CN105863090A - 一种压力可调式中空建筑围护结构及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压力可调式中空建筑围护结构及其操作方法，围护结构包括内外表面盖板、上下盖板、中空层、真空泵接入口、真空泵、压气机接入口、压气机、支撑机构、微型风机、室内外温度传感器、压力传感器和中央控制器；内表面盖板设有真空泵接入口和压气机接入口，真空泵接入口与真空泵相连，压气机接入口与压气机相连，支撑机构和微型风机设在中空层内；中央控制器与真空泵、微型风机、室内外温度传感器、压气机和压力传感器相连。本发明针对全年有冷负荷的建筑，根据温度变化切换真空和加压模式：夏季时，将中空层抽尽空气，达到真空保温效果；冬季时，压气机将空气压入中空层，并启动风机，加大室内外换热量，充分利用天然冷源。

Description

一种压力可调式中空建筑围护结构及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种压力可调式中空建筑围护结构及其操作方法，属于建筑节能与空气调节技术领域。
背景技术
目前，室内空气调节设备能耗在建筑总能耗中占有相当大的比重；室内空调设备通过特殊手段对建筑内空气进行调节改善，以创造出最适宜人员工作、居住生活的室内环境。空调耗能的大小在于建筑的室内负荷，而空调区域中负荷最大的地方便是直接与外环境接触的空调房间，由于室外空气通过对流、导热等途径侵入室内，无疑大大增加了室内空调负荷。对于普通建筑的冬、夏两季来说，建筑室内分别存在热、冷负荷，此时，若室外热量传进建筑内将会增加室内负荷；因此亟需采取有效技术和措施来尽可能地延缓外界环境与建筑内部之间的热交换过程。
近年来，许多研究者在采用改变建筑围护结构降低建筑能耗方面开展了研究工作，也获得了一些技术成果：中国专利ZL200410092756X公开了一种绝热外墙挂板，在外墙悬挂一个双层中空挂板，以隔断室内外热量的传递，避免室内外温差的存在影响室内空调机组的负荷。中国专利ZL2015102017853的双层玻璃围护结构同时具有冷却和遮阳功能，这种围护结构具有两层玻璃，中间为空气腔体，且中间布置了若干冷却水管，利用冷却水来消除从室外传进来的热量，从而降低了室内空调的负荷。中国专利ZL201520108401.9则在主体围护结构内侧安装一块挤塑保温板，主体围护结构与挤塑保温板之间形成一个空气腔体，利用空气层将室内与室外隔离，加大了室内外热量的热传播热阻，减少室内外热量交换，起到保温的效果。以上现有发明通过对墙体进行保温在一定程度上可以削减建筑室内外热量的交换，从而降低建筑空调设备的运行负荷。
但是，在一些应用场合，如数据中心、超算中心和通信机房等建筑，其全年都存在冷负荷。夏季时，由于外界环境温度仍然高于该类型建筑的室内设计温度，此时需要采用技术措施防止外界环境负荷传入建筑内部；冬季时，室外温度低于室内设计温度，此时仍然对墙体进行保温，若不采取其他技术手段，则无法将环境冷负荷传入建筑内部，也就不能有效降低建筑空调设备的负荷。
综上所述，对于一些常年存在冷负荷的建筑(数据中心、超算中心和通信机房等)，为了有效降低建筑空调设备的能耗，夏季时需要对建筑围护结构进行保温，从而削弱建筑内部和外界环境之间的热交换过程，冬季则需要采用新的技术措施来强化建筑内部和外界环境之间的热交换过程。
发明内容
针对全年有冷负荷的建筑需要有效降低建筑空调设备能耗的问题，本发明提供了一种压力可调式中空建筑围护结构及其操作方法，在夏季时可阻碍外界环境的热负荷传入建筑室内，有效降低建筑内部与外界环境之间的热传热过程；在冬季时能加快外界环境的冷负荷传入建筑室内，强化建筑内部与外界环境之间的传热过程，从而达到降低室内空调设备负荷、减小建筑能耗的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种压力可调式中空建筑围护结构，包括外表面盖板、内表面盖板、上盖板、下盖板、中间中空层、真空泵接入口、真空泵、压气机接入口、压气机、支撑机构、微型风机、室内温度传感器、室外温度传感器、压力传感器和中央控制器；所述围护结构设置为密封环境，密封环境由外表面盖板、内表面盖板、上盖板和下盖板组装而成，中间中空层位于所述密封环境中，在中间中空层的内部设有所述支撑机构和微型风机；所述围护结构分别设有真空泵接入口和压气机接入口，真空泵接入口与真空泵相连，压气机接入口与压气机相连；所述中央控制器分别与真空泵、压气机、微型风机、室内温度传感器、室外温度传感器和压力传感器相连接，中央控制器接收室内温度传感器、室外温度传感器和压力传感器的信息，用于控制真空泵、压气机或微型风机的启停。
进一步地，所述内表面盖板分别设有真空泵接入口和压气机接入口。
进一步地，所述室外温度传感器和室内温度传感器分别设置在外表面盖板和内表面盖板上。
进一步地，所述压力传感器设置在外表面盖板和内表面盖板上。
进一步地，所述支撑机构的数量为一个或多个。
进一步地，所述微型风机的数量为一个或多个。
利用所述的一种压力可调式中空建筑围护结构的操作方法，包括如下模式：
(1)真空运行模式：当所述室外温度感应器与室内温度感应器测量的温差高于设定值Δt1时，则与真空泵接入口相连的真空泵开启，抽出所述中间中空层的空气；
(2)加压运行模式：当所述室内温度感应器与室外温度感应器测量的温差高于设定值Δt2时，则与真空泵接入口相连接的真空泵不运行，此时与压气机接入口相连接的压气机开启运行；当压力传感器测量的压力超过设定值p2时，则压气机停止运行，微型风机开启。
进一步地，所述真空运行模式中，当压力传感器测量的压力低于设定值p1时，真空泵停止运行。微型风机不运行。
进一步地，所述加压运行模式中，设定值p2大于1个大气压。
对于一些特殊建筑，如数据中心、超算中心和通信机等，由于这种建筑室内设备发热量比较大，全年都有冷负荷。夏季时，为避免室外的高温热量传入制冷的空调房内，需利用真空泵将围护结构中空部分空气抽掉，形成真空状态，可避免室外热量的传入，从而避免导致室内空调设备的负荷加大。过渡季节和冬季时，空调室内存在冷负荷，而室外温度低于室内所需温度，此时应该尽量加大室内外的热量传递，启动真空泵将空气送入中空部分，破坏真空状态，并且启动扰动风机，加大室内外的温度传递，由室外温度承担一部分室内冷负荷，从而达到降低室内空调设备负荷。
本发明夏季时采用真空层减小围护结构传热系数的方法可减小外界环境的热负荷传入建筑室内，降低室内空调设备的冷负荷；冬季时采用风机对流扰动和加压的方法可加快外界环境的冷负荷传入建筑室内，充分利用天然冷源，达到降低室内空调设备的热负荷的目的。
此外，本发明装置制作相对简易，初投资较低，可极大地利用天然冷源为常年存在冷负荷的建筑(如数据中心、机房等)提供冷量，最大限度地节约能源和减少空调设备的运行费用，具有很好的市场经济效应和社会效益，前景广阔。
附图说明
图1是本发明的压力可调式中空建筑围护结构的总安装示意图；
图2是本发明的压力可调式中空建筑围护结构的内部示意图；
其中，1-外表面盖板，2-内表面盖板，3-真空泵接入口，4-真空泵，5-定型支撑机构，6-微型风机，7-室内温度传感器，8-室外温度传感器，9-中央控制器，10-压气机接入口，11-压气机，12-中间中空层，13-空调设备。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见图1和图2，本实施例的压力可调式中空建筑围护结构包括外表面盖板1、内表面盖板2、上盖板、下盖板、真空泵接入口3、真空泵4、定型支撑机构5、微型风机6、室内温度传感器7、室外温度传感器8、中央控制器9、压气机接入口10、压气机11、压力传感器和中间中空层12；
其中，外表面盖板1、内表面盖板2、上盖板和下盖板组成密封环境，中间中空层12位于上述密封环境中；外表面盖板1和内表面盖板2均设有温度感应器(即室外温度传感器8和室内温度传感器7)和压力传感器；内表面盖板2分别留有真空泵接入口3和压气机接入口10；
真空泵4与真空泵接入口3相连，且真空泵4接收中央控制器9的信号控制，用于抽尽中间中空层12(中空塑钢板中间)的空气，创造真空状态。
若干定型支撑机构5固定在中间中空层12内部，用于支撑内外表面盖板定型，避免中间中空层12抽成真空时结构被破坏。
若干微型风机6(小型对流扰动风机)安装在中间中空层12内部，接收中央控制器9的信号控制，用于加强室内外传热强度。
室内温度传感器7和室外温度传感器8，用于感应室内外空气的参数，将信号传输给中央控制器9，从而判断出采用什么运行模式。
中央控制器9分别与真空泵4、微型风机6、室内温度传感器7、室外温度传感器8、压力传感器、压气机10和空调设备13相连，可以控制这些设备的启停。
压气机接入口10与压气机10相连。
本实施例的压力可调式中空建筑围护结构的操作方法包括如下两种模式，分别适用于夏季和冬季：
(1)真空运行模式：当室外温度感应器8与室内温度感应器7的测量温度的温差高于设定值Δt1时，与真空泵接入口3相连接的真空泵4开启，抽出中空建筑围护结构内部的中间中空层12的空气；当压力传感器测量的压力低于设定值p1时，真空泵4停止运行；此时微型风机6不运行。
(2)加压运行模式：当室内温度感应器7与室外温度感应器8的测量温度的温差高于设定值Δt2时，与真空泵接入口3相连接的真空泵4不运行，此时与压气机接入口10相连接的压气机11开启运行；当压力传感器测量的压力超过设定值p2时，压气机11停止运行，微型风机6开启。其中，设定值p2可以大于1个大气压。
以上所述仅为本发明的一个优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力可调式中空建筑围护结构，其特征在于，所述围护结构包括外表面盖板、内表面盖板、上盖板、下盖板、中间中空层、真空泵接入口、真空泵、压气机接入口、压气机、支撑机构、微型风机、室内温度传感器、室外温度传感器、压力传感器和中央控制器；所述围护结构设置为密封环境，密封环境由外表面盖板、内表面盖板、上盖板和下盖板组装而成，中间中空层位于所述密封环境中，在中间中空层的内部设有所述支撑机构和微型风机；所述围护结构分别设有真空泵接入口和压气机接入口，真空泵接入口与真空泵相连，压气机接入口与压气机相连；所述中央控制器分别与真空泵、压气机、微型风机、室内温度传感器、室外温度传感器和压力传感器相连接，中央控制器接收室内温度传感器、室外温度传感器和压力传感器的信息，用于控制真空泵、压气机或微型风机的启停。
2.如权利要求1所述的一种压力可调式中空建筑围护结构，其特征在于，所述内表面盖板分别设有真空泵接入口和压气机接入口。
3.如权利要求1或2所述的一种压力可调式中空建筑围护结构，其特征在于，所述室外温度传感器和室内温度传感器分别设置在外表面盖板和内表面盖板上。
4.如权利要求1或2所述的一种压力可调式中空建筑围护结构，其特征在于，所述压力传感器设置在外表面盖板和内表面盖板上。
5.如权利要求1或2所述的一种压力可调式中空建筑围护结构，其特征在于，所述支撑机构的数量为一个或多个。
6.如权利要求1或2所述的一种压力可调式中空建筑围护结构，其特征在于，所述微型风机的数量为一个或多个。
7.利用如权利要求1所述的一种压力可调式中空建筑围护结构的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括如下模式：
(1)真空运行模式：当所述室外温度感应器与室内温度感应器测量的温差高于设定值Δt1时，则与真空泵接入口相连的真空泵开启，抽出所述中间中空层的空气；
(2)加压运行模式：当所述室内温度感应器与室外温度感应器测量的温差高于设定值Δt2时，则与真空泵接入口相连接的真空泵不运行，此时与压气机接入口相连接的压气机开启运行；当压力传感器测量的压力超过设定值p2时，则压气机停止运行，微型风机开启。
8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述真空运行模式中，当压力传感器测量的压力低于设定值p1时，真空泵停止运行。
9.如权利要求8所述的操作方法，其特征在于，所述真空运行模式中，微型风机不运行。
10.如权利要求7或8所述的操作方法，其特征在于，所述加压运行模式中，设定值p2大于1个大气压。
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