CN102853499B

CN102853499B - 一种自调节方向通风帽

Info

Publication number: CN102853499B
Application number: CN201210268469.4A
Authority: CN
Inventors: 钱华; 郑晓红; 梁文清; 南旭; 张宏升
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: CN102853499A

Abstract

本发明公开了一种自调节方向通风帽，包括排风管、进风管、轴承座、安装在轴承座上侧的第一轴承和第二轴承，第二轴承设置在第一轴承内侧并与之同轴，排风管的竖直排风段与第一轴承连接，进风管的竖直进风段位于排风管内并与第二轴承连接，轴承座上设置有连通上下两侧的第一通气孔和第二通气孔，排风管通过第一通气孔与轴承座下侧连通，进风管通过内孔和第二通气孔与轴承座下侧连通。本发明利用自然风、太阳能集热蓄热材料提供的热压来共同驱动室内的进风和排风，以实现双向通风，同时还根据建筑物用途的不同选装全热交换器，利用进风和排风的温度差进行热量的交换从而节省能源，保护环境。

Description

一种自调节方向通风帽

技术领域

本发明涉及一种应用于建筑的自动通风节能装置，尤其涉及一种自调节方向的通风帽。

背景技术

目前的建筑通风装置主要是由电源驱动的，在使用电源驱动的情况下，会消耗大量电能，对环境也造成一定程度的破坏，近年来也发展了无需动力的通风帽，但它无法实现同时进风和排风的目的，对建筑节能的作用有限。通过检索发现，中国实用新型专利：风动储能保温除湿双向通风帽，专利号：ZL200920071880.6，该专利涉及一种通风装置，它包括，排风管、进风管、热交换箱、轴承，所述部件依次连接为一个整体，该装置可以自动的根据风的方向来改变通风口的方向，无需动力，可以实现同时的通风和排风且不需要消耗能源，但仅仅靠着来风在排风管形成负压来驱动排风的排放，不适合无风的天气，尤其是炎热无风的正午，而且，该进风管和排风管距离较近，使进风管的空气很容易受到排风管空气的影响，无法保证进风的空气质量，当室外风速很大时，该发明专利也无法控制进风管进风的大小，室内环境的舒适性不高。通过检索发现，中国发明专利申请号200510111517.9：风能和太阳能联合驱动多功能自然通风装置。该装置风能的利用方式是利用风驱动风叶通过圆锥齿轮滑箱带动排风管内风机叶片从而排风，太阳能是利用太阳能发电驱动排风管内风机叶片。该专利不是直接利用自然通风风压和热压，由于涉及能量转换，导致转换效率低，初投资大。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种不需要消耗能源就能有效的通风换气，并且保证进风的空气质量、控制进风量的大小、更好的满足室内舒适度的自调节方向的通风帽。

技术方案：本发明的自调节方向的通风帽，是通过自然风压和太阳能集热蓄热材料加强的空气热压来实现室内通风和排风，并且利用进风和排风的温度差进行热交换实现排风的能量回收利用。

本发明的自调节方向通风帽，包括排风管、进风管、轴承座、安装在轴承座上侧的第一轴承和第二轴承，第二轴承设置在第一轴承内侧并与之同轴，排风管的竖直排风段与第一轴承连接，进风管的竖直进风段位于排风管内并与第二轴承连接，轴承座上设置有连通上下两侧的第一通气孔和第二通气孔，第二轴承的中轴上设置有轴向的内孔，排风管通过第一通气孔与轴承座下侧连通，进风管依次通过内孔和第二通气孔与轴承座下侧连通。

排风管由竖直排风段、过渡排风段和水平排风段依次连接组成，水平排风段外部上侧设置有风帽，竖直排风段和过渡排风段的内壁上均设置有沿周向均匀分布的肋片，在竖直排风段和过渡排风段的外表面敷设有太阳能集热蓄热材料，进风管由竖直进风段、过渡进风段和水平进风段依次连接组成，水平进风段穿过竖直排风段，水平进风段的进风口与水平排风段的出风口相背设置。

优选的，水平进风段的管内设置有挡板，挡板通过与水平进风段轴心垂直的转轴活动连接在水平进风段内侧，挡板与水平进风段内侧管壁之间还连接有弹簧，挡板在无风时放倒，在有风时随风力增大而逐渐竖起。

优选的，轴承座下侧设置有全热交换器，全热交换器的风口正对竖直排风段的进风口。

本发明装置安装在屋顶，进行室内的通风。本发明装置的排风管由竖直排风段、过渡排风段和水平排风段依次连接组成，进风管由竖直进风段、过渡进风段和水平进风段依次连接组成。第一轴承和第二轴承安装在轴承座上，轴承座设置有连通上下两侧的第一通气孔和第二通气孔，方便气体上下流动，排风管与第一轴承连接，进风管位于排风管内并与第二轴承连接。根据建筑物的用途不同，可选装全热交换器，减少能耗，全热交换器安装轴承座的下部。在水平排风段的上部安装风帽，过渡排风段和竖直排风段内表面装有沿管周向均匀分布的肋片，同时在过渡排风段和竖直排风段外侧上敷设太阳能集热蓄热材料，太阳能集热蓄热材料可以吸收并储存太阳能，再通过管壁的肋片传热提高排风的温度，此时肋片起到增强换热的作用，根据

可知，增大了管道内外的温度差进而提高管道内外的密度差以此提升排风的热压，进一步使排风顺利排出。太阳能集热蓄热材料分为两个部分，包括集热材料和蓄热材料，集热材料是采用德国真空磁控溅射金属陶瓷（CERMET）镀膜带，该部件严格采用PVD技术，具有集热高，热损小，吸收率高达97%，发射率低至5%，挑战太阳能光热转化比极限，集热效率高、得热量大，蓄热材料使用高导热定形相变蓄热材料，由相变蓄热材料、高分子支撑材料、加工改进剂和导热添加剂组成。其中相变蓄热材料采用相变温度在30℃～70℃，质量百分比为50%～80%的石蜡；高分子支撑材料采用质量百分比10%～30%的聚乙烯、聚丙烯、SBS、SEBS中的一种或几种；加工改进剂采用质量百分比为5%～20%的氧化铝、蒙脱土、硅藻土、粘土、钛白粉、碳酸钙、膨润土、二氧化硅中的一种或几种；导热添加剂采用质量百分比为5%～15%的金属粉或石墨。在水平进风段段内设置有挡板，挡板通过与水平进风段轴心垂直的转轴活动连接在水平进风段内侧，挡板与水平进风段内侧管壁之间还连接有弹簧，挡板是由一片圆形塑料板组成，固定于进风管内，弹簧的两端分别与挡板中心和管壁连接，挡板四分之一直径处是旋转的转轴，当挡板处于无风的环境下，挡板处于接近水平方向，随着风量的增大，到达设定风量时候，挡板与水平位置的夹角变大，直到风速达到设计最大值时，挡板处于垂直方向，此时风量最小，当挡板与垂直方向的夹角为θ时，此时弹簧的力矩

根据初始角度θ、设定通风量、最大通风量可以得出弹簧的最小力矩和最大力矩，从而方便选用弹簧，达到了调节室内通风量的目的，提高了室内的舒适度。比如设进风管半径为0.25m，初始角度为85°，设定通风量为lm³/s，空气密度ρ＝1.1kg/m³，最大通风量为6m³/s，得出所选用的弹簧的最小力矩M_min=3.4×10^-3N·m，最大力矩M_max=16.1N·m，根据建筑物所处环境不同，可在竖直进风段内选装空气过滤器，净化空气。

选装设备所使用的材料：

（1）全热交换器采用透湿膜进行进风和排风的全热交换，该膜是PVAL／PVDF复合透湿膜，它有优良的选择性透湿能力和机械强度，可以同时回收排风的潜热和显热，提高进风和排风热量交换的效率，节省能源。

（2）空气过滤器是一种低阻高效过滤器，可以采用ePTFE覆膜过滤器，它的薄膜材料为膨体聚四氟乙烯。用结晶态的聚四氟乙烯材料形成无数根连接节点的纤维，并交织成多孔网格的结构，能够净化进风的空气质量。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明能够同时利用风压及太阳能加强的热压拔风效应，并能够自动调节风量，可以在各种气候条件下的实现自然通风，提供室内环境的舒适性。其中利用太阳能集热蓄热材料吸收并储存太阳能，并将能量通过肋片传导给排风管内的空气，这样就增强热压拔风效应，并通过储存太阳能，使得无太阳日照时依然能够增强热压拔风。利用自动捕捉风向的进排风管的设置，能够最大限度的利用自然风风压。二者结合，实现无风和有风环境下的双向室内外通风换气。在水平进风段内设置有挡板，弹簧根据风量的大小来控制挡板绕着转轴的运动，可以自动调节进入室内的通风量可以实现大风天气自动调小通风量，小风天气自动调大通风量，能够在极端大风天气适用。

附图说明

图1是本发明的自调节方向通风帽的主视图。

图2是本发明的自调节方向通风帽的排风管水平排风段轴测图。

图3是本发明的自调节方向通风帽的内设肋片排风管左视图。

图4是本发明的自调节方向通风帽的进风管水平进风段轴测图。

图5是本发明的自调节方向通风帽的轴承座俯视图。

图6是本发明的自调节方向通风帽的基部轴测图。

图7是本发明的自调节方向通风帽的太阳能集热蓄热材料俯视图。

图中有：排风管1、竖直排风段11、过渡排风段12、水平排风段13、风帽14、太阳能集热蓄热材料15、进风管2、竖直进风段21、过渡进风段22、水平进风段23、挡板24、转轴25、弹簧26、轴承座3、第一通气孔31、第二通气孔32、第一轴承4、第二轴承5、内孔51、全热交换器6、空气过滤器7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构和工作过程作进一步说明。

如附图所示，本发明的自调节方向的通风帽，包括排风管1、竖直排风段11、过渡排风段12、水平排风段13、风帽14、太阳能集热蓄热材料15、进风管2、竖直进风段21、过渡进风段22、水平进风段23、挡板24、转轴25、弹簧26、轴承座3、第一通气孔31、第二通气孔32、第一轴承4、第二轴承5、内孔51、全热交换器6、空气过滤器7。

轴承座3可通过螺纹连接固定于屋顶，并在它的下方安装全热交换器6，第一轴承4和第二轴承5采用间隙配合固定于轴承座3内侧并与之同轴，排风管1和进风管2通过过盈配合分别于第一轴承4和第二轴承5内圈连接。在水平排风段13的上部安装风帽14，竖直排风段11和过渡排风段12的内壁上均设置有沿周向均匀分布的肋片，它的作用是增大换热管的内表面积，强化管内传热，提高换热效率。在本发明的一个实施例中，肋片高度是直径的八分之一，肋片厚度是2mm，内肋化比为3，沿竖直排风段11和过渡排风段12的管道轴向合计共有十六组周向分布的肋片组，其中每组包括有沿管壁周向分布有八个肋片。本发明中肋片组的数量分布，以及每个肋片组中肋片的数量分布，均可根据吸收相同的太阳能时得到最大的排风量的原则确定，由此产生的各种实施例均在本发明的保护范围内。竖直排风段11和过渡排风段12的外表面敷设太阳能集热蓄材料。在本发明的一个实施例中，可以在竖直进风段21内部安装空气过滤器7，这样就既保证了室内的顺利的进风和排风也保证了空气的质量，提高了室内舒适度。水平进风段23内设有挡板24，挡板24通过与水平进风段23轴心垂直的转轴25活动连接在水平进风段23内侧，挡板24中心与水平进风段23内管壁之间连接弹簧26，从而构成一个整体。

当在有风的情况下，由于水平排风段13上部的风帽14受力，使得第一轴承4和第二轴承5开始转动，从而带动进风管1和排风管2的转动，使进风管2对准来风的方向，而排风管1背向来风的方向，使风从经过进风管2管道和第二通气孔32进入室内。太阳能集热蓄热材料15吸收太阳能，通过带肋片的排风管1加热管道内的空气，增强排风热压从而驱动排风的顺利进行，当建筑物外面风量很大时，弹簧26调节挡板24关小，降低室内进风量，进风和排风在全热交换器6中进行热量交换，这样该装置实现了零能耗下的建筑物室内外的通风换气功能。

Claims

1.一种自调节方向通风帽，其特征在于，该通风帽包括排风管（1）、进风管（2）、轴承座（3）、安装在所述轴承座（3）上侧的第一轴承（4）和第二轴承（5），所述第二轴承（5）设置在第一轴承（4）内侧并与之同轴，所述排风管（1）的竖直排风段（11）与第一轴承（4）连接，所述进风管（2）的竖直进风段（21）位于排风管（1）内并与第二轴承（5）连接，轴承座（3）上设置有连通上下两侧的第一通气孔（31）和第二通气孔（32），第二轴承（5）的中轴上设置有轴向的内孔（51），排风管（1）通过第一通气孔（31）与轴承座（3）下侧连通，进风管（2）依次通过内孔（51）和第二通气孔（32）与轴承座（3）下侧连通；

所述排风管（1）由竖直排风段（11）、过渡排风段（12）和水平排风段（13）依次连接组成，所述水平排风段（13）外部上侧设置有风帽（14），竖直排风段（11）和过渡排风段（12）的内壁上均设置有沿周向均匀分布的肋片，在竖直排风段（11）和过渡排风段（12）的外表面敷设有太阳能集热蓄热材料（15）；

所述进风管（2）由竖直进风段（21）、过渡进风段（22）和水平进风段（23）依次连接组成，所述水平进风段（23）穿过竖直排风段（11），水平进风段（23）的进风口与水平排风段（13）的出风口相背设置。

2.根据权利要求1所述的一种自调节方向通风帽，其特征在于，所述水平进风段（23）的管内设置有挡板（24），所述挡板（24）连接在转轴（25）上并可绕其转动，所述转轴（25）水平连接在水平进风段（23）内表面并垂直于水平进风段（23）的轴心，挡板（24）与水平进风段（23）内侧管壁之间还连接有弹簧（26），挡板（24）在无风时放倒，在有风时随风力增大而逐渐竖起。

3.根据权利要求1所述的一种自调节方向通风帽，其特征在于，所述轴承座（3）下侧设置有全热交换器（6），所述全热交换器（6）的风口正对竖直排风段（11）的进风口。