一種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統的製作方法

2023-10-17 16:35:49

專利名稱：一種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及自然能源利用技術領域，尤其涉及一種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統。
背景技術：
能源是人類賴以生存的基礎，隨著世界一次能源消費量的不斷增加，降低能耗、利用自然能源已成為科學研究的重要方向。而在建築節能領域，新興的太陽能通風技術與相變蓄能技術，具有利用自然冷源/熱源、降低建築供冷/供熱負荷、增加室內舒適性的優勢，前景廣闊。採用太陽能通風技術的建築，能夠利用太陽能源進行免費通風，同時避免了因日 射負荷導致的室內溫度過高，這一技術在具體應用時卻出現了一些技術瓶頸。被動式太陽能通風技術嚴重依賴於具有一定隨機性的太陽能，在日間日照強度太大，太陽能能量過餘時，室內通風量比設計要求要高，造成夏季室內熱負荷增大，太陽能能能源的浪費。在日照強度不高的時間以及太陽能能源匱乏的夜間，太陽能通風系統則會出現無法達到室內必要所需的通風量的問題，甚至無法正常工作。同時現階段成型的太陽能通風技術無法適應建築在不同季節的通風/降溫/採暖需求。

發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，利用蓄能風道系統和模塊封裝盒的蓄熱牆相結合，使室內溫度變化平緩、穩定，不易受室外溫度影響，可以適應冬季、夏季以及過渡季節對於溫度、通風的需求，具有經濟節能的優勢，宏觀上具有電網的削峰填谷錯峰功能。本發明通過下述技術方案實現—種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，包括內室、蓄能風道系統，所述內室包括前蓄熱牆、後蓄熱牆、左蓄熱牆和右蓄熱牆圍成，所述前蓄熱牆與蓄能風道系統通過風門連通；所述蓄能風道系統包括前面牆體、後面牆體、左面牆體、右面牆體圍成，前面牆體由透明玻璃板構成，後面牆體、左面牆體、右面牆體由絕熱板構成。所述蓄能風道系統的後面牆體內側還增設有集熱層和蓄熱層。所述蓄熱牆包括框架、模塊封裝盒，所述框架由多個縱橫排列的方格構成，所述模塊封裝盒活動設置於該方格內，模塊封裝盒內充裝有相變材料。所述內室的前蓄熱牆、後蓄熱牆、左蓄熱牆和右蓄熱的上端和下端分別開有至少一個風門；所述蓄能風道系統的前面牆體、後面牆體、左面牆體、右面牆體的上端和下端分別開有至少一個風門。所述框架由鋁合金或者木材或其他材料製成，所述模塊封裝盒由合金材料製成；所述絕熱板為玻璃纖維板。所述集熱層為銅板，銅板的表面增設黑色塗層。
與現有技術比較，本發明的優點及效果在於，結合了兩種被動式建築節能技術，SP蓄能風道系統和蓄熱牆兩者通過風口的結合，蓄熱牆包括框架、模塊封裝盒，框架由多個縱橫排列的方格構成，模塊封裝盒活動設置於該方格內，模塊封裝盒內充裝有相變材料，模塊封裝盒可以根據不同的季節，更換不同的相變材料。設計靈活，可適用於不同季節；安裝簡易，適合於工廠大批量生產以及舊樓改造；在安裝上注重與建築一體化，保持建築立面美觀，同時安裝簡易，其模塊封裝盒實現模塊化分體式相變牆對於相變材料在建築節能的應用有著應用推廣的現實意義，可以廣泛推廣應用於寫字樓、醫院、住宅等建築，對於舊樓改造項目也有著重要的現實意義。


圖I為本發明結構示意圖。圖2為本發明一個側剖面結構示意圖。圖3為本發明蓄熱牆結構示意圖，僅示意了部分模塊封裝盒。 圖4為本發明夏季通風運行模式圖。圖5為本發明冬季採暖內循環運行模式圖。圖6為本發明冬季採暖新風運行模式圖。圖7為本發明過渡季節通風運行模式圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。實施例如圖I 3所示。本發明蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，包括內室I、蓄能風道系統2，所述內室I包括前蓄熱牆1-1、後蓄熱牆1-4、左蓄熱牆1-2和右蓄熱牆1-3圍成，所述前蓄熱牆1-1與蓄能風道系統2通過風門3連通；所述蓄能風道系統2包括前面牆體2-1、後面牆體2-4、左面牆體2-2、右面牆體2-3圍成，前面牆體2_1由透明玻璃板構成，後面牆體2-4、左面牆體2-2、右面牆體2-3由絕熱板構成，絕熱板米用普通玻璃纖維板。所述蓄能風道系統2的後面牆體2-4內側還增設有集熱層2-5和蓄熱層2_6。所述內室I的蓄熱牆(即前蓄熱牆1-1、後蓄熱牆1-4、左蓄熱牆1-2和右蓄熱牆
1-3)每一塊都包括框架1-5、模塊封裝盒1-6,所述框架1-5由多個縱橫排列的方格構成,所述模塊封裝盒1-6活動設置於該方格內，模塊封裝盒1-6內充裝有相變材料。所述內室的前蓄熱牆、後蓄熱牆、左蓄熱牆和右蓄熱的上端和下端分別開有至少一個風門3 (部分風門在附圖中未示出)。所述蓄能風道系統的前面牆體2-1、後面牆體2-4、左面牆體2-2、右面牆體2_3的上端和下端分別開有至少一個風門(部分風門在圖I中未示出)。所述框架1-5由招合金、木材或其他材料製成,所述模塊封裝盒1-6由合金材料製成。所述集熱層2-5採用銅板，銅板的表面增設黑色塗層，便於吸熱。圖2、圖4至圖6中標號4為牆頂，標號5為牆底(也稱地基)
圖4為夏季的通風工作方式，並且假設白天室外溫度達到全天供冷高峰溫度340C，夜晚室外溫度最低降26 °C。風門3的A風門、C風門、D風門、E風門、F風門開啟，風門B關閉。在白天，蓄能風道系統2內集熱層2-5接收到太陽照射的能量，溫度逐漸上升產生高溫，熱量一部分存儲於封裝在蓄熱層2-6內，另一部分加前面牆體2-1 (透明玻璃板)和集熱層2-6之間間隙中空氣，空氣受熱膨脹，密度減少上升。造成蓄能風道系統2下側形成負壓，內室I的空氣被迫通過風門3的D風門從內室I壓向蓄能風道系統2。蓄能風道系統2內部空氣受熱膨脹上升，蓄能風道系統2上側造成正壓，被迫通過風門3的A風門吹向室夕卜。內室I內的空氣流向蓄能風道系統2內後造成內室產生負壓，室外新風在負壓條件下自動壓入內室I。內室I的模塊封裝盒1-6內充裝有相變材料，其相變點在28°C左右。相變材料受熱融化，吸收熱量，從而達到降低、延緩了內室溫度的上升，達到降低日間高峰的空調負荷等目的。在夜間，蓄熱層2-5內的相變蓄熱材料溫度高於前面牆體2-1和空氣隙的溫度。此時蓄熱層2-5釋放出熱量，加熱蓄能風道系統2內部空氣，發生「煙 」效應，維持內室I氣 流循環。使蓄能風道系統2在夜間或者缺乏太陽的時間內仍然能正常運行。在冬季可採用圖5、圖6的風門開啟形式，以實現更佳的節能效果，原理和夏季工況大致相同。如圖5、圖6所示為冬季通風/採暖工作方式可分為內循環模式如圖5 (風門3的A風門、B風門、E風門、F風門開啟，C風門、D風門關閉)。新風模式如圖6 (B風門、C風門、F風門開啟，A風門、D風門、E風門關閉)。內循環模式的日間，集熱層2-5吸收太陽輻射逐漸升溫，高溫時蓄能風道系統2內產生「煙囪」效應，受熱空氣膨脹上升並在蓄能風道系統2下側產生負壓。經太陽加熱後的空氣流回內室I時房間空氣變暖。新風模式的日間，集熱層2-5吸收太陽輻射逐漸升溫，高溫時蓄能風道系統2內產生「煙囪」效應，受熱空氣膨脹上升並在蓄能風道系統2下側產生負壓。另一部分存儲於蓄熱層2-6內。室外溫度較低的新鮮空氣經過蓄能風道系統2加熱流入內室I。內室渾濁空氣在蓄能風道系統2所產生的正壓通過F風門壓至室外，達到採暖通風的目的。內室I空氣由F風門排出室外。內室I的蓄熱牆(即前蓄熱牆1-1、後蓄熱牆1-4、左蓄熱牆1-2和右蓄熱牆1-3)，可以根據冬季溫度特點，更換裝有相變溫度較低(18°C左右)的相變材料的模塊密封盒1-6。盒內相變材料受熱熔化，積蓄熱量。在夜晚，蓄熱層2-6內的相變材料受冷凝固，同時釋放出熱量，力口熱蓄能風道系統2內部空氣，發生熱虹吸效應，維持氣流循環。同時，內室I放入蓄熱牆受冷凝固，放出熱量，加熱內室空氣，從而達到免費採暖的目的。如圖7所示，春季/過渡季節通風工作方式，並且假設白天室外溫度達到22°C，夜晚室外溫度最低降至15°C。A風門、D風門、E風門開啟，B風門、C風門、F風門關閉。過渡季節由於室外溫度一般低於內室I溫度，故同時開啟了進A風門、D風門、E風門，以同時達到引入室外較低溫度的冷風冷卻內室I的空氣熱負荷和同時起到強化通風的目的。本專利倡導一種與自然結合的設計理念，合理利用太陽能源與自然熱源/冷源，利用蓄能風道系統2 (太陽能技術)和內室I的蓄熱牆(相變蓄熱技術)以綜合實現降低建築供冷/供暖能耗、強化通風、增加室內舒適性的目的。蓄能風道系統2就是一種熱壓作用下的自然通風措施，在少耗能甚至不耗能的情況下保證內室I必要的新風通風量。內室I的蓄熱牆在發生相變的過程中伴有大量能量吸收或釋放，將其應用於建築圍護結構中，提高圍護結構的蓄熱能力，降低室內溫度波動幅度，降低建築物供冷/供暖負荷、減少空調設備的運行時間，達到節能和提高舒適度的目的。同時，在建築物採用相變蓄能維護結構，可以減少外牆厚度，從而達到減輕建築物自重、節約建築材料的目的。如上所述，便可較好地實現本發明。 上述實施例僅為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在於，包括內室、蓄能風道系統，所述內室包括前蓄熱牆、後蓄熱牆、左蓄熱牆和右蓄熱牆圍成，所述前蓄熱牆與蓄能風道系統通過風門連通；所述蓄能風道系統包括前面牆體、後面牆體、左面牆體、右面牆體圍成，前面牆體由透明玻璃板構成，後面牆體、左面牆體、右面牆體由絕熱板構成。
2.根據權利要求I所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在於，所述蓄能風道系統的後面牆體內側還增設有集熱層和蓄熱層。
3.根據權利要求I或2所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在於，所述蓄熱牆包括框架、模塊封裝盒，所述框架由多個縱橫排列的方格構成，所述模塊封裝盒活動設置於該方格內，模塊封裝盒內充裝有相變材料。
4.根據權利要求3所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在 於，所述內室的前蓄熱牆、後蓄熱牆、左蓄熱牆和右蓄熱的上端和下端分別開有至少一個風門。
5.根據權利要求3所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在於，所述蓄能風道系統的前面牆體、後面牆體、左面牆體、右面牆體的上端和下端分別開有至少一個風門。
6.根據權利要求3所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在於，所述框架由鋁合金或者木材製成，所述模塊封裝盒由合金材料製成。
7.根據權利要求3所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，其特徵在於，所述絕熱板為玻璃纖維板。
8.根據權利要求2所述的蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，所述集熱層為銅板，銅板的表面增設黑色塗層。
全文摘要
本發明公開了一種蓄能太陽能結合模塊化分體式相變房屋節能系統，包括內室、蓄能風道系統，內室包括前蓄熱牆、後蓄熱牆、左蓄熱牆和右蓄熱牆圍成，前蓄熱牆與蓄能風道系統通過風門連通；蓄能風道系統包括前面牆體、後面牆體、左面牆體、右面牆體圍成，前面牆體由透明玻璃板構成，後面牆體、左面牆體、右面牆體由絕熱板構成；結合了兩種被動式建築節能技術，安裝簡易，適合於工廠大批量生產以及舊樓改造；在安裝上注重與建築一體化，保持建築立面美觀，其模塊封裝盒實現模塊化分體式相變牆對於相變材料在建築節能的應用有著應用推廣的現實意義，可以廣泛推廣應用於寫字樓、醫院、住宅等建築，對於舊樓改造項目也有著重要的現實意義。
文檔編號F24F7/04GK102776959SQ20121027377
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者劉超鵬, 巫江虹, 王凱, 王源霞 申請人:華南理工大學