件可以 以这种方式用作用于更大的热传递区域的 “构建块” 。当存在特定的加热或者冷却需要时， 建筑元件然后可以根据该需要通过简单选取符合需要的一定数量的建筑元件而进行组装。 因此提供一种不要特定的定制以设计建筑元件以满足特定加热或者冷却要求， 并且非差简 单但却又灵活的系统。
根据本发明的第二方面， 以上及其他目的通过提供一种用于安装在包括如上面描 述的建筑元件的建构结构中的热传递系统而实现， 该系统进一步包括流体流动通过其中的 流体管路系统和流体流动通过其中的至少一个其它的热交换器， 该热传递系统使得热传递 从建筑的一个部分到另一部分。该第二热交换器可以是本发明的建筑元件。 附图说明 现将参照附图描述本发明， 其中 ：
图 1 示出根据本发明的第一实施例的建筑元件的透视图。
图 2 示出图 1 所示的元件的横截面剖视图。
图 3 示出根据本发明的第二实施例的建筑元件的分解视图， 其中热传递区域构造 为单独的部分。
图 4 示出根据本发明的第三实施例的建筑元件的分解视图。
图 5 示出根据本发明的第四实施例的建筑元件的分解视图。
图 6 示出如图 5 所示的分布元件的更多细节的透视图。
图 7 示出从下面观察的如图 5 所示的分布元件的更多细节的透视图。
图 8 示出如图 5、 6 和 7 所示的分布元件的横截面剖视图。
图 9 示出根据本发明的第五实施例的分布元件的透视图。 图 10 示出图 9 的分布元件的单一流动单元的顶部透视图。 图 11 示出根据本发明的第六实施例的分布元件的单一流动单元的透视图。 图 12 是根据本发明的第七实施例的分布元件的透视图。 图 13 示出图 12 的分布元件的细节的透视图。 图 14 示出从相反角度观看的图 12 的分布元件的透视图。 图 15 是根据本发明的第八实施例的建筑元件的透视图。 图 16 示出如图 15 所示的建筑元件的相同实施例的透视图， 但是在此示出为从下 图 17 示出如图 15 和 16 所示的连接的一系列建筑元件的透视图。 图 18A 示出根据从上面观看的本发明的第九实施例的建筑元件的透视图。 图 18B 示出从下面观看的根据本发明的第九实施例的建筑元件的透视图。 图 18C 示出根据本发明的第九实施例的六个建筑元件的组装阵列。 图 19 示出包含在如图 18 所示的实施例中的建筑元件内的通道系统的透视图。 图 20 示出本发明的第十实施例的透视图。面观察。
图 21 示出与如图 20 所示的相同的实施例的侧视图。
图 22 示出从下面观察的与如图 20 和 21 所示的相同的实施例的透视图。
图 23 示出当组装时如图 20-22 所示的实施例的建筑元件的四个的透视图。
图 24 示出如图 20-22 所示的实施例的变体的透视图。
图 25 示出第十实施例的内部歧管通道配置的透视图。
图 26 示出第十实施例的通道系统的平面图。
图 27 示出包括如图 20-22 所示的实施例的四个建筑元件的组件中的歧管通道系 统和流动单元通道系统的透视图。
图 28 示出包括如图 20-22 所示的实施例的建筑元件的 5x5 阵列的组件中的歧管 通道系统和流动单元通道系统的透视图。
图 29 示出包括如图 20-22 所示的实施例的建筑元件的 6x6 阵列的组件的歧管通 道系统和流动单元通道系统。
图 30 示出本发明的第十一实施例的透视图。
图 31 示出已经组装以形成地板的一部分的如图 30 所示的实施例的五个例子的透 视图。
图 32 示出从上方观察的本发明的第十二实施例的透视图。
图 33 示出从下面观看的本发明的第十二实施例的透视图。
图 34 示出图示建筑中安装的热传递系统的示意图。
图 35 示出图示如图 34 所示的热传递系统的进一步的发展的示意图。
图 36 示出图示建筑中的热传递系统的替代实施例的示意图。
图 37 示出图示如图 36 所示的实施例的进一步的发展的示意图。
图 38 示出一透视图， 其示出本发明的第十三实施例。 具体实施方式图 1 示出根据本发明的建筑元件 1。元件 1 包括适于传热的热传递区域 2 和形成 元件的其它侧面的壳体 3。该壳体依次由基底 7( 在图 1 中不可见 ) 和四个壁 8( 其中两个 在图 1 中不可见 ) 形成。在图 1 中还示出进入开口 4 和出去开口 5， 用于从管路系统等的 流体连接。当元件 1 安装并用于建筑物中时， 适当的流体流入进入开口 4 和流出出去开口 5 允许已经传递到元件 1 周围或者从元件 1 周围传递并且通过传递区域传入或者传出元件 的热量通过适当的流体运动传送到元件 1 中或者传送出元件 1。
适当的流体应该是能够吸收和释放能量的流体。这样的流体可以是包括水、 基于 水的混合物、 油或者许多可商购的冷冻剂之一的液体。 如果使用基于水的混合物， 它可以有 利地包含防锈剂或者防冻剂例如盐或者乙二醇， 如果这样的混合物提高混合物的可用性的 话。也可以使用气体， 如其中设计来经历相变 ( 例如从液体到固体或者从液体到气体 ) 的 流体可以作为提高热传递的方式。这样的多相方法在冷却领域是熟知的。
图 2 示出如图 1 所示的元件 1 的横截面。可以清楚看出， 在元件 1 的内部是大致 中空的， 因为它由充注有适当的流体的腔 6 占据。壳体 3 在此示出为包括基底 7 和壁 8， 所 述元件进一步包括热传递区域 2。热传递区域 2 可以有利地由改善传热的材料或者方式构 造。这可以包括利用其结构具有高系数的热传导的某些材料 ( 例如金属 )。所述区域的厚 度可以有利地制作得尽可能可实施地薄以为了提高热传递。在图 2 所示的实施例中， 热传 递区域 2 的厚度实质上小于另一壁 8 和基底 7 的厚度。进入开口 4 和出去开口 5 的位置被 示出并且这些开口分别允许流体进入腔中以及流出腔。当元件 1 被使用时， 流体经由进入 开口 4 进入腔 6， 其后它在腔 6 内循环， 当接近于热传递区域 2 时被加热上去或者冷却下来， 其后经由出去开口 5 离开腔 6。 图 3 示出建筑元件 1 的分解视图， 其示出本发明的实施例， 其中热传递区域 2 构造 为单独的部分。热传递区域 2 在此示出为与与壳体 3 分离为了图示的目的。当完工时， 元 件 1 将通过固定热传递区域 2 到壳体 3 而形成。这样的固定可以以永久的方式进行， 例如 通过胶粘、 熔接或者焊接。 或者， 其可以以半永久的方式进行， 从而允许两部分在后来分开。 这样的半永久固定可以具有这样的优点 ： 允许清洁、 解锁或者修缮元件 1， 或者可以替换热 传递区域 2 为具有不同特征之一。这样的特征可包括外观、 颜色、 表面抛光或者粗糙度。半 永久固定的方式可以包括螺钉、 螺栓、 夹具、 夹子或者磁体。
因为流体和热传递区域 2 之间的热传递效率取决于流体在腔 6 内的循环模式， 所 以控制该循环是有利的。 这可以以如图 4 所示的本发明的实施例中所示的方式进行。 在此， 元件 1 的结构大致如前面的图所示， 此外一组壁已经形成在壳体 3 中。这些壁在高度上从 基底 7 大致向上延伸到热传递区域 2 的内表面， 并形成为以使得导向流体前后跨过热传递 区域 2 的内表面。流体被迫使通过的变窄的路径增大它流动的速度， 从而增大从或者到热 传递区域 2 的热传递速率。所述路径还设计为以使得流动的流体呈现在热传递区域 2 的内 面的大部分上。这具有这样的优点， 即， 因为它使得冷却或者加热发生在热传递区域 2 的比 如果流体仅限制在整个腔 6 中将发生的更大的部分上， 并允许不受限制地从进入开口 4 流 到出去开口 5。
现转到图 5， 其示出本发明的第四实施例， 我们发现与图 1-3 所示的类似的壳体。 在此， 元件 1 包括壳体 3， 其形成腔 6。壳体 3 具有进入开口 4 和出去开口 5， 用于从管路系 统等流体连接。分布元件 10 在该分解视图中示出在壳体 3 上方。应当理解， 当元件 1 组装
为其最终形式时， 分布元件 10 配合在腔 6 内部。
分布元件 10 在图 6 和 7 中更详细地示出。
当分布元件 10 布置在壳体 3 中时， 它将腔 6 分为顶部隔间和底部隔间。底部隔间 形成在基底 7 和分布元件 10 之间， 并进一步分为两个室， 如在后面将描述的。进入开口 4 和出去开口 5 与该底部隔间直接流体连通， 底部隔间和顶部隔间之间的流体通道将仅通过 分布元件 10 中的入口 11 和出口 12 发生。流体从底部隔间通过入口 11 导引到顶部隔间， 通过导引壁 13 沿着热传递区域 2 的底部侧面如图 6 中的箭头所表明地导向， 并从顶部隔间 通过出口 12 导引到底部隔间。
如将在图 6 中容易看出的， 导引壁 13 允许流体在壁的一端通过。但是， 一些壁贯 穿延伸通过如壁 14 和 15 的结构。这些贯穿延伸的壁将顶部隔间分为流动单元， 每个单元 具有入口 11 和出口 12。
入口 11 和出口 12 放置为以使得一个流动单元的出口挨着另一流动单元的入口。 这具有这样的效果， 即， 在传递热到热传递区域 2 或者从热传递区域 2 传递热之后即将离开 一个流动单元的流体紧邻刚刚进入另一流动单元从而还没有传递热到热传递区域 2 或者 从热传递区域 2 传递热的流体。这样， 沿着热传递区域 2 的热梯度因此最小化。
现返回到如前面提及的通过分布元件 10 的存在而将腔 6 分为的两个室， 图 7 示出 从底部侧观看的分布元件 10 的透视图。沿着底部侧面以蛇状图案延伸的分隔壁 17 将支承 在壳体 3 的基底 7 上， 并形成基本流体密闭的连接。当分布元件布置在底部部分中时， 分布 元件 10 的底部隔间因此分为入口隔间 18 和出口隔间 19。所有的入口 11 与入口隔间 18 连 接， 并且所有的出口 12 与出口隔间 19 连接。图 6 的顶部隔间的流动单元因而全部平行地 连接于进入开口 4 和出去开口 5 之间。
当流体从一个通道部分流动到下一个时， 它必须绕彼此分开通道部分 22， 23 和 24 的壁部分 13 的末端 20 和 21 通过， 并使得流体具有从入口 11 到出口 12 的弯曲路径。
但是， 经验表明， 热传递可以通过允许在壁部分的顶部上液体从通道部分到通道 部分的绕开流动而甚至进一步地改进。这示出在图 8 中的 25 和 26 处。每个导引壁部分 13 在距离热传递区域 2 的底部表面小的距离处终止， 从而留下一窄的间隙， 绕流 25 和 26 可通 过该间隙从一个通道部分 22， 23， 24 通过到下一个。绕流一般与通道部分中的主流成直角 地行进。因此， 绕流被认为提高主流沿着通道部分 22， 23， 24 行进时的转动。实验和计算模 拟已经表明， 借助于提供通过在导引壁 13 的顶部和热传递区域 2 的相邻表面之间的间隙的 这样的绕流， 从热传递区域 2 到流体的热传递将明显增大， 并且建筑元件的流阻将大大减 小。相继的间隙有效地限定每个流动单元中的从单元入口 11 到单元出口 12 的绕流路径， 其互连弯曲的主流通道的相邻的通道部分 22， 23 和 24。
图 9 是根据本发明的第五实施例的分布元件 10 的透视图。所示的分布元件 10 适 于替代图 5 中所示的。流动分布元件 10 包括二十个流动单元 27， 每个包括入口 11 和出口 12。每一入口 11 流体连通入口隔间 ( 在图 9 中不可见 )， 并且每一出口 12 流体连通出口隔 间 19( 在图 9 中不可见 )。
每个流动单元 27 设置有许多阻塞部 28， 该阻塞部在由流动单元 27 限定的流动通 道 29 中安置为鱼骨形图案。在分布元件 10 的操作过程中， 流体沿着流动单元 27 的流动通 道 29 导引。从而， 流体流沿着热传递区域 2( 在图 9 中未示出 ) 移动， 所述热传递区域 2 安置为以使得它覆盖流动单元 27。
图 10 是图 9 的分布元件 10 的单一流动单元 27 的顶视图。在操作过程中， 流体经 由入口 11 进入流动单元 27 中。然后， 流体沿着流动通道 29 的第一部分 29a 和第二部分 29b 同时导引。在流动单元 27 的末端部分 30， 31， 流体的流动反向并沿着流动通道 29 的第 三部分 29c 和第四部分 29d 同时导引。最后， 流体经由出口 12 离开流动单元 27。
安置在流动通道 29 中的阻塞部 28 每隔一个附连到流动单元 27 的侧壁 15 的一个， 并且中间阻塞部 28 附连到中心壁 13， 该中心壁 13 安置为从流动通道 29 的第三部分 19c 分 隔流动通道 29 的第一部分 29a， 从流动通道 29 的第四部分 29d 分隔流动通道 29 的第二部 分 29b。流体被迫使沿着阻塞部 28 移动， 并且它必须经由形成在阻塞部 28 和给定的阻塞 部 28 没有附连到其上的壁 15， 13 之间的小间隙通过阻塞部。这使得流体流动受到干扰以 使得边界层的形成被防止， 并且使得流动保持层流， 即， 它不会变为湍流。 从而， 跨过分布元 件 10 的压降保持在对应层流的水平。相应地， 获得改进的热传递， 而不会增大跨过分布元 件 10 的压降。
图 11 是根据本发明的第六实施例的分布元件 10 的流动单元 27 的透视图。这个 实施例可以适于用作用于图 9 和 10 所示的分布元件中以及由此用于图 5 所示的壳体中的 流动单元实施例。在这个实施例中， 流动单元 27 限定具有弯曲流径的流动通道 29。流动 通道 29 设置有斜坡形式的阻塞部 28。流体从入口隔间 18( 在图 11 中不可见 ) 经由入口 11 进入流动单元 27 中， 并沿着流动通道 29 导引。一些流体沿着阻塞部 28 的倾斜面导引。 这干扰流动以使得边界层的形成得以防止， 同时流动保持层流。从而， 获得改进的热交换， 而不会增大跨过流动分布器的压降。最后， 流体经由出口 12 离开流动单元 27 到出口隔间 19( 在图 11 中不可见 )。 图 12 是根据本发明的第七实施例的分布元件 10 的透视图。这个实施例还可适于 用作用于图 9 和 10 所示的分布元件 10 中以及由此用于图 5 所示的壳体中的流动单元实施 例。在这个实施例中， 分布元件 10 包括十二个流动单元 27， 每个设置有入口 11、 出口 12 和 流动通道 29。流动通道 29 设置有许多棱柱 28a 和鳍 28b 形式的阻塞部 28。组合起来， 这 些阻塞部 28a， 28b 使得流体流的流动图案沿着流动通道 29 导引以类似于或者相同于由阿 基米德螺旋限定的流动图案。相应地， 经由入口 11 进入流动单元 27 中并沿着流动通道 29 导引的流体流以与阿基米德螺旋的流体流相同的方式运动。 这样的流动图案防止边界层的 形成， 同时保持层流。相应地， 获得改进的热传递， 而不会增大跨过分布元件 10 的压降。
图 13 是图 12 的分布元件 10 的细节， 其示出单一流动单元 27。形成在流动通道 29 中的棱柱 28a 和鳍 28b 清楚可见。
图 14 是从相反角度观看的图 12 的分布元件 10 的透视图。以弯曲方式安置的分 隔壁附连到分布元件 10， 从而分隔分布元件 10 为入口隔间 18 和出口隔间 19。许多单元入 口 11( 不可见 ) 安置为与入口隔间 18 流体连通。类似地， 许多单元出口 12 安置为与出口 隔间 19 流体连通。流体从入口隔间 18 经由单元入口 11、 形成在分布元件 10 的相对侧上的 流动单元和单元出口 12 以上面描述的方式导引到出口隔间 19。
图 15 是根据本发明的第八实施例的建筑元件 1 的透视图。元件 1 包括适于热传 递的热传递区域 2 和形成元件的其它侧面的壳体 3。同样在图 15 中示出的是用于流体连 接到能够传递热到循环流体或者从循环流体传递热的系统的进入开口 4 和出去开口 5。在
此， 进入开口 4 和出去开口 5 都设置有密封装置 30。密封装置 30 优选地为橡胶 O 圈， 但是 还可以是螺纹管配合、 “咬合” 配合或者本领域熟知的任何其它的管道连接方式。这个实施 例适于用作建筑物上的屋顶的一部分， 并且形成常用于它所用在的区域中的类型的屋瓦的 尺寸和形状。或者， 这样的实施例可以设计为具有与建筑元件打算替换的既有屋面瓦相同 的外观。通过这种方式， 所述建筑的功能 ( 例如通过利用由屋顶吸收的热量 ) 可以增强而 不会改变其外观。该实施例包括用于从进入开口 4 导向流体到出去开口 5 的装置， 在此期 间它传递热到热传递区域 2 或者从热传递区域 2 传递热。这样的导向流体的装置可以包括 在此描述的实施例之一的分布元件 ( 图 15 中不可见 )。
进入开口 4 直接流体连通入口隔间 ( 不可见 )， 出去开口直接流体连通出口隔间 ( 不可见 )。
在此所示的本发明的实施例可以用于远离屋顶传输由热传递区域 2 的外层吸收 的太阳能。这样的能量可用于加热屋顶构建所在的建筑物， 或者其它建筑物。或者， 特别是 在热的气候中， 这样的能量可以用于加热游泳池， 或者不经使用排放掉， 因为冷却屋顶的主 要目的可以是防止建筑物的加热以及利用这样的加热会导致的空气调节。
图 15 所示的实施例可以由塑料材料或者金属制成， 或者由许多材料例如常规用 于屋面瓦的釉或者未上釉的粘土制成。 现转到图 16， 我们看到建筑元件 1 的相同实施例的透视图， 但是在此示出的是从 下面观看的情形。从这个角度看不到热传递区域 2， 也看不到进入开口 4 和出去开口 5。但 是两个开口似乎可见的， 它们是第二进入开口 31 和第二出去开口 32。两个第二开口 31， 32 适于与对应的入口和出口开口 4， 5 连接以形成流体密闭的连接。这些开口安置为以使得当 该建筑元件 1 布置在建筑物上的适当位置时， 每个进入开口 4 将插入到相邻的建筑元件的 第二进入开口 31 中， 类似地， 每个出去开口 5 将插入到相邻的建筑元件的第二出去开口 32 中。以这种方式， 当竖直系列的建筑元件 1 布置在适当位置时， 所有建筑元件 1 的入口隔间 通过相应的入口开口 4 和第二入口开口 31 彼此直接流体连接， 所有的建筑元件 1 的出口隔 间通过相应的出口开口 5 和第二出口开口 32 彼此直接流体连接。这样， 当布置就位时， 流 体可通过并行的所有单独的建筑元件从组合的入口隔间流到组合的出口隔间。也就是说， 从组合的入口隔间运动到组合的出口隔间的流体通过仅一个建筑元件， 从而与仅一个热传 递区域 2 交换能量。以这种方式， 实现非常有利的热传递效果， 因此当流体通过连接的一系 列的建筑元件的每个时， 流体的温度从入口温度变换到出口温度。
图 17 是如图 15 和 16 所示的连接的一系列建筑元件 1 的透视图。倾斜的适配器 33， 34 已经插入第二入口和出口 31， 32( 在这个图中不可见 ) 中， 以为了有利于连接到流体 源和散热系统。系统实施例的其它建筑元件 1 可以加入到在此所示的最上面的元件， 并且 当在建筑物上安装在原处时， 最顶部的进入开口 4 和出去开口 5 将空出来。
图 18A 和 18B 是根据本发明的第九实施例的建筑元件 1 的透视图。图 18A 示出从 上面观察时的实施例， 图 18B 示出从下面观察时的相同实施例。这个实施例类似于上面描 述的第八实施例， 但是构造为类似于屋顶元件例如瓷砖的水平阵列。元件 1 包括适于热传 递的热传递区域 2 和形成所述元件的其它侧面的壳体 3。在图 18A 中同样示出的是用于流 体连接到能够传递热到循环流体或者从循环流体传递热的系统的进入开口 4 和出去开口 5。图 18B 示出第二进入开口 31 和第二出去开口 32。当组装时元件 1 之间的连接类似于
上面第八实施例描述的那些。内循环通道的细节在下面更详细地描述。优选地， 这个实施 例由形成热传递区域 2 的金属顶部板构成， 并可以涂覆柏油、 石片、 油漆或者其它适当的材 料。在这种形式的实施例中， 流体循环系统将优选地由以永久或者非永久方式接合到顶部 板的塑料材料构成。或者， 顶部板可以由陶瓷、 塑料或者任何其它的适当材料构成。
图 18C 示出上面描述的第九实施例中的六个建筑元件 1 的组装阵列。
图 19 是包含在上面描述的且在如图 18 所示的实施例中的建筑元件 1 内的通道系 统的透视图。该图示出构造在元件 1 内的充注有流体的通道的形状， 并且示意性地示出在 该通道中的流体的连接和流动路径。进入开口 4 直接流体连通入口歧管 38， 出去开口 5 直 接流体连通出口歧管 39。经由进入开口 4 进入元件 1 的流体将流动通过入口歧管 38 并经 由出口歧管 39 以及最后的出去开口 5 而离开元件 1。存在许多通道 67， 其在入口歧管 38 和出口歧管 39 之间引导流体。这些通道 67 与热传递区域 2 良好地热接触。在这个实施例 中， 这些通道 67 形成为管的笔直部分。但是， 它们也可以形成为弯曲形状以提高到或者从 热传递区域 2 的热传导。
图 20 是本发明的第十实施例的透视图。这个实施例适于各式各样的不同的建筑 结构。它可至少用作用于地板砖、 天花板砖、 壁板或者屋顶瓦的基础。如图 20 所示的建筑 元件 1 包括在上侧面上的大致平面的热传递区域 2。两个进入开口 4 和两个出去开口 5 被 示出， 并且它们可以具有与如图 15， 16 和 17 所示的实施例相似的连接装置。开口布置在从 建筑元件 1 的两个侧面伸出的架子 36 上， 并且与在建筑元件 1 的上表面上方没有伸出的架 子成比例。 图 21 示出与如图 20 所示的实施例相同的实施例的侧视图。在此， 我们看到， 开口 (4， 5) 在架子 36 伸出。在此， 我们还可以清楚看到， 元件 1 的上表面在没有架子 36 的两个 侧面上的下表面悬垂 35。
图 22 示出与如图 20 和 21 所示的实施例相同的实施例的透视图， 但是这次是从下 面观察。尽管可以看到两个出去开口 5， 两个进入开口 4 在视图中看不出来。但是， 我们可 以看到四个其它的开口。它们是两个辅助进入开口 31 和两个辅助出去开口 32。这些辅助 开口与如图 15-17 所示的作用相同， 并且将在下面进一步详细描述。
图 23 是当组装时如图 20-22 所示的实施例的四个建筑元件的透视图。可以看出， 当在组装构型时， 悬垂件 35 对应架子 36。 同样清楚的是， 根据如图 22 所示的辅助进入开口 31 和辅助出去开口 32 的构型， 当两个建筑元件 1 接触到彼此时， 每个进入开口 4 将插入到 辅助进入开口 31 中并且每个出去开口 5 将插入到辅助出去开口 31 中。进入开口 4 和出去 开口 5 可以有利地设置有密封装置， 如关于图 15 描述的。可以清楚地理解， 当两个建筑元 件 1 以这种方式组装时， 流体紧密密封在各进入开口 4 和辅助进入开口 31 之间形成， 同样 地， 在各出去开口 5 和辅助出去开口 32 之间形成。
图 24 是如图 20-22 所示的实施例的变体的透视图。在这个变体中， 一层绝缘材料 37 已经附着到建筑元件 1 的基底。 这样的绝缘材料可以选自许多具有低导热性并且在建筑 贸易中常用的材料， 以防止热量进入到建筑物或者建筑物中的特定空间， 或者从那里散失。
这样的材料的例子是压缩的矿物纤维、 膨胀性聚苯乙烯块和由 BASF 制造的这样的层可以优选为 100 毫米至 200 毫米厚， 但是可以取决于应用而更厚或更薄， 这样的层用 以减少从建筑元件后面获得或者散失的热量， 从而提高由建筑元件 1 自身产生的热传递的效果。当制造建筑元件 1 时贴附绝缘层到建筑元件 1 允许就地布置热传递和绝缘系统以在 单一操作中进行， 因此这增大安装速度并减少相关成本。
在这个实施例中建筑元件 1 的上表面可以有利地包覆适当的表面材料以用于它 将被用于的用途。 如果它用作地面砖， 那么可以附着乙烯基层或者地毯层， 或者， 事实上， 琉 璃砖、 陶瓷石或者玻璃层可以通过胶粘、 铆接螺钉或者其它适当的固定制造进行附连。 如果 用作天花板元件， 那么表面油漆涂层、 纸张或者纺织品会更适合。
图 25 是如图 20-22 所示的第十实施例的内部歧管通道配置的透视图。该通道系 统在图 20-22 中不可见， 因为它完全包含在建筑元件 1 的结构内部。 通过观察图 25， 可以清 楚看出， 通道形成两个不同的系统。两个进入开口 4 被看到清楚地连接到彼此以及两个辅 助进入开口 31， 并形成入口歧管 38。类似地， 两个出去开口 5 通过通道连接到两个辅助出 去开口 32 并一起形成出口歧管 39。
图 26 示出如图 20-22 所示的第十实施例的通道系统的平面图。在此， 与 25 中的 相同的歧管通道系统清楚示出为具有入口歧管 38 和出口歧管 39。但是， 在这个实施例中， 额外的通道被示出， 其连接入口歧管 38 和出口歧管 39。 这些通道形成三个不同的流动单元 40， 41， 42， 其中流体经由弯曲路径， 沿着热传递区域 2( 在该图中未示出 ) 的内表面并行地 从入口歧管 38 流动到出口歧管 39。通道的该配置具有重要优点 ： 没有热传递区域 2 的部 分非常远离流体在其中流动的通道， 此外， 在流动单元 40， 41 和 42 的每个中， 流体直接从入 口歧管 38 流动到出口歧管 39， 而不会在之前或者后来流动通过其它的流动单元。 这两个特 征意味着， 获得的冷却或者加热非常均匀和有效。
图 27 是在包括如图 20-22 所示的实施例的四个建筑元件 1 的组件中的歧管通道 系统和流动单元通道系统的透视图。这个构型直接对应如图 23 所示的组件。在此， 我们可 以看到， 入口歧管 38 经由进入开口 4 和辅助进入开口 31 全部连接在一起， 并且所有的出 口歧管 39 经由出去开口 5 和辅助出去开口 32 连接在一起。在这个例子中， 没有连接到在 相邻的建筑元件 1 中的相应开口的开口 4， 5， 31， 32 全部以流体密封的方式通过利用消隐 (blanking) 固定或者类似物密封， 除了两个。 这些用作主入口 43 和主出口 44。 这些开口连 接到供应和接收流体的系统， 并将连接到建筑物的热传递系统的其它的部分。从这个附图 清楚看出， 主入口 43 连接到入口歧管 38 的所有部分， 并且出口 44 依次连接到出口歧管 39 的所有部分。该构型意味着， 入口歧管 38 的全部的部分直接从主入口 43 接收流体， 而流体 不会通过任何的流动单元 41， 42， 43， 并且， 类似地， 出口歧管 39 的全部的部分直接供应流 体到主出口 44， 而流体不会首先通过任何的流动单元 41， 42， 43。这样， 例如， 如果建筑元件 1 用于冷却， 提供给每个流动单元开始处的流体尽可能地冷却， 因为它还没有接触热传递区 域 2 的内侧。这产生非常有效的冷却效果。
图 28 是在包括如图 20-22 所示的实施例的建筑元件 1 的 5x5 阵列的组件中的歧 管通道系统和流动单元通道系统的透视图。 这示出这个实施例的阵列可以在两个维度延伸 并保持上述的每个个体的流动单元从单一入口歧管 38 并行供应并排出到单一出口歧管 39 中的优点。
图 29 是在包括如图 20-22 所示的实施例中的建筑元件 1 的 6x6 阵列的组件中的 歧管通道系统和流动单元通道系统的透视图。这示出在每个个体的建筑元件 1 中的流动单 元的型式可以不同以为了适应不同的热传递要求。在此， 我们看到包括三个流动单元 40，41， 42 的类型的二十九个建筑元件 1 的例子， 这些标记为 45。此外， 我们看到根本不包含流 动单元的建筑元件 1 的七个例子， 这些标记为 46。 这些元件可以例如用于天花板中， 在那里 照明装置需要有出入口。 这样的元件还可适用于加热地板中， 在那里特定区域不需要加热， 例如家具、 浴室或者锁扣装置可以定位所在的地方。 此外， 对于本领域技术人员来说清楚的 是， 在单一建筑元件 1 中的流动单元的型式可以根据需要改变。流动单元的数量可以增多 或者减少， 并且分布可以变化以保证加热或者冷却的型式适用于应用。
现转到图 30， 我们发现本发明的第十一实施例的透视图。建筑元件 1 示出为分解 视图。热传递区域 2 被发现位于长型的中空壳体 46 的上侧。这优选地通过挤压成型工艺 或者类似工艺制造为单一件， 或者可以由单独的板组装而成。 在所示实施例中， 壳体是相对 短的， 但是它可以有利地制造得长更多。在壳体 46 的内部基本是中空的， 腔 6 从第一末端 延伸到在长型尺度的相对末端的第二末端。 第一末端通过第一端盖 49 闭合， 该第一端盖 49 包括进入开口 4 并且进一步包括突起 51， 该突起紧紧地配合到腔 6 的开口端并形成流体紧 密密封， 第二末端以类似的方式通过第二端盖 50 闭合， 该第二端盖 50 包括出去开口 5， 其在 图 30 中不可见。
沿着长型边缘的一个的是突起 47， 在相对边缘上的是凹陷 48。突起 47 和凹陷 48 适于配合在一起， 从而都能够两个这样的建筑元件 1 布置在彼此旁边并接触时突起延伸到 凹陷中。该实施例适用于类似于用作地板覆盖物或者壁面板的板或者地板的建筑元件 1。 本发明的这个实施例可以由木材例如地板或者传统的壁面板制造， 可以在腔的内侧具有流 体密封涂层。但是， 优选地使用的材料是金属或者塑料， 特别地再循环塑料。也可以使用铸 件或者挤压成型的混凝土， 或者酌情使用任何其它的材料。图 31 示出建筑元件 1 的使用， 其中五个这样的元件 1 已经组装以形成地板的部分。
现转到图 32， 我们发现本发明的第十二实施例的透视图。建筑元件 1 示出为分解 视图。热传递区域 2 被发现在长型中空壳体 46 的上侧上。适于配合在腔 6 内部的分布元 件 10 在这个分解视图中示出为部分地插入到壳体 46 中的腔 6 中。应当理解， 当元件 1 组 装为其最终形态时， 分布元件 10 完全地配合在腔 6 内部。分布元件更详细地示出在图 33 中。
当分布元件 10 布置在壳体 46 中时， 它将腔 6 分为顶部隔间和底部隔间。 底部隔间 形成在基底 7 和分布元件 10 之间， 并被进一步分为两个室， 如在后面更详细地描述的。进 入开口 4 和出去开口 5 直接流体连接该底部隔间， 并且在底部隔间和顶部隔间之间的流体 连通将仅通过分布元件 10 中的入口 11 和出口 12 发生。流体从底部隔间通过入口 11， 沿着 热传递区域 2 的底部直接由导引壁 13 导引到顶部隔间， 并通过出口 12 从顶部隔间导引到 底部隔间。
现返回到如前面提及的通过分布元件 10 的存在而将腔 6 分为的两个室， 图 33 示 出从底部侧观看的分布元件 10 的透视图。沿着底部侧面以蛇状图案延伸的分隔壁 17 将支 承在壳体 46 的基底 7 上， 并形成基本流体密闭的连接。当分布元件布置在壳体 46 中时， 分 布元件 10 的底部隔间因此分为入口隔间 18 和出口隔间 19。所有的入口 11 与入口隔间 18 连接， 并且所有的出口 12 与出口隔间 19 连接。顶部隔间的流动单元因而全部平行地连接 于进入开口 4 和出去开口 5 之间。
图 34 是示出安装在建筑 51 中的热传递系统的示意图， 该建筑 51 利用包括本发明的建筑元件 1。在此， 建筑元件安装在屋顶中， 热传递区域 2 朝外面对。这可以例如通过太 阳辐射加热， 从而建筑元件 1 内部的流体将被加热。 建筑元件 1 相应地连接到管道系统 52， 该管道系统 52 引导流体从出去开口 5 到第二热交换元件 53， 在那里从太阳辐射获得的热量 用于加热建筑 51 中的空间 54。第二热交换元件 53 当然可以是本发明的建筑元件。冷却的 流体然后经由管道系统 52 返回到建筑元件 1 的进入开口 4， 该管道系统 52 因此为闭合的系 统。通过管道系统 52 的流动可以通过利用一个或多个泵 55 而改善。
图 35 是示出如图 34 所示的热传递系统的进一步发展的示意图。在此， 从屋顶恢 复的热量通过利用安装在罐中的热交换器 58 用于加热存储罐 57 中的水。这样被加热的水 可以直接由家用热水系统 ( 未示出 ) 使用， 或者在后来经由包括在罐中的热交换器 60， 即用 于空间加热的热交换器 61， 和流体循环泵 62 的单独的闭合的流体管路 59 从罐中的水移除 热量。在这个实施例中罐因此用作一种能量存储形式。
图 36 是示出建筑中的热传递系统的替代实施例的示意图。在此， 利用建筑元件 1 从屋顶移除的热量通过利用热交换器 64 传递到室外游泳池 63 的水。因此， 热量用于加热 游泳池的水。
图 37 是示出如图 36 所示的实施例的进一步发展的示意图。在此， 单独的闭合的 流体管路经由热交换器 65 从游泳池水吸取热量， 并用其来加热建筑 51 中的空间 54。再一 次地， 水体 ( 游泳池 63) 用作储热库。 由于已经表明的原因， 使用用于如图 34-37 所示的热交换器的任何或者全部的建 筑元件 1 是有利的。
图 38 示出一透视图， 该透视图示出本发明的第十三实施例的壳体 67 的视图。在 此， 壳体优选地由单一件的塑料制成， 尽管也可以使用金属或者其它的适当材料。在使用 中， 壳体 67 的开口将由形成热传递区域 2 的板 ( 未示出 ) 闭合。在此， 进入开口 4 通向入 口歧管 38， 入口歧管 38 相应地通过每个流动单元 27 的入口 11 供应流体到五十个流动单元 27 的每一个。已经通过流动单元 27 之后， 流体通过流动单元 27 的出口 12 离开， 并通入到 出口歧管 39 中， 然后经由出去开口 5 从壳体出去。这样的实施例适于以整块的方式 ( 也就 是， 由单一材料件 ) 形成， 例如通过利用注射模制。以这种方法， 制造成本与由更多数量的 单独部件制造的其它实施例相比大大减少。
在前面的附图中示出以及在上面描述的建筑元件 1 是本发明的实施例的例子， 其 中单一传递区域 2 用于传递热量到冷却液流体或者从冷却液流体传递热量， 以及从建筑元 件周围传递热量或者传递热量到建筑元件周围。 本发明当然并不限于利用单一的热传递区 域， 而是可以用两个或多个的区域来传递热量。例如， 如图 30 所示的实施例的顶部和底部 区域都可以用作热传递区域。