專利名稱：雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種墻體，尤其涉及一種雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，屬于太陽(yáng)能光熱技術(shù)在建筑中的應(yīng)用裝置，用于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，能源問題成為了制約社會(huì)發(fā)展急需解決的瓶頸問題。世界乃至我國(guó)能源總消耗中，建筑能耗約占30 40%，其中的主要部分是建筑的采暖和空調(diào)耗能。而且隨著人們生活水平以及對(duì)工作與居住環(huán)境舒適度要求的提高，建筑的采暖和空調(diào)耗能有不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，降低建筑能耗中采暖和空調(diào)耗能，實(shí)施建筑節(jié)能，是保持社會(huì)發(fā)展、維系能源安全的迫切需求和必要途徑之一。太陽(yáng)能因?yàn)槠淇稍偕约皩?duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，是重要的化石能源替代物，在建筑中大力推廣應(yīng)用太陽(yáng)能技術(shù)將是規(guī)模化發(fā)展可再生能源、降低建筑能耗中常規(guī)能源比例的重要途徑。在太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用技術(shù)當(dāng)中，太陽(yáng)能相變蓄熱技術(shù)作為太陽(yáng)能技術(shù)、相變材料(PCM，Phase Change Material)技術(shù)和建筑技術(shù)三者的融合，在建筑、節(jié)能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保上具有諸多優(yōu)點(diǎn)。它可以充分利用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)有限的外表面積，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與建筑一體化，提高太陽(yáng)能在建筑中的綜合利用效率，以達(dá)到降低建筑能耗中常規(guī)能源比重的目的，從而實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能；同時(shí)，利用相變材料(PCM)相變過程溫度變化小和相變儲(chǔ)能大的特點(diǎn)，提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力，降低室內(nèi)溫度波動(dòng)，最終改善建筑室內(nèi)環(huán)境熱舒適性。因此，太陽(yáng)能相變蓄能技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用前景廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前太陽(yáng)能相變蓄熱墻體技術(shù)的不足，提出一種雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過雙流道和隔熱層設(shè)計(jì)以及合適的風(fēng)口開關(guān)設(shè)計(jì)，可靈活實(shí)現(xiàn)建筑在不同季節(jié)時(shí)期所需的采暖、保溫、隔熱和冷卻的功能，從而滿足建筑全年不同季節(jié)不同需求的問題。本發(fā)明由附著于建筑墻體上的相變蓄熱墻體即PCM墻體、隔熱層、內(nèi)流道、外流道、吸熱鋁板、室內(nèi)上風(fēng)口、室內(nèi)下風(fēng)口、室外上風(fēng)口、室外下風(fēng)口、中間層上風(fēng)口、中間層下風(fēng)口、玻璃蓋板以及框架構(gòu)成；吸熱鋁板復(fù)合于隔熱層外側(cè)，復(fù)合體的兩側(cè)通過框架形成內(nèi)流道、外流道，隔熱層上、下部分別開設(shè)有連通內(nèi)流道、外流道的中間層上風(fēng)口、中間層下風(fēng)口，外流道的頂部及底部分別室外上風(fēng)口、室外下風(fēng)口，PCM墻體上、下部設(shè)置有連通建筑室內(nèi)及內(nèi)流道、并貫穿建筑墻體及PCM墻體的室內(nèi)上風(fēng)口、室內(nèi)下風(fēng)口。本發(fā)明所述PCM墻體的相變溫度范圍為23°C 32°C，最佳為 ^°C。本發(fā)明所述吸熱鋁板上覆蓋有選擇性吸收涂層。本發(fā)明綜合考慮建筑在全年不同季節(jié)時(shí)期，具有采暖、保溫、隔熱和冷卻這4種不同需求的特點(diǎn)，通過合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可以分別以建筑的太陽(yáng)能被動(dòng)采暖、保溫、隔熱或自然冷卻工作模式在全年有效運(yùn)行；同時(shí)利用相變蓄熱墻體相變過程蓄熱能力強(qiáng)及溫度基本不升高、相變溫度可在與人體舒適性溫度接近的26°C附近的特性，改善了太陽(yáng)能利用常存在的晝夜不同的問題，而且使建筑室內(nèi)熱環(huán)境更符合人體舒適性要求。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
(1)本發(fā)明采用雙流道設(shè)計(jì)和中間加隔熱層的設(shè)計(jì)以及合理的風(fēng)口開關(guān)設(shè)計(jì)，形成了一種新型的太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有太陽(yáng)能被動(dòng)采暖、保溫、隔熱和冷卻4種獨(dú)立功能，能夠滿足建筑全年不同季節(jié)不同需求的問題。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有可全年有效使用的特點(diǎn)，其應(yīng)用的季節(jié)適應(yīng)性更好。因之，系統(tǒng)可以適應(yīng)更多種氣候條件下的應(yīng)用問題，適宜應(yīng)用地區(qū)也更廣泛。(2)本發(fā)明可以只通過簡(jiǎn)單的風(fēng)口開啟/關(guān)閉動(dòng)作，利用熱虹吸效應(yīng)或者風(fēng)壓力等自然效應(yīng)實(shí)現(xiàn)其全部4種獨(dú)立功能，系統(tǒng)可以全年采用被動(dòng)方式運(yùn)行，無需輔助動(dòng)力或其他運(yùn)行投入，系統(tǒng)的運(yùn)行成本很低。(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，易于與建筑結(jié)合形成太陽(yáng)能建筑一體化應(yīng)用。


附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)施例由附著于建筑墻體14上的相變蓄熱墻體即PCM墻體1、隔熱層2、內(nèi)外流道3、4、覆蓋有選擇性吸收涂層的吸熱鋁板5、室內(nèi)上下風(fēng)口 6、7、室外上下風(fēng)口 8、9、中間層上下風(fēng)口 10、11、玻璃蓋板12以及框架13構(gòu)成。覆蓋有選擇性吸收涂層的吸熱鋁板5復(fù)合于隔熱層外側(cè)，復(fù)合體的兩側(cè)通過框架 13形成內(nèi)外流道3、4，隔熱層2上、下部分別開設(shè)有連通內(nèi)外流道3、4的中間層上下風(fēng)口 10、11，外流道4的頂部及底部分別室外上下風(fēng)口 8、9，PCM墻體1上、下部設(shè)置有連通建筑室內(nèi)及內(nèi)流道3、并貫穿建筑墻體14及PCM墻體1的室內(nèi)上下風(fēng)口 6、7。本發(fā)明所述相變蓄熱墻體所處位置從室外往室內(nèi)方向來講，為整個(gè)系統(tǒng)的最里層，相變溫度范圍選擇在23°C 32°C范圍之內(nèi)，以 為最佳。覆蓋有選擇性吸收涂層的吸熱鋁板起吸收太陽(yáng)能熱量并將熱量通過對(duì)流交換與外流道空氣進(jìn)行換熱的作用。隔熱層采用熱傳導(dǎo)系數(shù)低的絕熱材料組成，在中間層上下風(fēng)口關(guān)閉時(shí)，可以在內(nèi)外流道的空氣之間形成的熱絕緣，從而保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保溫、隔熱兩種獨(dú)立功能。當(dāng)建筑處在需要供熱的時(shí)期，如冬季時(shí)晴朗的白天時(shí)，將室外上下風(fēng)口關(guān)閉、室內(nèi)上下風(fēng)口開啟、中間層上下風(fēng)口開啟，系統(tǒng)將會(huì)在熱虹吸作用下自動(dòng)以太陽(yáng)能被動(dòng)采暖工作模式運(yùn)行實(shí)現(xiàn)建筑的供暖。當(dāng)建筑處在需要冷卻的時(shí)期，如夏季的晚上期間，將室外上下風(fēng)口開啟、室內(nèi)上下風(fēng)口關(guān)閉、中間層上下風(fēng)口開啟，系統(tǒng)將主要在風(fēng)壓力作用下自動(dòng)以自然冷卻工作模式運(yùn)行實(shí)現(xiàn)建筑所需的冷卻。在各個(gè)工作模式下，各個(gè)功能部件的運(yùn)行方式和作用如下
(1)太陽(yáng)能被動(dòng)采暖工作模式在需供暖的冬季時(shí)期的白天，系統(tǒng)的室外上下風(fēng)口關(guān)閉，中間層上下風(fēng)口開啟，室內(nèi)上下風(fēng)口可選擇性開啟/關(guān)閉以可進(jìn)行室內(nèi)溫升速率和PCM 墻體蓄熱量之間的相互調(diào)節(jié)，吸熱鋁板通過吸收投射其上的太陽(yáng)輻射熱量加熱外流道空氣，外流道空氣與內(nèi)流道空氣、室內(nèi)空氣之間以熱虹吸作用形成的自然循環(huán)進(jìn)行循環(huán)交換而加熱PCM墻體和室內(nèi)空氣，最終實(shí)現(xiàn)建筑的太陽(yáng)能被動(dòng)采暖。(2)保溫工作模式在需供暖的冬季時(shí)期的夜間，系統(tǒng)的室內(nèi)、室外和中間層的上下風(fēng)口全部關(guān)閉，PCM墻體通過向臨近建筑墻體熱傳導(dǎo)的方式將其白天蓄熱導(dǎo)入室內(nèi)，此外，由絕熱材料形成的隔熱層可盡可能地阻止熱量朝室外的散失。(3)隔熱工作模式在建筑需要進(jìn)行隔熱防護(hù)時(shí)期的白天，系統(tǒng)的室內(nèi)和中間層上下風(fēng)口關(guān)閉，室外上下風(fēng)口開啟，系統(tǒng)通過環(huán)境風(fēng)壓和熱虹吸壓力共同作用下形成的外流道和室外空氣之間的循環(huán)流動(dòng)將其鋁板吸收的太陽(yáng)熱量帶回環(huán)境，同時(shí)隔熱層阻止熱量朝建筑室內(nèi)的傳導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)降低建筑太陽(yáng)得熱的目的。(4)自然冷卻工作模式在建筑需要進(jìn)行隔熱防護(hù)時(shí)期的夜間，利用夜間氣溫一般較低的特點(diǎn)，將系統(tǒng)的室內(nèi)上下風(fēng)口關(guān)閉以及中間層和室外上下風(fēng)口開啟，在環(huán)境風(fēng)壓主要作用下形成的內(nèi)流道、外流道和室外夜間較冷空氣之間的循環(huán)流動(dòng)可冷卻PCM墻體，從而可最終實(shí)現(xiàn)降低室內(nèi)溫度和使PCM墻體蓄積冷量的目的。
權(quán)利要求
1.一種雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，其特征在于由附著于建筑墻體上的相變蓄熱墻體即PCM墻體、隔熱層、內(nèi)流道、外流道、吸熱鋁板、室內(nèi)上風(fēng)口、室內(nèi)下風(fēng)口、室外上風(fēng)口、室外下風(fēng)口、中間層上風(fēng)口、中間層下風(fēng)口、玻璃蓋板以及框架構(gòu)成；吸熱鋁板復(fù)合于隔熱層外側(cè)，復(fù)合體的兩側(cè)通過框架形成內(nèi)流道、外流道，隔熱層上、下部分別開設(shè)有連通內(nèi)流道、外流道的中間層上風(fēng)口、中間層下風(fēng)口，外流道的頂部及底部分別設(shè)置室外上風(fēng)口、室外下風(fēng)口，PCM墻體上、下部設(shè)置有連通建筑室內(nèi)及內(nèi)流道、并貫穿建筑墻體及PCM墻體的室內(nèi)上風(fēng)口、室內(nèi)下風(fēng)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，其特征在于 吸熱鋁板上覆蓋有選擇性吸收涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，其特征在于PCM墻體的相變溫度范圍為23°C 32°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，其特征在于PCM墻體的相變溫度為 ^°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙流道-中間隔熱型太陽(yáng)能相變蓄熱墻體系統(tǒng)，由PCM墻體、隔熱層、內(nèi)流道、外流道、吸熱鋁板、室內(nèi)上、下風(fēng)口、室外上、下風(fēng)口、中間層上、下風(fēng)口、玻璃蓋板以及框架構(gòu)成。吸熱鋁板復(fù)合于隔熱層外側(cè)，復(fù)合體的兩側(cè)通過框架形成內(nèi)、外流道，隔熱層上、下部分別開設(shè)有連通內(nèi)、外流道的中間層上、下風(fēng)口，外流道的頂部及底部分別設(shè)置室外上、下風(fēng)口，PCM墻體上、下部設(shè)置有連通建筑室內(nèi)及內(nèi)流道的的室內(nèi)上、下風(fēng)口。本發(fā)明綜合考慮建筑在全年不同季節(jié)時(shí)期，具有采暖、保溫、隔熱和冷卻這四種不同需求的特點(diǎn)，季節(jié)適應(yīng)性更好，適宜應(yīng)用地區(qū)更廣，運(yùn)行成本很低，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，易于與建筑結(jié)合形成太陽(yáng)能建筑一體化應(yīng)用。
文檔編號(hào)E04D13/18GK102444222SQ201110336719
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者熊繼海, 羅成龍, 范敏 申請(qǐng)人:江西省科學(xué)院能源研究所