具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構的製作方法

2023-06-10 22:35:11

專利名稱：具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構的製作方法
技術領域：
本發明屬於建築結構技術領域。
(二)
背景技術：
迄今，在建築領域所使用的牆壁，其呈現的熱傳導能力都是雙向同性的。 也就是說，現有牆壁的向內傳熱(導熱)和向外傳熱(導熱)的能力都是一樣的。容易向外 散熱的牆壁也容易向內進熱，不容易向外散熱的牆壁也不容易向內進熱。通常，人們都希望 牆壁的保溫性能要好，具有較強的溫度環境隔離作用，即希望牆壁既不容易向外散熱也不容 易向內進熱。為此，人們要麼把牆壁設計建造得儘可能厚，要麼選用隔熱性能好的建築材料 或通過多層複合結構來降低牆壁的熱傳導能力，亦即增強牆壁的保溫性能。尤其在磚石或鋼 筋混凝土牆壁外複合一層帶有金屬網和外牆皮的泡沫材料隔熱層，更是近年來常用的技術措 施。保溫性能好有助於把室內室外的溫度環境明顯分隔開來，使室內的溫度不致太多受室外 環境溫度及其變化的影響。具有良好隔熱保溫效果的牆壁對於冷庫來說就意味著節能，因為 冷庫是通過人工製冷的方法保持低溫的，不希望外界的熱量傳進庫內導致溫度升高；具有良 好隔熱保溫效果的牆壁對於實驗室、辦公場所和居室來說也有利於節能，因為這樣的牆壁在 冬天可以儘量避免室內熱量通過牆壁向外散失，以節省用於取暖的能量，而在夏天又可以盡 量避免外界的熱量通過牆壁傳進室內，以節省降溫空調所耗電能。不過，對於無人值守、常 年處於密閉狀態、並且內有電器設備自動運行的各種機房和移動通信基站來說，隔熱性能好 將不利於把裡面電器設備運行時產生的熱量散失出去，但若隔熱性能不好，又容易在夏季天 熱時把室外的熱量傳進室內，這都容易增加控溫空調的耗能，因此，在這裡節能的需要和牆 壁隔熱性能單一的現實是一個矛盾。
(三)

發明內容
本發明提出一種"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"，可用於
機房、基站、車間、實驗室、辦公場所、活動房、以及家庭居室等多個方面，尤其特別適合
那些不能開窗通風的場所使用，能夠比單純隔熱保溫性能好的牆壁更加節能。這種牆壁結構
能夠根據需要使其具有雙向傳熱不同性的半導體式熱傳導能力。也就是說，這種牆壁結構可
以根據需要，具有單向有利於向內進熱而不利於向外散熱的傳熱(導熱)能力，或單向有利
於向外散熱而不利於向內進熱的傳熱(導熱)能力，或在不同季節、不同時段，為滿足不同
的需要，既可以具有單向有利於向內進熱而不利於向外散熱的傳熱(導熱)能力，也可以具 有單向有利於向外散熱而不利於向內進熱的傳熱(導熱)能力。例如，在無人值守自動運行
的機房或基站使用時，通常只需要使其單向有利於向外散熱而不利於向內進熱即可，而在有 人生活居住的場所，則需要有利於"冬暖夏涼"。也就是說，這種牆壁結構可以根據不同時 期或時段的需要，通過控制，使其具有不同的單向傳熱(導熱〉性能。比如，在冬季室外環 境較冷而又希望能夠利用太陽照射的熱能時，可以使這種牆壁結構具有容易向內進熱而不易 向外散熱的能力；在夏季室外環境較熱而希望避免傳熱進室內時，可以使這種牆壁結構具有 容易向外散熱而不易向內進熱的能力。甚至還可以在夏季的白天室外較熱時使這種牆壁結構
具有不易向內進熱的強隔熱能力(即弱導熱能力)，而在夜晚室外較涼時又具有容易向外散熱 的較強導熱能力(即弱隔熱能力)；在冬季的白天太陽曬著時，可以使這種牆壁結構具有容易 向內進熱的較強的傳熱能力，而在太陽曬不到、牆壁外面較冷的時候，又具有不容易向外散 熱的較強隔熱能力。有了這種可控傳熱能力的牆壁結構，在冬季當外界寒冷時，不僅能夠充 分保溫，而且還可以通過牆壁利用太陽能的熱量來加熱室內空氣，以節省供暖耗能；而在夏 季，當室外較熱時，能夠充分隔熱，避免和減少外界的熱量通過牆壁傳進室內，而在外界較 涼(例如夜晚)並且不能開窗通風時，又可以通過牆壁儘量向外散熱，以節省空調用電。不 過，要想單純利用一種固體材料就使牆壁具有這種可控半導體式傳熱能力，那是不易辦到的。 即使有這種材料存在，要在建築結構中使用它做牆壁，不僅是昂貴的，而且也是不現實的。 本發明提出的這種具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構，是一種複合型的牆壁結 構。像玻璃分片瓷磚分塊那樣，這種牆壁結構可以分成一個又一個結構單元。每個結構單元 都是由帶有上下兩個或兩組通風孔洞並具有較強隔熱能力的基本牆體、具有較強導熱能力的 外牆體、具有密封能力的四周圍框、以及被基本牆體、外牆體和四周圍框包圍形成的夾壁牆 空腔共同組成，而且在上下兩組通風孔洞處還裝有可控節門，以及相應的控制機構，能夠通 過控制節門，實現對通風孔洞內外的空氣，即室內和夾壁牆空腔內的空氣是否流動，以及流 動方向進行雙向控制，就可以以空氣做傳熱媒介，利用在通風孔洞內外空氣進行不同方向的 循環流動或止流，將基本牆體的較強隔熱能力和外牆體的較強導熱能力在不同時段、不同的 室內外溫度差和不同使用需要的情況下分別突出顯現出來，使得這種牆壁結構在總體上能夠 具有雙向傳熱不同性的半導體式熱傳導能力。即可以根據不同需要和控制，使牆壁分別具有 向內或向外的強導熱能力或強隔熱能力,既可以具有單向有利於向內進熱而不利於向外散熱 的傳熱(導熱)能力，也可以具有單向有利於向外散熱而不利於向內進熱的傳熱(導熱)能 力，或根據需要在不同季節、不同時段分別具有這種單向傳熱(導熱)的能力，從而達到節 省供暖耗能或空調耗能的目的，因此是一種"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"。 還可以選擇在通風孔洞處增設能夠加強通風的小風扇，使得這種半導體式傳熱能力更加突出 更加有效。
通常這種複合型牆壁結構一個結構單元的高度與相關房屋牆壁的高度基本相同，而一個 結構單元的寬度則視具體情況來確定，既可以與使用這種結構的該房屋一面牆壁的寬度一 樣，也可以將過寬的牆壁分隔成若干個單元。
具體來說，這種牆壁結構的基本牆體又稱主牆壁或內牆體，就是各種常規建築物平常使 用的隔熱性能較好的磚牆、石牆、鋼筋混凝土牆、加氣混凝土牆、各種複合結構牆、以泡沫 保溫層為主要隔熱層的鋼板房(輕便活動房)牆等等。基本牆體的功能也與常規牆壁是一樣 的，主要是空間隔離、承重、受力、隔熱、隔音、室內裝飾層的載體等。通常在基本牆體的 外表面還可以粘貼一層能夠增強基本牆體隔熱保溫效果的隔熱層。例如，粘貼一層厚度適當 的泡沫塑料板，尤其表面帶有金屬反光膜的泡沫塑料板或片，效果更好。
外牆體是在常規牆壁之外專門增設的。要求外牆體較薄，具有較強的導熱能力(即盡可 能差的隔熱能力)和一定的結構強度(能夠滿足起隔離作用的強度即可，不需要承重)，具 有良好的耐候性(即能夠耐受風吹日曬雨淋等)，還要有良好的密封性，即沒有通常水平的
漏氣問題(不是指真空技術中所說的真空密封)。至於外牆體是否透明，則沒有要求。要求 外牆體的主要功能是既要與外界環境進行空間隔離，同時又要使其內的空間能夠儘可能好地 與外界進行熱交換，以使其內的空氣層溫度儘可能與外界環境保持一致或儘量接近。構成外 牆體所用的材料，既可以是透明的幕牆玻璃，也可以是不透明的石板、瓷板、或各種複合材 料板，尤其是能夠耐候的各種具有良好傳熱能力的金屬及合金板，使用效果更好。外牆體的 上邊緣是"上頂"，可以是該層樓房(或房屋)天花板的延伸，也可以是單獨架設的密封條 框。外牆體的下邊緣是"下底"，可以是該層樓房(或房屋)地板(地面)的延伸，也可以 是單獨架設的密封條框。外牆體的左邊緣和右邊緣都是"堵牆"，可以是該層樓房(或房屋) 原有隔牆的延伸，也可以是單獨架設的密封條框。外牆體通過上頂、下底以及兩邊的堵牆所 形成的四周圍框，與基本牆體密封連接在一起，形成一個結構單元。除此之外，通常為了增 加結構強度，還在其間使用金屬或其它材料製成的、不影響空氣流通的支架，將較薄的外牆 體進一步固定在基本牆體上。暴露在外的上頂以及兩邊的堵牆都要具有耐候性。
外牆體與主牆壁即基本牆體之間相隔一定距離(通常在10cm左右)，中間是在結構單元 四周的密封圍框內可以自由流動的空氣夾層。這種結構類似常說的"夾壁牆"。因此，可以 稱這個空氣夾層空間為"夾壁牆空腔"。夾壁牆空腔中的這層可以自由流動的空氣夾層，對 於"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"來說是至關緊要的。它實際是這種牆壁結 構能夠在不同情況下改變其傳熱能力所離不開的媒質。因為單純依靠固體材料是難以使牆壁 "具有可控半導體傳熱能力"的。要想使牆壁在不同需要時能夠具有不同的傳熱能力，就離 不開夾壁牆空腔中的這層流體介質——空氣做熱量傳遞的媒介。夾壁牆空腔中這層能夠自由 流動並可以與室內空氣進行交換的空氣層的作用，既像冬天供暖系統中使用的熱水，也像空 調機中使用的氟裡昂或其他致冷劑。而外牆體則是室內外進行熱交換的"換熱器"，其作用 相當於取暖用的"暖氣片"，或空調機的室外機。
在基本牆體的上部和下部，有兩個或兩組能夠使夾壁牆空腔裡的空氣和室內的空氣進行 流通交換的通風孔洞(或稱門、窗)。通風孔洞的形狀可方可圓，也可以是其他形狀。為了 室內的美觀，還可以在不影響通風的前提下，在通風孔洞的室內表面覆蓋各種裝飾形狀的蓋 或罩。在上部和下部的通風孔澗處，裝有能夠控制孔洞開啟或閉合的可控節門。要想使牆壁 在不同需要時能夠具有不同的傳熱能力，除了離不開能夠溝通室內外空間的流體介質倣熱傳 遞媒介之外，還需要有能夠讓這種媒介進行室內外溝通的通路，而且是可以根據需要控制媒 介流動方向的通路，也就是控制熱量吸收和散失方向的通路。通風孔洞以及可控節門就是這 種能夠讓媒介(空氣)溝通室內外空間進行熱交換的通路，並且是可以根據需要控制媒介(空 氣)流動方向的通路和機構。上部和下部的通風孔洞處的可控節門，可以設計成單門、雙門 或百葉門等形式，而其控制方法有多種，既可以利用人工操作控制，也可以利用冷熱空氣因 比重不同熱升冷降而產生的流動勢和氣壓差進行自動控制，還可以利用溫度傳感器和電子自 動控制技術設計成電子控制節門。
通常情況下，室內的溫度和室外的溫度是不同的。(1)當室內溫度較高而室外溫度較低， 需要在不開窗的密閉情況下降低室內溫度時(例如無人值守自動運行的各種電器機房或移動 通信基站)，可以開啟基本牆體上方和下方通風孔洞的可控節門，室內的熱空氣就會從上方
通風孔洞自動流入夾壁牆空腔，並在夾壁牆空腔中通過傳熱能力強的外牆體冷卻後下沉，而 夾壁牆空腔中已經冷卻的、與外界溫度比較接近的涼空氣，就會從下方的通風孔洞流進室內， 形成自動循環。雖然這種降溫過程通常不是很快，但由於是一個不斷進行的持續過程，而且 降溫面積(外牆體)較大，因此還是很有效的。如果在通風孔洞處安裝小風扇，加速空氣的 流動，效果會更明顯。這就可以明顯節省用於控溫的空調耗能。(2)當室外溫度較髙或太陽 曬在外牆體上使得其後的夾壁牆空腔的氣溫也比室內的高時，為了充分利用室外太陽熱量， 減少室內供暖耗能，也同時開啟上下兩個(或兩組)通風孔洞的可控節門，讓夾壁牆空腔內 比較熱的空氣從上方的通風孔洞流入室內，而室內較涼的空氣從下方的通風孔洞流入夾壁牆 空腔，被加熱後上升，也同樣形成自動循環。(3)當室外溫度較高或太陽曬在外堖體上使得 其後的夾壁牆空腔的氣溫比室內的高時，如果希望室內保持較低的溫度而不希望受到室外高 氣溫的影響，可以同時關閉上下兩個(或兩組)通風孔洞的可控節門，讓夾壁牆空腔內比較 熱的空氣不能進入室內，室內較涼的空氣也不能從下方的通風孔澗流入夾壁牆空腔。此時外 牆體和夾壁牆空腔中的這層不能與室內空氣溝通的空氣層，實際就可以起到進一步增強基本 牆體保溫效果的作用，也可以節省用於控溫的空調耗能。(4)當室內溫度較高而室外溫度較 低時，如果希望室內保持較高的溫度而不希望室內的熱量較快散失以節省供暖耗能，也要同 時關閉上下兩個(或兩組)通風孔洞的可控節門，讓夾壁牆空腔內比較冷的空氣不能從下方 通風孔洞進入室內，室內較熱的空氣也不能從上方的通風孔洞流入夾壁牆空腔。此時外牆體 和夾壁牆空腔中的這層不能與室內空氣溝通的空氣層，實際也是起到進一步增強基本牆體保 溫效果的作用。所以，在不同的室內外環境溫度情況下，通過控制通風孔洞的可控節門的開 啟和關閉，就可以充分利用室內外空氣不同方向的循環流通或止流，使得這種"具有可控半 導體式傳熱能力的節能牆壁結構"可以根據需要分別具有向內或向外的強導熱能力或強隔熱 能力，從而達到節省空調或供暖耗能的目的。
人工控制節門的方法類似於用旋杆控制百葉窗，用鑰匙或把手控制防盜門或保險柜鎖的 上下插銷，或像自行車閘等等控制操作那樣，通過用剛性連杆或柔性鋼絲帶動節門的開啟或 關閉。人工控制節門是根據室內外溫度高低情況和需要升溫還是降溫，來決定節門開啟還是 關閉的。氣流的方向是由節門開啟時通風孔洞內外的氣溫氣壓決定的，節門本身只有在人工 操作下是開啟或是關閉，而不帶方向性。人工控制的方法簡單可靠，成本低廉，但不能隨室 內外溫度的變化而自動變化，只能在一定時段進行粗略控制。例如移動通信基站，可以在夏 季天氣炎熱時關閉節門，使"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"只能加強牆壁的 隔熱能力，而暫時不具備較強的散熱能力。在天氣涼爽的其他時段打開節門，使"具有可控 半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"具有較強的散熱能力而暫時不具備較強的隔熱能力。當 然，這兩種情況都能夠進一步節省空調耗電量。
氣動節門的結構類似市售排風扇後面所附帶的單向節門在一個垂直豎立的活動圓片 (圓板)中部重心偏上一點，有一個將圓片架設在邊框上的橫向支撐軸，由於支撐軸稍偏離 重心，平時因為重力作用，使得活動圓片能夠垂直而立，將出風口堵住。又由於支撐軸偏離 重心並不多，雖然平時因為重力作用而使活動圓片垂直而立，將出風口堵住，使節門呈閉合 狀態，但只要稍有風吹，就能夠把活動圓片吹起來，順風變成水平狀，不再阻擋風扇產生的
空氣流動。也就是說，稍有風吹節門就可以呈開啟導通狀態。靈敏程度還是比較高的。在圓 片處於垂直而立狀態時，緊挨它下部邊緣靠風扇一邊的邊框上有一個半環形的擋片，它不影 響正向通風，但它的阻擋作用卻使圓片只能在風扇風吹時向外(後)開啟而不能因為反向風 的吹動而向內(前)開啟。即不能讓"倒風"。也就是說，這種節門是單向節門。由於排風 扇的作用是單一的，只要求排風而不要求進風(倒風)，因此這種單向節門正符合它的需要。 當夾壁牆空腔中的空氣與室內空氣進行交換而流經通風孔洞時，如果也是僅僅要求能夠單向 流動就可以了，那麼，氣動節門就可以採用類似上述這種單向節門的結構。例如，無人值守 的移動通信基站，在密閉空間裡運行的電器設備，由於不斷產生熱量而導致室溫上升，為了 能夠維持正常的工作溫度，就離不開控溫空調來降溫。要想減少控溫空調的耗能，可以採用 本發明提出的具有可控半導體傳熱能力的牆壁結構。在這裡就可以採用上述這種類似排風扇 後附帶的單向節門的氣動節門結構，而且僅僅安裝在基本牆體上部的通風孔洞處，使得室內
的熱空氣能夠單向流進夾壁牆空腔，而夾壁牆空腔的熱空氣不能反流即可。有了這種基本牆 體上部通風孔洞帶有單向氣動節門的夾壁牆結構，只要室外的環境溫度比室內上層熱空氣的 溫度低，夾壁牆空腔裡的空氣就會變涼下沉，從下部的通風孔洞流入室內，而基站室內上層 溫度較高的熱空氣同時也就自動流進密封的夾壁牆空腔裡，在那裡被外牆體降溫後，又自動 下沉，並從下部的通風孔洞流入室內。這種自動循環的不斷進行，就能夠降低室內空氣的溫 度。如果在上部或下部通風孔洞處按照氣體流動的方向安裝一個能夠增強空氣流動的小風扇 (例如市售排風扇)，效果更好。只是需要注意在排風扇不開啟時不能阻擋空氣的自動流通。 由於外牆體的面積較大散熱較快，只要室內外有一定的溫差，這種降溫作用還是不小的。而 當夏季天熱室外溫度高於室內時，夾壁牆空腔裡的空氣受熱上升，雖然對這個單向氣動節門 的活動圓片產生壓力，但由於受到靠室內一邊擋片的阻擋，活動圓片只能處於豎直狀態而把 通風孔洞封閉。這樣以來，夾壁牆空腔裡的熱空氣就不能流到室內，而被憋在夾壁牆空腔裡， 總的效果是能夠比單純基本牆體更有效地阻擋外界熱量傳入室內。也就是說，使用這種"具 有可控半導體傳熱能力的牆壁結構"以後，無論天氣涼熱，都能夠使移動通信基站的控溫空 調明顯節省電能。
如果為了滿足居室、辦公室、實驗室等場合的需要，不僅在室內溫度比室外溫度高時要 求降溫，而且到了能夠利用太陽能加熱室內空氣時還要求升溫，那麼，所使用的氣動節門就 不能用上述單向節門結構，而需要用可控雙向節門。使用可控雙向節門時"具有可控半導體 傳熱能力的牆壁結構"在每時每刻仍然是單向傳熱的，只不過通過控制，可以根據需要使熱 量傳遞的方向改變而巳。可控雙向節門的具體結構可以有多種，例如把原來處在圓片下部邊 緣邊框上的半環形擋片設計成兩個，分別處於垂直而立狀態下活動圓片的內外兩邊，而且都 設計成能夠被控制伸縮的。當內擋片伸出而外擋片縮進時，活動圓片只能向外開啟，空氣只 能從通風孔洞由內向外流動，而不能從外向內流動；而當內擋片縮進外擋片伸出時，活動圓 片只能向內開啟，空氣只能從通風孔洞由外向內流動，而不能從內向外流動。因此，只要能 夠控制內外擋片的伸縮，就可以控制氣流的方向。控制內外擋片伸縮的辦法也有多種，通常 可以採用人工控制方法，既可以像自行車線閘那樣使用柔性鋼絲拉動，也可以像用鑰匙或旋 扭控制防盜門或保險柜鎖的上下插銷那樣用剛性連杆帶動。只是需要注意把操作控制的開關
旋扭設計安裝在適當高度，以便於人們控制操作使用。內外擋片的樣式形狀可以不受限制， 只要便於控制、能夠起到阻擋活動圓片的作用，並且能夠在節門呈閉合狀態時實現密封、而 節門呈開啟狀態時不阻礙通風即可。當通風孔洞不是圓形而是其他形狀(例如長方形)時， 活動片也可以採用其他形狀。要求充當活動圓片的材料在保證硬度和強度的情況下儘可能 輕，以便既能夠實現對反向氣流的密封，又容易被順向氣流吹動開啟。當然，氣動節門的活 動圓片所開啟的程度，與通風孔洞兩邊氣壓差大小、流過的氣流強度以及節門的扭轉力矩大 小有關。
電子控制節門的控制方法有兩種基本形式 一是定溫控制，按照一定的設定溫度來控制 其開啟或閉合；二是定向控制，即按照室內外溫度誰高誰低，根據所需要的熱傳遞方向來控 制開閉。利用電子控制節門時，節門開啟的程度不受氣流大小強弱的影響，而是根據控制指 令，要末是開啟，要末是關閉，開就全開，關就全關。電子控制節門所需要控制的動作很簡 單，都是常規技術能夠解決的。
定溫控制通常是根據使用需要來設定開啟或閉合節門的控制溫度的。例如移動通信基 站，如果工作要求室溫上限為35'C，空調機的啟動溫度相應設定在32'C左右，可以將能夠測 量夾壁牆空腔空氣溫度的溫度傳感器(溫度開關)設定控制溫度為31'C或更低一些。只要夾 壁牆空腔空氣溫度低於這個設定的控制溫度，電子控制節門就開啟，使室內高於這個溫度的 熱空氣能夠經過通風孔洞自動流入夾壁牆空腔裡，並在那裡降溫冷卻後下沉，又從下邊的通 風孔洞流入室內，形成降溫循環，可以減少開啟空調機的工作時間，甚至在內外溫差較大時 不用開啟空調機。只有當夾壁牆空腔空氣溫度等於或高於設定控制溫度時，電子控制節門才 關閉，夾壁牆空腔裡高於這個溫度的熱空氣就不能經過通風孔洞自動流入室內，室外的熱量 也就不能被媒介空氣帶進室內。這才依靠空調機來轉移室內多餘的熱量避免繼續升溫。此時 總體牆壁結構能夠達到比單純一層基本牆體更好的隔熱保溫效果，使外界的熱量不易傳進室 內，也有利於節省空調機的耗電。所以，無論是夾壁牆空腔空氣溫度低於31'C還是高於31 'C,利用"具有可控半導體傳熱能力的牆壁結構"都可以節省空調機的耗電量。
電子定向控制節門是按照室內外溫度誰高誰低來控制節門開啟或閉合的。這時需要在外 牆體內和室內各安一個溫度傳感器，並使用具有比較功能的控制電路和控制器。如果像移動 通信基站那樣，目的是為了降溫，節省控溫空調的耗電量，就可以設定在室內溫度高於夾壁 牆空腔空氣溫度時節門打開。這時室內的熱空氣可以自由地從通風孔洞流入夾壁牆空腔裡， 並在那裡被溫度較低的外牆降溫冷卻後下沉，又從下邊的通風孔洞流入室內，形成降溫循環， 從而減少控溫空調的開啟使用時間，節省耗電量；在這種設定的控制下，如果室內溫度低於 夾壁牆空腔空氣溫度，則節門關閉，夾壁牆空腔裡的熱空氣就不能經過通風孔洞自動流入室 內而被憋在那裡。這時總體牆壁結構能夠達到比單純一層基本牆體更好的保溫效果，也有利 於節省空調機的耗電量。


附圖是這種"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"的示意圖。其 中數標l表示基本牆體，數標2表示外牆體，數標3表示夾壁牆空腔，數標4表示處於基本 牆體上部的通風孔洞，而數標5表示處於基本牆壁下部的通風孔洞，數標6表示可以控制上
部通風孔洞開啟或閉合的可控節門，而數標7則表示可以控制下部通風孔洞開啟或閉合的可 控節門，具體的控制系統由於可以有多種方案，可以被設計成多種形式，因此，控制系統在 示意圖中沒有顯示。數標8表示這種牆壁單元上部的密封頂蓋(通常為本層樓的天花板)， 數標9表示這種牆壁單元下部的密封下底(通常為本層樓的地面)，數標10表示兩邊的堵牆， 數標ll表示支架，數標12表示室內空間，數標13表示室外空間。
具體實施方式
:
(1)以移動通信基站的情況為一個實施例如果是新建站，可以按照本發明"具有可控半 導體式傳熱能力的節能牆壁結構"對牆壁提出的要求來設計施工，直接構建這種新型的牆壁 結構。如果是現有基站，則可以按照"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"提出的 要求來進行牆壁的改造。
由於移動通信基站主要要求的是，在通常情況下牆壁需要有較好的散熱(傳熱)能力(即 隔熱性能不好)，可以更有效地為由於設備工作發熱而導致溫度不斷升高的室內空氣降溫，以 便能夠節省控溫空調的耗電量；而在外界環境過熱時，為避免外界熱量傳入室內，又要求牆 壁有較好的隔熱性能(即不良的傳熱能力)。這種對牆壁傳熱能力的要求顯然是互相矛盾的， 利用現有技術建造的牆壁是沒法實現的。然而，只要按照本發明"具有可控半導體式傳熱能 力的節能牆壁結構"提出的要求進行牆壁的改造，就可以解決這個矛盾。
假如現有基站的牆壁一基本牆體是磚牆。改造的方法是先在一面牆的上部靠近天花
板(相距約20cm左右)的高度開孔打洞(打洞時注意防塵，以免對設備造成不良影響)。這 就是上通風孔洞，直徑大約10cm左右。通風孔洞的數量視該牆壁的寬度而定， 一般2米寬 的牆面有一個通風孔洞即可。同時在與每個上方孔洞相應的牆壁下方，離地距離大約30cm 處，也打一個同樣大小的下通風孔洞。在上方的通風孔洞處安裝一個人工控制開啟或閉合的 節門，或安裝能夠單向向外開啟的氣動節門或電子控制節門。在現有牆壁外側的頂、底、兩 邊，如有現成的天花板、地板、牆壁可以利用，就加以利用，但要用密封膠或密封條加以密 封處理，使其形成能夠對氣體密封的四周圍框。如果沒有現成的天花板、地板、牆壁可以利 用，就在四周另行安裝架設一圈具有一定強度和厚度、寬度(暴露在外時還需要有耐候性) 的條框做四周圍框(可用金屬型材、水磨石條、石條、水泥瓷磚或木版等)，也要進行密封 處理。其間還可以間斷地固定一些用金屬、木版或其它材料製成的、可以讓空氣按照一定路 徑流動以便能夠更充分與外塘體進行熱交換的支架。支架的厚度應當與四周邊的圍框厚度一 樣，大約在10cm左右。這樣，就可以將較薄的外牆體通過四周邊的圍框和支架固定在基本 牆體上，並在中間形成夾壁牆空腔和能夠流動的空氣夾層。夾壁牆空腔和空氣夾層的厚度一 般在10cm左右，但這個尺寸伸縮性較大，可以根據具體情況變化。如果有現成的較大尺寸 的圍框可利用，或在夾壁牆空腔中有需要安放的物品，夾壁牆空腔的尺寸可以根據現實情況 來設定。在安裝固定外牆體之前，在基本牆體的外表面先粘貼一層帶有金屬反光膜的泡沬塑 料板或片，以進一步增強基本牆體的保溫隔熱性能，厚度可從1亳米到幾釐米選擇，越厚保 溫效果越好。外牆體可以選用金屬板或合金板或其它可以做外牆的薄板，例如通常鋼板房使 用的彩鋼板。固定外牆體時注意在有可能漏氣的地方(周邊以及接縫和螺釘所在處等)增加
橡膠或泡沫塑料墊片，或塗密封膠。在相當於可控節門的部位，為了以後維修節門和控制機 構的方便，可以預先留出便於維修的小密封門(用螺釘固定)。
在上方的通風孔洞處可以安裝單向氣動節門、人工控制節門或電子控制節門，使得室內 的熱空氣能夠單向流進夾壁牆空腔，並阻止反向氣流的流動；而下方的通風孔洞敞開，不用 安裝節門。如果基本牆體上部通風孔洞帶有單向向外的氣動節門，只要室外的環境溫度比室 內上層熱空氣的溫度低，夾壁牆空腔裡的空氣就會被外牆體冷卻變涼下沉，從下部的通風孔 洞流入室內，這時由於夾壁牆空腔是密封的，涼空氣流走之後形成的低氣壓空間就由室內上 層溫度較髙的熱空氣自動流入進行填補，在那裡被外牆體降溫後，又自動下沉，並從下部的 通風孔洞流入室內。這種自動循環的不斷進行，就能夠降低室內空氣的溫度。如果在上部或 下部通風孔洞處按照氣體流動的方向安裝一個能夠增強空氣流動的小風扇，效果更好。只是 需要注意在排風扇不開啟時不能阻擋空氣的自動流通。由於外牆體的面積較大散熱較快，只 要室內外有一定的溫差，這種降溫作用還是不小的。而當夏季天熱室外溫度高於室內時，夾 壁牆空腔裡的空氣受熱上升，雖然對這個單向氣動節門的活動圓片產生壓力，但由於受到靠 室內一邊擋片的阻擋，活動圓片只能處於豎直狀態而把通風孔洞封閉。這樣以來，夾壁牆空 腔裡的熱空氣就不能流到室內，而被憋在夾壁牆空腔裡，總的效果是能夠比單純基本牆體更 有效地阻擋外界熱量傳入室內。也就是說，使用這種"具有可控半導體傳熱能力的牆壁結構" 以後，無論天氣涼熱，都能夠為移動通信基站的控溫空調明顯節省電能，同時也能延長空調 機的使用壽命和工作年限。
(2)以活動房的情況為另一個實施例活動房的牆壁通常是在一層較厚的泡沫塑料板的兩 面各敷設一層彩鋼板而構成的。這種牆壁不僅輕便，便於拆裝移動，而且保溫效果也比較好。 在這種活動房使用"具有可控半導體傳熱能力的牆壁結構"是非常方便的。對於每個單元的 活動牆，只要在安裝外牆面鋼板之前，在厚泡沫塑料板原來貼有鋼板的外表面上，加貼一層 帶有金屬反光膜的泡沫塑料薄板或片，在每個單元牆壁上下適當部位打出通風孔洞，安上可 控節門(通常使用人工控制節門比較便當)及控制機構，並在單元的四周安裝上密封圍框， 在其間增設一些支架，並注意密封處理，把外牆面鋼板固定在密封圍框和支架上，而且圍框 和支架把原來緊貼在泡沫塑料板上的外牆面鋼板支撐得能夠離開隔熱泡沫塑料板一定距離
(10cm左右)，就構成了一個單元的"具有可控半導體傳熱能力的牆壁結構"。用這樣的牆 壁結構來組裝活動房，就能夠收到更節能的效果。通常情況下，所安裝的人工控制節門可以 保持在閉合狀態，使整個牆壁結構具有更好的隔熱保溫效果即可。只有在不能開窗通風而又 需要控溫的情況下，為了節省空調或暖氣的耗能量，才根據室內外溫度狀況來決定是否打開 節門。
權利要求
1. 一種具有可控半導體式傳熱能力的複合型牆壁結構，其特點是每個結構單元都是由帶有上下兩個或兩組通風孔洞並具有較強隔熱能力的基本牆體、具有較強導熱能力的外牆體、具有密封能力的四周圍框、以及被基本牆體、外牆體和四周圍框包圍形成的夾壁牆空腔共同組成，而且在上下兩組通風孔洞處還裝有可控節門，以及相應的控制機構，能夠根據室內外溫差狀況和使用需要，通過控制節門的開啟或閉合，實現對通風孔洞內外的空氣，即室內和夾壁牆空腔內的空氣是否流動以及流動方向進行雙向控制，就可以以空氣為傳熱媒介，利用通風孔洞內外空氣不同方向的循環流動或止流，實現熱量的定向傳輸或隔熱，使得這種牆壁結構在總體效果上能夠具有雙向傳熱不同性的半導體式熱傳導能力，即可以根不同需要和控制，分別具有向內的強導熱能力和向外的強隔熱能力，或向內的強隔熱能力和向外的強導熱能力，從而達到節省供暖耗能或空調耗能的目的，因此是一種「具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構」。
2. —種如權利要求l所述的"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"，其特點是還可 以選擇在通風孔洞處安裝能夠加強通風效果的小風扇。
3. —種如權利要求l所述的"具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構"，其特點是處於 上部和下部的通風孔洞處的可控節門，可以設計成單門、雙門或百葉門等形式，可以根據 需要選用單向開啟或雙向開啟，而其控制方法有多種，既可以利用人工操作控制，也可以 利用冷熱空氣因比重不同熱升冷降而產生的流動勢和氣壓差進行氣動控制,還可以利用溫 度傳感器和電子技術設計成電子自動控制節門。
全文摘要
迄今，在建築領域所使用的牆壁，其呈現的熱傳導能力都是雙向同性的。容易向外散熱的牆壁也容易向內進熱，不容易向外散熱的牆壁也不容易向內進熱。本發明「具有可控半導體式傳熱能力的節能牆壁結構」，由強隔熱的、並帶有通風孔洞的內牆體、強導熱的外牆體、密封的四周圍框、以及被內牆體、外牆體和四周圍框包圍形成的夾壁牆空腔共同組成。可以根據需要，使其具有雙向不同性的半導體式熱傳導能力。也就是說，這種牆壁結構可以在不同季節、不同時段根據需要，通過對室內和夾壁牆空腔的空氣是否流動以及流動方向進行雙向控制，使其具有單向有利於向內進熱而不利於向外散熱的傳熱能力，或單向有利於向外散熱而不利於向內進熱的傳熱能力，能夠比單純隔熱保溫性能好的牆壁更加節能。
文檔編號E04B1/74GK101392563SQ20081022238
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月18日 優先權日2008年9月18日
發明者旃 陳 申請人:旃 陳