CN103109706A - 一种日光温室的相变废热回收换气机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种日光温室的相变废热回收换气机，包括复合相变换热箱，在复合相变换热箱内设有换热翅片管和轴流风机，其中，轴流风机位于复合相变换热箱一侧，换热翅片管位于复合相变换热箱的另一侧；复合相变换热箱的箱体内壁上有连通的空腔，空腔内有液体的复合相变储热材料，该液体复合相变储热材料在箱内体壁空腔中自由流动；该复合相变换热箱内壁的上下空腔之间由换热翅片管相连通，位于换热翅片管下方的复合相变换热箱内壁上还有冷凝水收集槽，适用于安装在温室建筑内部，和室内植物生长层面相配合，大大提高了日光温室的建筑性能和生产能力。其结构合理，与现有日光温室相比不增加成本，而可以大大提高温室的蓄热和保温水平。

Description

一种日光温室的相变废热回收换气机
技术领域
本发明涉及一种日光温室通风换气风机，特别涉及一种可以利用复合相变材料高效回收通风换气余热的日光温室的相变废热回收换气机，该相变废热回收换气机可以在进行通风换气的同时将换出空气的热量收集起来，进而通过内部空气对流将热量保存在温室内部，从而可以在不影响温室通风性能的条件下，极大地提高日光温室的保温性能。
背景技术
通风换气对日光温室正常运行来说非常必要，主要原因是温室的阶段性温度过高或者湿度过高，引入外部空气来降低室内温度或降低室内的湿度。另一个非常重要的原因是，为了给日光温室内部引入足够的二氧化碳，以满足日光温室内的作物进行正常的生长。
目前，常规的日光温室都采用前屋脚风口和屋顶风口的自然通风进行通风换气，部分高档日光温室采用了风机通风，由于这些日光温室建筑通风设计上的特点，导致日光温室在通风换热时大量的热量被带出温室，导致温室内的蓄热条件差。经太阳辐射提供了足够的能量,但是由于蓄热手段的问题导致大量的热能不能够有效地储蓄在日光温室内部，进而导致日光温室整体的保温性能严重不足。
申请人通过对日光温室换气系统中的各代表性结构的详细分析计算，得到了西北地区日光温室的传热基本规律。除去保温性能较差的普通后墙温室，其他典型结构温室整体的热量损失中，白天的热损失约占到总热损的80%，夜间的损失仅为20%左右。在这白天损失的能量中，约有65%的热损失是通过温室维护结构损失的，约有35%是通过通风而损失的。
通过日光温室的整体传热分析，日光温室在结构和运行上需要具备足够的余热回收能力，只有其具备了足够的余热回收能力，才能有效地调节日光温室内的温度。日光温室通风换气研究的关键，不仅仅是单纯提高整体结构的通风换气性能，更重要的是要提高后通风换气时的废热回收能力，从而提高温室的整体保温性能。
发明内容
针对现有日光温室通风系统存在的缺陷或不足，本发明目的在于，提供一种日光温室的相变废热回收换气机，该相变废热回收换气机可以根据风机的进气和排气进行蓄热和放热。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种日光温室的相变废热回收换气机，其特征在于，包括复合相变换热箱，在复合相变换热箱内设有换热翅片管和轴流风机，其中，轴流风机位于复合相变换热箱一侧，换热翅片管位于复合相变换热箱的另一侧；
所述的复合相变换热箱的箱体内壁上有连通的空腔，空腔内封装有液体的复合相变储热材料，该液体复合相变储热材料在箱内体壁空腔中自由流动；该复合相变换热箱内壁的上下空腔之间由换热翅片管相连通，位于换热翅片管下方的复合相变换热箱内壁上还有冷凝水收集槽。
当日光温室室内温度升高时，开动轴流风扇进行排气通风，该风扇会在换气风机的相变风道内产生负压，该负压驱动日光温室内的湿热空气流经复合相变换热箱A内部，进而和复合相变换热箱A的箱体内部的复合相变材料进行热量和水分的交换，从而达到将热量蓄积在复合相变换热箱A的相变材料中，同时将凝结的水分收集到换热风机的露水收集管中。
当日光温室温度降低时，开动轴流风机进行进气通风，该轴流风机会在日光温室后墙内的空心砌块风道内产生负压，进而在轴流风机的相变风道内产生负压，该负压驱动日光温室内的湿热空气流经轴流风机进入复合相变换热箱内部，进而和复合相变换热箱内部的液体复合相变储热材料进行热量和水分的交换，由于此时进气温度低于复合相变换热箱内部的温度，因此热量会从复合相变换热箱中释放出来，进入日光温室内部，进而提高了日光温室内的温度。而且，由于冷空气温度升高过程中会吸收热空气中的水分，进而也可以同时降低日光温室内的湿度，给植物创造更好的生长环境。
本发明的日光温室的相变废热回收换气机，在复合相变换热箱内加入了复合相变储热材料进行封装，适用于安装在温室建筑内部，和室内植物生长层面相配合，大大提高了日光温室的建筑性能和生产能力。其结构合理，与现有日光温室相比不增加成本，而可以大大提高温室的蓄热和保温水平。带来的技术效果在于：
一、通过系统理论分析得到日光温室蓄热的关键技术，进而通过对原有日光温室通风换气系统改造实现高效蓄热。
二、在建筑结构上可以结合日光温室的后墙进行一体化建造，不增加建筑成本。同时，由于该相变废热回收换气机可以替代原有自然通风系统，因此可以省去原通风系统的结构，进而大大增强日光温室结构的整体性和减少结构的遮光率。
三、由于只需要简单的小型轴流风机，运行的费用和保证率高，在实践生长中容易长时间稳定运行。
四、运行过程中，由于日光温室内空气流经复合相变换热箱的同时空气中的水分也得到收集，使得这些水蒸汽中的热量得到了回收，同时也降低了温室中的空气湿度。因此，该热量交换过程不但可以实现太阳能的高效存储和释放，同时也能有效地降低日光温室内的空气湿度。为日光温室内种植的作物提供更加适合的生长环境。
附图说明
图1是本发明的日光温室的相变废热回收换气机正立面和侧立面外观图，其中，（a）是主外观图，（b）是（a）图的左外观图（翅管向）；
图2是图1（a）的右视外观图（风机向）；
图3是图1（a）的俯视外观图；
图4是图1（b）的2-2纵向剖面图；
图5是图1（b）的1-1纵向剖面图；
图6是图1（b）的3-3及4-4纵向不同水平剖面图，其中（a）是纵向3-3水平剖面，（b）是纵向4-4水平剖面；
下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
参照附图1～6，本实施例给出一种日光温室的相变余热回收换热风机，其结构包括复合相变换热箱A，复合相变换热箱A内设有换热翅片管B和轴流风机C（可以通过改变转向来调节气流方向），其中，轴流风机C位于复合相变换热箱A一侧，换热翅片管B位于复合相变换热箱A的另一侧；复合相变换热箱A的箱体内壁上存贮有复合相变材料D。
复合相变换热箱A的材料采用工程塑料，该复合相变换热箱A的箱体具有连通的空腔结构（例如之字形排列结构，除了安装轴流风机的相应位置不设空腔），空腔结构中可以容纳液体复合相变储热材料D，可保证液体复合相变储热材料D在复合相变换热箱A内壁的空腔间自由流动；同时该复合相变换热箱A的上下空腔之间由换热翅片管B相连通，位于换热翅片管B下方的复合相变换热箱A内壁上还有冷凝水收集槽E。
换热翅片管B外部空气可以在轴流风机C的驱动下换出温室或进入温室，进而与相变储热材料D进行热量交换；最终达到将温室换出空气中的废热存储在复合相变换热箱A内部，或者将换入温室内部的空气进行加热。
复合相变换热箱A的制作包括以下步骤：
步骤一：液体复合相变储热材料D配方
按质量比取下列无机相变材料混合：Na2SO4：9.3%，Na2HPO4·12H2O：74%，CaCl2：1.5%，H2O：13.2%，硼砂（Na2B4O7·10H2O）：1%，CMC：1%；以下称为配比-4。
步骤二：将无机相变混合材料加热到70摄氏度，然后让其变成液态；加热过程中充分搅拌，使其成为饱和溶液；
步骤三：将无机相变混合材料封装在复合相变换热箱A的箱体内壁上的空腔内；保证液体复合相变储热材料D在复合相变换热箱A内壁的空腔间自由流动，即得到复合相变换热箱A。
复合相变换热箱A中的液体复合相变储热材料D主要起存贮换出空气中的余热；或者在换入空气时，将存储的热量释放到通过管路的空气中，进而加热换入空气的温度。换热翅片管B的作用是将通过管路的空气中热能吸收存贮到复合相变换热箱A，轴流风机C的作用是驱动空气运动，换出温室内的湿热空气或者将外部空气换入温室内部。冷凝水收集槽E的作用是收集换热翅片管B外壁的水分，当冷凝水收集槽E的水分多时，可通过一个引流孔排出复合相变换热箱A之外。
由于单纯用于日光温室室内空气温度升高需要的热量很少，因此该日光温室的相变废热回收换气机可以有效地提高日光温室室内的温度。

Claims (3)

1.一种日光温室的相变废热回收换气机，其特征在于，包括复合相变换热箱（A），在复合相变换热箱（A）内设有换热翅片管（B）和轴流风机（C），其中，轴流风机（C）位于复合相变换热箱（A）一侧，换热翅片管（B）位于复合相变换热箱（A）的另一侧；
所述的复合相变换热箱（A）的箱体内壁上有连通的空腔，空腔内封装有液体的复合相变储热材料（D），该液体复合相变储热材料（D）在箱内体壁空腔中自由流动；该复合相变换热箱（A）内壁的上下空腔之间由换热翅片管（B）相连通，位于换热翅片管（B）下方的复合相变换热箱（A）内壁上还有冷凝水收集槽（E）。
2.如权利要求1所述的日光温室的相变废热回收换气机，其特征在于，所述的轴流风机（C）为小型轴流风机，采用低噪声轴流风机,该风机从声源入手，采用低转速、高压力系数的设计方法制成大弦长、倾斜式宽叶片，使其在低速驱动的前提下达到所需风量、风压的目的，具有效率高、振动小、运转平稳等特点。
3.如权利要求1所述的日光温室的相变废热回收换气机，其特征在于，所述的液体复合相变储热材料D由以下无机相变材料按质量比混合：Na2SO4：9.3%，Na2HPO4·12H2O：74%，CaCl2：1.5%，H2O：13.2%，硼砂（Na2B4O7·10H2O）：1%，CMC：1%。
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