一種太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽采暖墻，具體地，涉及一種太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組 合墻。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有利用太陽能的集熱墻，比較常用的技術(shù)為含有Trombe墻(特朗伯集熱墻）的 被動式太陽采暖墻。被動式太陽房的南墻一般都采用Trombe墻，該墻具有貯熱和傳熱的功 能，且具有構(gòu)造簡單，經(jīng)濟效益好，室內(nèi)溫度波動小等優(yōu)點。一般太陽房的南墻采用新型被 動式集熱蓄熱墻體--Trombe墻，其余墻面均采用厚煤渣混凝土空心砌塊加苯板外保溫， 屋頂采用厚混凝土板加苯板外保溫，門窗均采用絕熱性能優(yōu)良的單框雙層中空玻璃門窗。 集熱蓄熱墻體的外側(cè)采用的是透光性和絕熱性能好的玻璃幕墻，玻璃幕墻與集熱蓄熱墻之 間的空氣間層內(nèi)安裝有遮陽卷簾，集熱蓄熱墻體結(jié)構(gòu)及相關(guān)的物理性參數(shù)如圖1所示。
[0003] 目前國內(nèi)外普遍應用的Trombe墻有如下缺點：（1)功能單一，只基于實現(xiàn)冬季太 陽能采暖功能而設計，并未考慮夏季工況，以至于在夏季高溫工況下，無法良好散熱，導致 夏季過熱。（2)在冬季Trombe墻的保溫時間不夠，且溫度分布不均勻，無法提供房間所需的 恒定的熱舒適度。（3)在夏季通過遮陽卷簾防止太陽光的入射的方法較為麻煩，在春秋時 節(jié)，無法合理的控制并調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度以適應人體所需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于采暖集熱的太陽輻射儲熱墻，能夠利用太陽能，并 可以進行自調(diào)節(jié)，隨著四季變化，控制室內(nèi)溫度。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其 中，該儲熱組合墻包含平行的由外向內(nèi)依次設置的三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻、鋁箱 體、蓄熱南墻以及設置在鋁箱體與蓄熱南墻之間的噴淋設備；所述的三重太陽能棱鏡自動 控光玻璃墻設置在室外，其包含由外到內(nèi)依次設置的鋼化玻璃外壁、棱鏡有機玻璃組合體 以及低輻射玻璃（Low-E玻璃);所述的鋁箱體為墻型的長方體，其內(nèi)設有石蠟-碳纖維-泡 沫鋁復合相變控溫板；所述的蓄熱南墻設置在鋁箱體與室內(nèi)之間；所述的儲熱組合墻設置 在建筑外側(cè)的采光面。在所述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻中，最里面一層是蓄 熱南墻。最外層是三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻，在冬季太陽緯度較低時，陽光大部分進 入玻璃聚集在石蠟-碳纖維_泡沫鋁復合相變控溫板上；夏季太陽緯度較高，大部分陽光在 玻璃表面被反射；并隨著四季變化，玻璃表面的進光量也隨之改變，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。在 冬季工況中，太陽光折射透過三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻聚集在鋁箱體上，向蓄熱南 墻傳輸熱量，同時將采暖過剩的熱量儲存在復合相變控溫板中，在夜間通過相變過程對房 間隔熱保溫。在夏季工況時，太陽光大部分在三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻表面被反射 而無法透過玻璃，打開蓄熱南墻上的噴淋設備，對鋁箱體進行噴淋，達到蒸發(fā)制冷的目的， 來減少夏季室內(nèi)熱負荷。
[0006] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的三重太陽能棱鏡自動 控光玻璃墻的上下分別設有有機玻璃板，將整個三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻密封成箱 體并將其內(nèi)部的鋼化玻璃外壁、棱鏡有機玻璃組合體以及低輻射玻璃之間隔開。有機玻璃 板厚度優(yōu)選為8mm，低福射玻璃厚度優(yōu)選為6mm，鋼化玻璃外壁厚度優(yōu)選為5mm。
[0007] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，三重太陽能棱鏡自動控光玻 璃墻，其內(nèi)部各層玻璃之間設有空氣夾層?？諝鈯A層厚度優(yōu)選為9mm。
[0008] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的棱鏡有機玻璃組合體， 包含鋼化玻璃夾層以及若干層棱鏡有機玻璃；所述的鋼化玻璃夾層包含內(nèi)外兩層鋼化玻 璃，夾置在若干層棱鏡有機玻璃的內(nèi)外兩側(cè)，并分別與最內(nèi)層和最外層的棱鏡有機玻璃復 合成一體；每層棱鏡有機玻璃均為側(cè)面成波浪形折線的含有連續(xù)階梯面的有機玻璃，相鄰 兩層棱鏡有機玻璃之間對應的階梯面分別平行；所述的棱鏡有機玻璃組合體在若干層棱鏡 有機玻璃之間含有空氣。
[0009] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的棱鏡有機玻璃，每層棱 鏡有機玻璃的各階梯面之間的尺寸相同，每個階梯面的其中一個斜面與鋼化玻璃優(yōu)選地均 成40°夾角，每層棱鏡有機玻璃相鄰階梯面之間對應的斜面平行且其距離優(yōu)選為7cm，每 個斜面的有機玻璃厚度優(yōu)選為5mm，相鄰兩層棱鏡有機玻璃之間對應的階梯面之間的距離 優(yōu)選為2cm。
[0010] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的鋁箱體，其內(nèi)設有石 蠟-碳纖維-泡沫鋁復合相變控溫板，通過以下方法制備：將融化的液體石蠟與多壁碳納米 管、十二烷基苯磺酸鈉組成的相變材料恒溫水浴槽中混合均勻，然后將其倒入待用的鋁箱 體內(nèi)，同時保持鋁箱體處于恒溫水浴槽中，再插入泡沫鋁板，將鋁箱體上設有的箱蓋蓋上， 充分搖勻靜置，使相變材料充分與泡沫鋁板接觸，進入泡沫鋁板的孔隙內(nèi)，直到泡沫鋁板壁 面不再有氣泡產(chǎn)生，浸潤結(jié)束，再在常溫下冷卻，最后通過焊接將所得的石蠟-碳纖維-泡 沫鋁復合相變控溫板與鋁箱體固定在一起，并將鋁箱體密封。
[0011] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的方法中，融化的液體石 蠟與多壁碳納米管、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為1 :0. 17 :0. 34 ;所述的石蠟為相變溫度 在28°C的RT28HC相變石蠟，所述的恒溫水浴槽內(nèi)的溫度高于該石蠟的所述相變溫度。
[0012] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的泡沫鋁板為孔隙率95% 的泡沫鋁。
[0013] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的噴淋設備包含設置在 鋁箱體與蓄熱南墻之間下部的水槽，以及設置在蓄熱南墻上部并面向鋁箱體的噴頭，所述 的水槽與噴頭之間通過水管連接。
[0014] 上述的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，其中，所述的鋁箱體的高度低于蓄 熱南墻和三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻，三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻緊貼鋁箱體， 鋁箱體的另一側(cè)與蓄熱南墻之間還設有空氣夾層，所述蓄熱南墻的頂部和底部分別設有若 干通氣孔，可以進行空氣的交換。鋁箱體的頂部與三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻之間也 設有若干通氣孔。
[0015] 本發(fā)明提供的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻具有以下優(yōu)點： (1)設計并制備出了一種可隨太陽緯度的變化自動調(diào)節(jié)玻璃的進光量的三重太陽棱鏡 自動控光玻璃墻。冬季其透射率從0. 45變化到0. 85,而在夏季幾乎97%以上的太陽光被該 玻璃反射。使得在夏季和冬季可以通過玻璃系統(tǒng)本身調(diào)節(jié)相變材料的相變過程，與傳統(tǒng)相 變蓄熱墻相比更加智能化，人性化。
[0016] (2)設計并制備出了石蠟-碳纖維-泡沫鋁復合相變控溫板，克服了相變材料導熱 系數(shù)低，能量利用率低的問題，找到了復合材料石蠟，多壁碳納米管，十二烷基苯磺酸鈉按 質(zhì)量比為配比1 :〇. 17 :0.34時，在保證相變保溫時間在6-8小時范圍內(nèi)，達到導熱系數(shù)的 最大值。該復合材料的等效導熱系數(shù)約為I. 372WAm?K)，遠遠高于石蠟的導熱系數(shù)0. 24 WAm?K)，導熱系數(shù)提高472%。并且通過其自身相變過程釋放強熱可以使房間溫度在夜間 有3到5°C的提升。
[0017] (3)通過蓄熱南墻上方設置噴淋設備，在多孔介質(zhì)墻體溫度過高時，可以以噴霧的 方式實現(xiàn)蒸發(fā)制冷從而降溫的目的，防止夏季過熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0018] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的 圖2為本發(fā)明的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻示意圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻側(cè)視圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明采用的三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻示意圖。
[0021] 圖5為本發(fā)明采用的三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻側(cè)視圖。
[0022] 圖6a為本發(fā)明的采用的三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻工作原理的夏季示意 圖。
[0023] 圖6b為本發(fā)明的采用的三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻工作原理的冬季示意 圖。
[0024] 圖7為不同比例多壁碳納米管其相變溫度與相變時間的關(guān)系曲線圖。
[0025] 圖8為本發(fā)明采用的泡沫鋁示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步地說明。
[0027] 如圖2和圖3所示，本發(fā)明提供的太陽輻射自調(diào)節(jié)多孔相變儲熱組合墻，包含平行 的由外向內(nèi)依次設置的三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻1、鋁箱體2、蓄熱南墻3以及設置 在鋁箱體2與蓄熱南墻3之間的噴淋設備4。該儲熱組合墻設置在建筑外側(cè)的采光面。 [0028] 一.三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻。
[0029] 如圖4和圖5所示，三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻1設置在室外，其包含由外到 內(nèi)依次設置的鋼化玻璃外壁11、棱鏡有機玻璃組合體12以及低輻射玻璃13(Low-E玻璃)。
[0030] 三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻1的上下分別設有有機玻璃板14,將整個三重太 陽能棱鏡自動控光玻璃墻1密封成箱體并將其內(nèi)部的鋼化玻璃外壁11、棱鏡有機玻璃組合 體12以及低輻射玻璃13之間隔開。有機玻璃板14厚度優(yōu)選為8mm，低輻射玻璃13厚度優(yōu) 選為6mm，鋼化玻璃外壁11厚度優(yōu)選為5mm。
[0031] 三重太陽能棱鏡自動控光玻璃墻1其內(nèi)部各層玻璃之間設有空氣夾層15?？諝鈯A 層15厚度優(yōu)選為9mm。
[0032] 棱鏡有機玻璃組合體12包含鋼化玻璃夾層16以及若干層棱