CN101324352B - 太阳能蓄能通风采暖系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能蓄能通风采暖系统，是在建筑物外墙体的外侧依次设有由保温隔热层、蓄热层和着有黑漆的铝板构成的蓄热墙、蓄热通风道或两者的组合；蓄热墙或蓄热通风道的外侧设有透明盖板，透明盖板与蓄热墙之间有空气夹层；所述透明盖板和蓄热墙上均设有带阀门的上通风口和下通风口；本发明利用相变蓄热材料特殊的吸热和放热功能，以及控制风口的阀门，不需要消耗不可再生能源就能实现间歇通风和供暖的目的；具有节能环保、控制简单、结构美观的优点，可广泛应用于一般居住建筑和公共建筑。

Description

太阳能蓄能通风采暖系统
技术领域
本发明涉及建筑物通风采暖技术，尤其是一种太阳能蓄能通风采暖系统。
背景技术
随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，带来的便是建筑能耗的急剧上升。因此，在能耗占社会总能耗比例如此之大的建筑领域必须重视节能技术，并大力提倡生态建筑能源的概念，尽可能多地利用清洁可再生能源，以实现建筑、能源、环境及整个人类社会的可持续发展。太阳能建筑作为世界上最丰富、最具发展潜力的能源资源——太阳能的利用技术，一直备受世界各国关注。
目前，太阳能技术已经在世界各地得到了长足的发展，但是太阳能具有不稳定性，在太阳辐射较强时会有剩余热量无法被有效利用，当太阳辐射较弱时又不能提供足够的能量供建筑物使用。而现有的大多数利用太阳能的技术，都需要消耗其它形式能源，才能使太阳能得到利用，因此，这些技术并不利于节约能源。CN101149166A公开了一种与建筑物外墙结合的太阳能集热储热系统，该系统可收集太阳能，并将热能传给太阳房，还可将多余热量存储在砖石墙壁中，供阴雨天或夜晚使用；但是该系统存在夏天隔热效果不好，吸热层吸收的热量将通过墙壁传入室内，使室内更热；冬天热量存储不够，不能有效对室内进行供暖。另外，该系统只能在有太阳能的时间运行，运行工况不够稳定，也无法实现间歇性通风采暖控制。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种利用太阳能作为热源，无需消耗其他能源，蓄能效果好，可适用于不同季节通风采暖的太阳能蓄能通风采暖系统。
本发明的目的是这样实现的：一种太阳能蓄能通风采暖系统，包括建筑物外墙体；其特征在于，在建筑物外墙体的外侧依次设有由保温隔热层、蓄热层和着有黑漆的铝板构成的蓄热墙；蓄热墙的外侧设有透明盖板，透明盖板与蓄热墙之间有空气夹层；在建筑物各楼层外墙体的上方和下方分别设有与空气夹层相通的带阀门的上通风口和下通风口；所述透明盖板上设有带阀门的盖板上风口和盖板下风口；所述蓄热层采用现有的相变蓄热材料。
所述空气夹层的厚度为0.08m～0.5m，可根据建筑的具体情况做以调整。所述透明盖板上带阀门的盖板上风口和盖板下风口分别与各楼层蓄热墙上的上通风口和下通风口相对应并连通；或者所述盖板上风口与楼房顶层的通风口相通，盖板下风口与底层蓄热墙上的下通风口相对应并连通。
所述建筑物外墙体的顶部还设有太阳能蓄能通风道，所述太阳能蓄能通风道三面为由保温隔热层、蓄热层和着有黑漆的铝板构成的蓄热墙，外侧一面为透明盖板，透明盖板与三面蓄热墙围成蓄能通风道；通风道的下进风口与通风墙的空气夹层相通，或者与室内排风口相通；通风道的上排风口与大气相通，通风道的上排风口还设有阀门。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明利用蓄热材料收集太阳能，采用相变蓄热材料特殊的吸热和放热功能，以及控制风口的阀门，不需要消耗不可再生能源就能实现通风和供暖的目的；具有节能环保、控制简单、结构美观的优点，而且，无不可再生能源损失，对室外空气无任何污染；
(2)本发明采用相变蓄热材料进行蓄热，可在白天进行蓄热，夜晚利用储存热量运行该系统，进行间歇式通风采暖，使全天都达到理想的通风和供暖效果；
(3)本发明控制方法简单，可以采用手动和自动的方式开启风口，通过不同季节和不同时间的控制策略来达到相应的控制效果；
(4)本发明结合多种太阳能建筑结构，安装拆卸灵活多样，可根据具体建筑需要对该系统进行改造；
(5)本发明适用于一般居住建筑和公共建筑，使用范围广。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的结构示意图(剖视图)；
图2是本发明另一实施方式的结构示意图(剖视图)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：如图1所示，太阳能蓄能通风采暖系统，是在建筑物外墙体1的外侧依次设有由保温隔热层2、蓄热层3和着有黑漆的铝板4构成的蓄热墙；蓄热墙的外侧设有透明盖板5，透明盖板5与蓄热墙之间有空气夹层6；空气夹层6的厚度(宽度)为0.08m～0.5m，如为0.08m、0.10m、0.2m或0.5m。
在建筑物外墙体1的上方和下方分别设有与空气夹层6相通的带阀门的上通风口7和下通风口8；所述透明盖板5上设有带阀门的盖板上风口9和盖板下风口10；所述带阀门的盖板上风口9和盖板下风口10分别与蓄热墙上的上通风口7和下通风口8相对应并连通。或者盖板上风口9与楼房顶层的通风道相通，盖板下风口10与底层蓄热墙上的下通风口8相对应并连通。所述蓄热层3为相变蓄热材料。图中，11、12为楼层底板/顶板。上、下通风口和盖板上、下风口均设有阀门13。各通风口和盖板风口可为圆形或矩形，通风面积约为0.1～0.3m2。
本发明可用于整体楼房，或某几层，或某一层建筑结构，安装拆卸灵活多样，可根据具体建筑需要对该系统进行改造。
实施例2：参见图2，在实施例1的基础上，建筑物外墙体1的顶部还设有太阳能蓄能通风道，所述太阳能蓄能通风道三面为由保温隔热层2、蓄热层3和着有黑漆的铝板4构成的蓄热墙，外侧一面为透明盖板5；透明盖板5与三面蓄热墙围成蓄能通风道(空气夹层)14；通风道的下进风口与通风墙的空气夹层6相通，或者与室内排风口相通；通风道的上排风口与大气相通，通风道的上排风口也设有阀门13。太阳能蓄能通风道安装在南外墙上或安装在屋顶，与屋面成0°、20°、40°或60°的倾角。
其中，透明盖板5采用钢化玻璃或透明塑料板即可。蓄热层3的相变蓄热材料为现有成熟产品，可为无机水和盐PCM，或石蜡类，或脂肪酸材料等。保温隔热层2可采用聚苯板或玻璃棉等材料，可以避免蓄热层直接向室内传热，从而在夏季起到良好的隔热作用，在冬季起到一个良好的保温作用。
本发明太阳能蓄能通风采暖系统，可用于不同季节，其运行过程如下：
(一)参见图1，太阳能蓄能通风采暖系统中只有太阳能蓄能通风采暖墙时，运行过程如下：
运行方式1：开启透明盖板5的盖板上风口9和蓄热墙下通风口8，其余风口关闭。在这种方式下，室内空气经过蓄热墙下通风口8进入空气夹层6，被蓄热层3加热后，在浮力下自然上升从盖板上风口9排出，这样可以改善室内的空气质量，自然增加室内的换气次数，除去了室内的一部分负荷；该方式适合于室内温度大于室外温度时，通风换气的效果明显。
运行方式2：开启透明盖板5的盖板上风口9和盖板下风口10，其余风口关闭。在这种方式下，外界空气从盖板下风口10进入空气夹层6，被蓄热层3加热后，又从透明盖板上风口9排出，阻止了热量进入房间，同时使蓄热层3蓄能；该方式在室外温度大于室内温度时，阻止热空气进入室内的效果显著。
运行方式3：开启透明盖板5上的盖板下风口10和蓄热墙的上通风口7，其余风口关闭。在这种方式下，室外冷空气经透明盖板5上的盖板下风口10进入空气夹层6，蓄热层3对空气夹层6通道中的冷空气加热，被加热后的热空气上升从蓄热墙的上通风口7进入室内；该方式在室内温度低于室外温度时或室内需要供暖时，可为室内提供热空气和补充新的空气。
运行方式4：开启蓄热墙上通风口7和蓄热墙的下通风口8，其余风口关闭。在这种方式下，室内冷空气经蓄热墙下通风口8进入空气夹层6通道，加热后从蓄热墙上通风口7排入室内，向房间提供热空气；同时，房间的冷空气进入空气通道进行补风；该方式在冬季室外温度较低时，通过蓄能墙提供热空气进入室内，提高室内的空气温度，达到自然供暖的效果。
从不同运行方式的特点，可以得到不同季节的运行方式，如下表：
 运行方式1  运行方式2  运行方式3  运行方式4
  夏季   √   √
  过渡季   √
  冬季   √   √
本发明太阳能蓄能通风采暖系统在不同季节，不同时刻的控制策略是：
夏季：在清晨、傍晚或其他需要的通风时间，室内温度高于室外温度时，采用运行方式1，排除室内余热并进行通风换气，补充新风。
在白天，室内温度低于室外温度时，采用运行方式2，阻止室外热量向室内的传递。
过渡季节：采用运行方式1，全天开启风口，排除室内余热并进行通风换气。
冬季：在清晨、傍晚，室内温度高于室外温度时，采用运行方式4，防止室外冷空气侵入室内，室内空气吸收太阳能，只进行内循环。
在白天，室内温度低于室外温度时，采用运行方式3，室外空气吸收太阳能后进入室内，将室外热量及蓄热墙吸收的太阳能带入室内，并进行通风换气，补充新风。
在深夜时，室内温度高于室外温度，蓄热墙已经没有热量可以利用时，关闭所有风口，此时太阳能通风采暖墙起到保温的作用。
(二)参见图2，本发明太阳能蓄能通风采暖系统包括太阳能蓄能通风墙和太阳能蓄能通风道联合运行，运行过程如下：
在本系统中是通过太阳能蓄能通风墙和太阳能蓄能通风道二者之间的串联实现的；其效果相当于增加了通风墙的集热面积，增大了出风口的面积。太阳能蓄能通风道的下部进风口连接太阳能蓄能通风墙的风道，以增加集热、蓄热面积，太阳能蓄热通风道上排风口可接常规风帽、烟囱或者其它屋顶排风设施。
本发明的工作和控制原理是：
本发明将太阳能通风系统与相变蓄热结合，利用相变蓄热材料特殊的吸热和放热功能，以及控制风口的阀门来实现通风和供暖的目的。
夏季：室内需要隔热、加强通风和排除预热；白天，相变蓄热材料吸收太阳能，由于夏天太阳辐射强度大，为了减少相变蓄热材料和室内之间的传热，同时使相变蓄热材料释放热量的时间更长，相变蓄热材料的蓄热温度不宜太高，但是为了加大通风量，相变蓄热材料的蓄热温度是越高越好。因此，可以根据建筑的实际要求选择一个最佳蓄热温度值，最好控制在30℃～50℃之间，如30℃、35℃或40℃等；晚上，利用蓄热墙内存储的热量，在傍晚没有太阳辐射或太阳辐射减弱时，进行太阳能通风采暖系统的运行，加强室内外通风。
冬季：室内需要控制通风和供暖；白天，蓄热层中的相变蓄热材料可以吸收并存储太阳能，并同时向室内供暖；晚上，利用蓄热墙内存储的热量为室内供暖；冬季的太阳辐射较弱，因此，相变蓄热材料的蓄热温度应该低一些。
过度季节：室内一般以通风需求为主，应打开所有通风口，加强通风；如果需要供暖，可采取冬季的供暖策略进行。
此外，本发明还可采用间歇通风模式，白天将吸收的太阳能储存起来，在傍晚太阳辐射强度减弱以后，开始放热，加热通道中的空气，强化通风。

Claims (3)

1.太阳能蓄能通风采暖系统，包括建筑物外墙体(1)；其特征在于，在建筑物外墙体(1)的外侧依次设有由保温隔热层(2)、蓄热层(3)和着有黑漆的铝板(4)构成的蓄热墙；蓄热墙的外侧设有透明盖板(5)，透明盖板(5)与蓄热墙之间有空气夹层(6)；在建筑物各楼层外墙体(1)的上方和下方分别设有与空气夹层(6)相通的带阀门的上通风口(7)和下通风口(8)；所述透明盖板(5)上设有带阀门的盖板上风口(9)和盖板下风口(10)；所述蓄热层(3)为相变蓄热材料；
所述空气夹层(6)的厚度为0.08m～0.5m。
2.根据权利要求1所述的太阳能蓄能通风采暖系统，其特征在于，所述建筑物外墙体(1)的顶部还设有太阳能蓄能通风道，所述太阳能蓄能通风道三面为由保温隔热层(2)、蓄热层(3)和着有黑漆的铝板(4)构成的蓄热墙，外侧一面为透明盖板(5)；透明盖板(5)与三面蓄热墙围成蓄能通风道(14)；通风道的下风口与所述空气夹层(6)相通，或者与室内排风口相通；通风道的上排风口与大气相通，通风道的上排风口还设有阀门(13)。
3.根据权利要求2所述的太阳能蓄能通风采暖系统，其特征在于，所述太阳能蓄能通风道设于建筑物外墙或屋顶，在屋顶时与屋面成0°～60°倾角。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20081217

Assignee: Sichuan Provincial Architectural Design Institute

Assignor: Chongqing University

Contract record no.: 2013510000085

Denomination of invention: Solar energy storage ventilated heating system

Granted publication date: 20110518

License type: Exclusive License

Record date: 20130829

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20110518

Termination date: 20180711