CN108086494A - 墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法 - Google Patents
墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108086494A CN108086494A CN201711329949.6A CN201711329949A CN108086494A CN 108086494 A CN108086494 A CN 108086494A CN 201711329949 A CN201711329949 A CN 201711329949A CN 108086494 A CN108086494 A CN 108086494A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wall
- main pipe
- cavity structure
- pipe
- closed cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 75
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 90
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 27
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 22
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 20
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 17
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 11
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 7
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000009470 Theobroma cacao Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 244000240602 cacao Species 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000029052 metamorphosis Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0035—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for domestic or space heating, e.g. heating radiators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
本发明公开了一种墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法，属于建筑节能与可再生能源利用领域，其通过在墙体外壁上设置辐射板组件和在墙体内竖向设置内嵌管，在辐射板组件中设置真空度可调的封闭空腔结构并在其中容置循环工质，且设置工质循环管路来连通辐射板组件和内嵌管，从而形成封闭的循环工质循环通路，由循环工质的物态变化和流动的循环来完成墙体的集热或者排热。本发明的系统结构简单，易于布置和维护，且利用其实现墙体集热排热的方法简单，易于操作和控制，且该系统的可调范围大，能有效适用于不同环境、不同季节下墙体集热排热的应用，适用性强，经济性好，大大降低了能源的消耗和资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于建筑节能与可再生能源利用领域，具体涉及墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对建筑室内环境的要求也越来越高，采暖与空调的能耗在建筑总运行能耗中的占比也越来越大；为满足节能环保的需要，降低建筑能耗便显得至关重要，因此，越来越多的新型建筑节能技术受到了人们的广泛关注。而在建筑采暖与空调能耗中，通过建筑外围护结构传热形成的冷热负荷约占建筑总负荷的30％左右，因而降低建筑外围护结构的传热，是实现建筑节能的一个有效手段。
传统的降低建筑围护结构传热的方法主要是增加围护结构的热阻，直接减小建筑围护结构传热，如加设保温材料、增加墙体厚度等，这些措施虽能一定程度降低建筑围护结构的传热，但其隔热效果有限且在适用性上存在很大的局限性；虽然人们也提出了一些新型材料间接地降低建筑外围护结构的传热，如相变材料，通过相态变化主动或被动蓄、放热，能够在夏季与冬季分别实现隔热与蓄热作用，降低建筑能耗，但是在夏季，相变材料在夜间需要依靠与室外自然温差的被动散热进行再生循环利用，效果差，而且会向室内排热，节能效果较差，而在冬、夏两季，所需相变材料选用相变温度的不同，相变材料在夏热冬冷地区的适用性上存在一定的局限性。
在本申请人的在先专利申请CN 107130694A中公开了一种墙体自动蓄热排热装置及利用其实现墙体自动隔热的方法，其包括设置在建筑屋顶上的天空辐射板、墙体内同轴设置的嵌套内管和嵌套外管，通过在嵌套内管内填充循环工质，在嵌套内外管之间填充相变材料，在夏季白天外部温度高时，利用相变材料将墙体的得热传递给循环工质，降低室内的得热，而在夏季夜晚当室内外温度达不到相变材料的工作温度时，上述装置停止工作，从而有效实现了墙体的间歇式自动隔热。上述装置及方法虽然能一定程度上满足夏季建筑隔热的需要，一定程度上能达到降低能耗的目的；但是，上述装置及方法中的墙体内采用内外管嵌套的形式，且必须添加相变材料、循环工质等材料配合作用，结构较复杂，实现难度较大，维护较为困难，设置成本也较高，而且上述装置及方法只能一定程度上实现夏季墙体的排热，无法有效满足冬季建筑围护结构保温集热的需要，存在较大的局限性，其适用性较小。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法，其中通过在墙体外壁上设置辐射板组件和在墙体内竖向设置内嵌管，在辐射板组件中设置有真空度可调的封闭空腔结构并在其中容置有循环工质，且设置工质循环管路来连通辐射板组件和内嵌管，从而形成封闭的循环工质循环通路，由循环工质的物态变化和流动的循环来完成墙体的集热或者排热。
为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种墙体自动集热排热系统，用于设置在墙体外壁面上以实现所述墙体的自动排热或自动集热，其特征在于，该系统包括：
设置在所述墙体外壁面上的辐射板组件，其包括用于吸收太阳辐射和/或天空辐射的辐射板，在所述辐射板的下方设置有真空度可调的封闭空腔结构，且所述封闭空腔结构中容置有可在一定温度时实现蒸发或冷凝的循环工质，所述循环工质的蒸发/冷凝温度可随所述封闭空腔结构内的真空度改变而发生相应的改变，以用于适应该系统在不同温度条件下的应用；
设置在所述墙体内的内嵌管，其与所述辐射板组件相对设置，并可与所述封闭空腔结构连通以用于所述循环工质在所述内嵌管内的流动循环；
以及
可将所述辐射板组件的封闭空腔结构与所述内嵌管连通的工质循环管路，其包括可可将所述封闭空腔结构顶部与所述内嵌管一端分别连通的蒸汽干管，以及可将所述封闭空腔结构底部与所述内嵌管另一端分别连通的液体干管，所述封闭空腔结构通过所述蒸汽干管和所述液体干管与所述内嵌管连通成用于所述循环工质循环流动的封闭管路，继而气态化的所述循环工质可经所述蒸汽干管进入所述内嵌管内并放热冷凝成液态再经所述液体干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体的集热，或者液态化的所述循环工质可经所述液体干管进入所述内嵌管内并吸热蒸发成气态再经所述蒸汽干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体的排热，从而通过所述循环工质的物态变化及流动的循环来实现所述墙体的自动集热排热。
本发明的进一步改进，在所述蒸汽干管上设置有可用于实现所述蒸汽干管通断的蒸汽阀门，和/或在所述液体干管上设置有可实现所述液体干管通断的液体阀门。
本发明的进一步改进，所述内嵌管竖向设置，其顶端高于所述封闭空腔结构的顶部，和/或其底端低于所述封闭空腔结构的底部。
本发明的进一步改进，所述辐射板组件包括可相互拼接成三棱柱结构的辐射板、底板和侧板，每块板的两相对板面之间均预设有空腔结构，且各板相互拼接后各板中的所述空腔结构可相互连通，从而形成可容置所述循环工质的封闭空腔结构。
本发明的进一步改进，所述侧板竖向设置并在其一侧板面与所述墙体的墙面之间设置有连接件以将所述辐射板组件稳固安装在所述墙体上，且所述底板水平设置，即所述辐射板的辐射面分别与水平方向和竖直方向呈一定角度的锐角。
本发明的进一步改进，还对应所述辐射板组件的封闭空腔结构设置有真空度调节装置，其可调节所述封闭空腔结构内的真空度以用于改变所述循环工质的蒸发/冷凝温度来适应不同季节和/或不同应用环境的需要。
本发明的进一步改进，所述蒸汽干管包括在竖向上间隔布置并分别与所述封闭空腔结构顶部和所述内嵌管顶部连通的第一蒸汽干管和第二蒸汽干管，所述液体干管包括在竖向上间隔布置并分别与所述封闭空腔结构底部和所述内嵌管底部连通的第一液体干管和第二液体干管。
本发明的进一步改进，所述第一蒸汽干管的水平位置与所述封闭空腔结构的顶部平齐，所述第二蒸汽干管的位于所述第一蒸汽干管的上方并与所述内嵌管的顶部平齐，且所述第二液体干管的水平位置与所述封闭空腔结构的底部平齐，所述第一液体干管位于所述第二液体干管的下方并与所述内嵌管的底部平齐。
本发明的进一步改进，在所述第一蒸汽干管和所述第二蒸汽干管上分别设置有第一蒸汽阀门和第二蒸汽阀门，在所述第一液体干管和所述第二液体干管上分别设置有第一液体阀门和第二液体阀门。
本发明的另一个方面，提供一种利用墙体自动集热排热系统实现墙体自动集热排热的方法，其可使得墙体在对应温度条件下进行自动集热或者自动排热，其特征在于，该方法包括：
在墙体外设置至少一个辐射板组件，该辐射板组件包括用于吸收太阳辐射和/或天空辐射的辐射板，在所述辐射板的下方设置有真空度可调的封闭空腔结构，并在该封闭空腔结构中容置有可在一定温度时实现蒸发或冷凝的循环工质，该循环工质的蒸发/冷凝温度可随所述封闭空腔结构内的真空度改变而相应变化以适应不同季节和/或不同环境温度；
在所述墙体内对应所述辐射板组件设置内嵌管，该内嵌管可与所述辐射板组件的封闭空腔结构连通以用于所述循环工质在其管道内流动循环并通过物态变化来实现所述墙体的自动集热排热；
以及
在所述辐射板组件和所述内嵌管之间设置工质循环管路，其可将所述封闭空腔结构与所述内嵌管连通并形成封闭的循环管路，该工质循环管路包括设置在所述封闭空腔结构顶部与所述内嵌管一端之间并可分别将两者连通的蒸汽干管和设置在所述封闭空腔结构底部与所述内嵌管另一端之间并可分别将两者连通的液体干管，由所述封闭空腔结构、所述工质循环管路和所述内嵌管连通成封闭管路，继而气态化的所述循环工质经所述蒸汽干管进入所述内嵌管内并放热冷凝成液态再经所述液体干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体的集热，或者液态化的所述循环工质经所述液体干管进入所述内嵌管内并吸热蒸发成气态再经所述蒸汽干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体的排热，从而通过所述循环工质的物态变化及流动的循环来实现所述墙体的自动集热排热。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的墙体自动集热排热系统，其通过在墙体外壁上设置辐射板组件和在墙体内竖向设置内嵌管，在辐射板组件中设置有真空度可调的封闭空腔结构并在其中容置有循环工质，且设置工质循环管路来连通辐射板组件和内嵌管，从而形成封闭的循环工质循环通路，由循环工质的物态变化和流动的循环来完成墙体的集热或者排热，有效降低了建筑外围护结构传热形成的冷热负荷，减少了空调等设备的使用，节约了能源，降低了能耗；
(2)本发明的墙体自动集热排热系统，通过设置真空度调节装置来调节封闭空腔结构内的真空度，从而实现了封闭空腔结构内循环工质蒸发/冷凝温度的调节，使墙体自动集热排热系统可有效适用于在不同季节、不同温度环境下对墙体的自动集热排热，大大提升了墙体自动集热排热系统的适用范围和可调节性能，充分满足建筑物的集热排热，进一步降低能源的消耗；
(3)本发明的墙体自动集热排热系统，通过在工质循环管路上设置相应蒸汽干管和液体干管，并相应在各干管上设置可使其通断的阀门，继而通过开合相应的阀门来适应不同应用环境，进一步提升系统的可调节性和适应性，提升墙体自动集热排热系统的集热和/或排热效率；
(4)本发明的墙体自动集热排热系统，结构简单，易于布置和控制，适用范围广，可调节范围大，可有效降低能源的消耗和资源的浪费，降低建筑外围护结构传热形成的冷热负荷，能很好的维持室内温度舒适性，减少空调等设备的应用，减少碳排放，保护环境，节能高效；
(5)利用本发明的墙体自动集热排热系统实现墙体自动集热排热的方法，步骤简单，易于设置和维护，且设置好的墙体自动集热排热系统的操作简单，能有效适应人们日常的操作与调节，轻松完成墙体及墙体内房间温度的调节，实现不同环境下墙体的集热或排热，降低能源的消耗和环境的破坏。
附图说明
图1是本发明实施例中的墙体自动集热排热系统的系统结构剖视图；
图2是本发明实施例中的墙体自动集热排热系统的系统结构立体图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.辐射板组件，101.辐射板，102.底板，103.侧板；2.循环工质，3.墙体，4.第一液体干管，5.第二液体干管，6.第一蒸汽干管，7.第二蒸汽干管，8.内嵌管，9.第一液体阀门，10.第二液体阀门，11.第一蒸汽阀门，12.第二蒸汽阀门，13.房间一，14.房间二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一个优选实施例中的墙体自动集热排热系统如图1和图2中所示，其中，图1是本发明实施例中的墙体自动集热排热系统的系统结构剖视图；图2是本发明实施例中的墙体自动集热排热系统的系统结构立体图。
进一步地，优选实施例中的墙体自动集热排热系统包括固定在建筑物的墙体3外壁面上的辐射板组件1、连接辐射板组件1的工质循环管路和设置在墙体内的内嵌管8，以及设置在辐射板组件1内，并可在管道系统组件内循环流动的循环工质2。
进一步地，辐射板组件1设置在墙体3的外表面上，其用于接收白天太阳辐射和夜晚天空辐射，且其内部设置有封闭空腔结构，并在封闭空腔结构中容置有循环工质2，其在受到超过一定温度的辐射后会发生形态变化，由液态转换为气态，且循环工质2优选不充满封闭空腔，以用于为气态循环工质留有空间，继而循环工质2经工质循环管路进入内嵌管8中并完成热量的收集或释放，优选实施例中辐射板组件1的结构不做具体限定，其可根据实际需要设计为各种形状，其接收辐射面可以是水平面、倾斜面、圆弧面、波浪面等，这可根据实际需要进行优选设置；进一步地，辐射板组件1内部的封闭空腔结构与内嵌管8通过工质循环管路连通为封闭管路，该管路优选为真空状态，并可进一步优选设置真空度调节装置来改变其真空度，从而通过改变封闭空腔结构中循环工质2的蒸发/冷凝温度以适应不同应用环境和季节的需要。
进一步优选地，优选实施例中的辐射板组件1包括辐射板101、底板102和侧板103，三块板以侧边相互连接，形成如图1、2中所示的呈三棱柱结构的辐射板组件1；具体地，优选实施例中的底板102与侧板103垂直设置，分别以侧边匹配连接，且进一步优选底板102水平设置，即侧板103竖向设置；进一步地，辐射板101倾斜一定角度设置，其上表面为接收辐射面，用于接收白天太阳辐射和夜间天空辐射，其两侧边分别连接侧板103的上端侧边和底板102背离侧板103一侧的侧边，从而使得辐射板101的板面与底板102的板面之间形成一定角度的锐角，在三块板之间形成呈三棱柱的中空空间。
进一步地，优选实施例中的辐射板101、底板102和侧板103的上板面和下板面之间均为空腔结构，在上述三块板匹配连接形成三棱柱形状后，辐射板101中的空腔结构分别与底板102和侧板103中的空腔结构连通，侧板103和底板102中的空腔结构也分别连通，进而在辐射板组件1中形成各板之间相互连通并与外部隔绝的封闭空腔结构，继而将一定量的循环工质2注入辐射板组件1中的封闭空腔中，并优选不填满封闭空腔结构。
进一步地，在墙体内对应辐射板组件1设置有内嵌管8，其在优选实施例中优选竖向设置；相应地，设置有工质循环管路来使内嵌管8和辐射板组件1的封闭空腔结构相互连通，其包括与封闭空腔结构顶部对应设置并可将其与内嵌管8一端连通的蒸汽干管和与封闭空腔结构底部对应设置并可将其与内嵌管8另一端连通的液体干管，继而封闭空腔结构中的蒸汽态的循环工质2可经过蒸汽干管进入内嵌管8并可在内嵌管8内放出热量冷凝成液态并从液体干管流回封闭空腔结构中从而使墙体3温度升高实现自动集热，或者闭空腔结构中的液体态的循环工质2可经过液体干管进入内嵌管8并可在内嵌管8内吸收热量蒸发成气态并从蒸汽干管流回封闭空腔结构中从而使墙体3温度降低实现自动排热。
进一步优选地，优选实施例中的液体干管包括第一液体干管4和第二液体干管5，蒸汽干管包括第一蒸汽干管6和第二蒸汽干管7，上述四根干管优选沿墙体的竖向间隔设置；进一步地，优选实施例中的内嵌管8的顶端优选高于辐射板组件1的顶部，其底端优选低于辐射板组件1的底部，且第一液体干管4连接内嵌管8的底端，第二蒸汽干管7连接内嵌管8的顶端，第二液体干管5与第一液体干管4之间间隔一定距离设置，并与内嵌管8匹配连通，相应的，第一蒸汽干管6与第二蒸汽干管7之间间隔一定距离设置在第二蒸汽干管7和第二液体干管5之间，并与内嵌管8匹配连通；进一步优选地，第一蒸汽干管6的水平位置对应封闭空腔结构的顶部，第二蒸汽干管7的水平位置对应内嵌管8的顶部，第一液体干管4的水平位置对应内嵌管8的底部，第二液体干管5的水平位置对应封闭空腔结构的底部，如图1中所示，此时，四根干管可进一步优选为平行设置。
进一步优选地，第二液体干管5对应辐射板组件1的底部设置，其未连接的端部与第一液体干管4未连接的端部连通后再连通辐射板组件1封闭空腔结构的底部；进一步优选地，第一蒸汽干管6对应辐射板组件1的顶部设置，其未连接的端部与第二蒸汽钢管7未连接的端部连通后再连通辐射板组件1封闭空腔结构的顶部；进一步优选地，如图1中所示，第二液体干管5的一端连接在侧板103的底部，并与侧板103内的空腔结构连通；进一步地，第一蒸汽干管6的一端连接在侧板103的顶部，并与侧板103内的空腔结构连通。
进一步地，在实施例中对应第一液体干管4设置有第一液体阀门9、对应第二液体干管5设置有第二液体阀门10、对应第一蒸汽干管6设置有第一蒸汽阀门11，以及对应第二蒸汽干管7设置有第二蒸汽阀门12，上述各阀门均可有效实现各干管的开合和关闭，实现循环工质2在工质循环管路中的可调循环。
进一步优选地，辐射板组件1优选设置在上下设置的房间一13和房间二14之间的墙体3外部，内嵌管8的顶端对应房间一13设置，其底端对应房间二14设置，此时，辐射板组件1可在夏季的白天实现对房间二14的物理遮挡，减少阳光对于房间二14外墙的直接辐射；进一步优选地，辐射板组件1以焊接件连接固定在墙体3的外表面，焊接件的一端优选预埋进墙体3内，其另一端焊接在侧板103的表面上，从而实现辐射板组件1的稳固连接。
在墙体3上设置本发明实施例中的墙体自动集热排热系统后，利用其实现自动排热或自动集热的过程如下：
在夏季实现自动排热过程：
打开第一液体阀门9和第一蒸汽阀门11，关闭第二液体阀门10和第二蒸汽阀门12，使得第二液体干管5和第二蒸汽干管7处于截断不工作的状态，此时，辐射板组件1内的封闭空腔结构依次与第一液体干管4、内嵌管8和第一蒸汽干管6构成封闭的循环通路；进一步地，通过真空度调节装置调节辐射板组件1的封闭空腔结构内的真空度，使封闭空腔结构内的循环工质2的冷凝温度适应夏季环境的需要，如优选使其蒸发/冷凝温度为28～32℃；
在夏季的白天，室外温度较高，墙体3外的气温较高，太阳辐射热较为充足，墙体3接收太阳辐射从而具有较高的辐射得热，辐射板组件1的封闭空腔结构中的循环工质2蒸发成气态，经由第一蒸汽干管6和第一液体干管4进入内嵌管8中，由于白天温差变化较小，管道内工质循环停止，可由辐射板组件1为位于其下方的房间二14进行遮阳，降低房间二14的辐射得热；
在夏季的夜晚，室外温度降低，辐射板组件1内呈蒸汽态的循环工质2接收天空辐射从而遇冷冷凝为液态，在重力作用下，通过第一液体干管4进入内嵌管8内，进而内嵌管8内的液体态循环工质2吸收墙体3和房间二14内的热量，重新蒸发成气态上升，经由第一蒸汽干管6重新进入辐射板组件1内，通过循环工质2的遇冷冷凝重复进行上述过程，从而实现墙体3的自动排热，降低墙体3和房间二14的温度。
在冬季实现自动集热过程：
关闭第一液体阀门9和第一蒸汽阀门11，打开第二液体阀门10和第二蒸汽阀门12，使得第一液体干管4和第一蒸汽干管6处于截断不工作的状态，此时，辐射板组件1内的封闭空腔结构依次与第二液体干管5、内嵌管8和第二蒸汽干管7构成封闭的循环通路；进一步地，通过真空度调节装置调节辐射板组件1的封闭空腔结构内的真空度，使封闭空腔结构内的循环工质2的冷凝温度适应冬季环境的需要，如优选使其蒸发/冷凝温度为12～16℃；
在冬季的白天，室外温度较高，辐射板组件1内的循环工质2吸收太阳辐射蒸发成气态，并经由第二蒸汽干管7进入内嵌管8内，蒸汽态的循环工质2在墙体3内遇冷冷凝成液体态的循环工质2，并向墙体3和房间一13释放热量，使墙体3和房间一13的温度上升，进而冷凝成液态的循环工质2经由第二液体干管5流回辐射板组件1中，循环吸收太阳辐射的热量，从而实现在冬季提升墙体3和房间一13温度的效果；
在冬季的夜晚，室外温度较低，循环工质2冷凝为液态，此时关闭第一液体阀门9、第一蒸汽阀门11、第二液体阀门10和第二蒸汽阀门12，墙体自动集热排热系统停止工作。
进一步优选地，本发明实施例中采用的循环工质可进一步优选为R22制冷剂、R12制冷剂、R600a制冷剂、R410a制冷剂、R134a制冷剂、R502制冷剂、R406a制冷剂、R404a制冷剂中的任意一种。
通过对应改变封闭空腔结构内部的绝对压力值，即改变其内部的真空度，便可实现循环工质2的蒸发/冷凝温度的调节，使其可以在对应的温度条件下正常工作，可优选的几种循环工质2的蒸发/冷凝温度与封闭空腔结构内的气压关系如下表中所示：
其中，表格的第一行为循环工质2的种类，分别优选有R22制冷剂、R600a制冷剂、R410a制冷剂、R134a制冷剂、R406a制冷剂和R404a制冷剂，表格的第一列为循环工质2的蒸发/冷凝温度(℃)，继而可由表格得出不同种类的循环工质2在对应蒸发/冷凝温度时的绝对压力值(MPa)，即对应循环工质2在封闭空腔结构内应用时的真空度；如优选的循环工质2为R22制冷剂时，其在冬季工作时的蒸发/冷凝温度可优选设置为12～16℃，则相应地，辐射板组件1内的封闭空腔结构内的绝对压力值应相对设置为0.724～0.813MPa；若优选的循环工质2为R406a制冷剂时，其在夏季工作时的蒸发/冷凝温度可优选设置为28～32℃，则相应地，辐射板组件1内的封闭空腔结构内的绝对压力值应设置为0.624～0.699MPa。
当然，本领域的技术人员应当清楚，适用于本系统的循环工质2也不局限于上述优选实施例中的任意一种，也可根据实际需求优选为别的循环工质2，如水或者别的制冷剂。
本发明的墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法，可通过在墙体外设置带有封闭空腔结构并可接收白天太阳辐射和夜晚天空辐射的辐射板组件1，在封闭空腔结构内优选设置循环工质2，并对应循环工质设置可改变封闭空腔结构真空度的真空度调节装置，以此来改变封闭空腔结构内的真空度，继而调节循环工质2的蒸发/冷凝温度，从而使得循环工质2可在不同温度条件下循环使用，通过循环工质2的物态变化和流动循环完成墙体3的集热或者放热，环境适应性强，可调范围广，结构简单，经济性强，可充分满足墙体3节能环保的需求，提升墙体3内房间的温度舒适性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡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保护范围之内。
Claims (10)
1.一种墙体自动集热排热系统，用于设置在墙体(3)外壁面上以实现所述墙体(3)的自动排热或自动集热，其特征在于，该系统包括：
设置在所述墙体(3)外壁面上的辐射板组件(1)，其包括用于吸收太阳辐射和/或天空辐射的辐射板(101)，在所述辐射板(101)的下方设置有真空度可调的封闭空腔结构，且所述封闭空腔结构中容置有可在一定温度时实现蒸发或冷凝的循环工质(2)，所述循环工质(2)的蒸发/冷凝温度可随所述封闭空腔结构内的真空度改变而发生相应的改变，以用于适应该系统在不同温度条件下的应用；
设置在所述墙体(3)内的内嵌管(8)，其与所述辐射板组件(1)相对设置，并可与所述封闭空腔结构连通以用于所述循环工质(2)在所述内嵌管(8)内的流动循环；
以及
可将所述辐射板组件(1)的封闭空腔结构与所述内嵌管(8)连通的工质循环管路，其包括可将所述封闭空腔结构顶部与所述内嵌管(8)一端分别连通的蒸汽干管，以及可将所述封闭空腔结构底部与所述内嵌管(8)另一端分别连通的液体干管，所述封闭空腔结构通过所述蒸汽干管和所述液体干管与所述内嵌管(8)连通成用于所述循环工质(2)循环流动的封闭管路，继而气态化的所述循环工质(2)可经所述蒸汽干管进入所述内嵌管(8)内并放热冷凝成液态再经所述液体干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体(3)的集热，或者液态化的所述循环工质(2)可经所述液体干管进入所述内嵌管(8)内并吸热蒸发成气态再经所述蒸汽干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体(3)的排热，从而通过所述循环工质(2)的物态变化及流动的循环来实现所述墙体(3)的自动集热排热。
2.根据权利要求1所述的墙体自动集热排热系统，其中，在所述蒸汽干管上设置有可用于实现所述蒸汽干管通断的蒸汽阀门，和/或在所述液体干管上设置有可实现所述液体干管通断的液体阀门。
3.根据权利要求1或2所述的墙体自动集热排热系统，其中，所述内嵌管(8)竖向设置，其顶端高于所述封闭空腔结构的顶部，和/或其底端低于所述封闭空腔结构的底部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的墙体自动集热排热系统，其中，所述辐射板组件(1)包括可相互拼接成三棱柱结构的辐射板(101)、底板(102)和侧板(103)，每块板的两相对板面之间均预设有空腔结构，且各板相互拼接后各板中的所述空腔结构可相互连通，从而形成可容置所述循环工质(2)的封闭空腔结构。
5.根据权利要求4所述的墙体自动集热排热系统，其中，所述侧板(103)竖向设置并在其一侧板面与所述墙体(3)的墙面之间设置有连接件以将所述辐射板组件(1)稳固安装在所述墙体(3)上，且所述底板(102)水平设置，即所述辐射板(101)的辐射面分别与水平方向和竖直方向呈一定角度的锐角。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的墙体自动集热排热系统，其中，还对应所述辐射板组件(1)的封闭空腔结构设置有真空度调节装置，其可调节所述封闭空腔结构内的真空度以用于改变所述循环工质(2)的蒸发/冷凝温度来适应不同季节和/或不同应用环境的需要。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的墙体自动集热排热系统，其中，所述蒸汽干管包括在竖向上间隔布置并分别与所述封闭空腔结构顶部和所述内嵌管(8)顶部连通的第一蒸汽干管(6)和第二蒸汽干管(7)，所述液体干管包括在竖向上间隔布置并分别与所述封闭空腔结构底部和所述内嵌管(8)底部连通的第一液体干管(4)和第二液体干管(5)。
8.根据权利要求7所述的墙体自动集热排热系统，其中，所述第一蒸汽干管(6)的水平位置与所述封闭空腔结构的顶部平齐，所述第二蒸汽干管(7)的位于所述第一蒸汽干管(6)的上方并与所述内嵌管(8)的顶部平齐，且所述第二液体干管(5)的水平位置与所述封闭空腔结构的底部平齐，所述第一液体干管(4)位于所述第二液体干管(5)的下方并与所述内嵌管(8)的底部平齐。
9.根据权利要求7或8所述的墙体自动集热排热系统，其中，在所述第一蒸汽干管(6)和所述第二蒸汽干管(7)上分别设置有第一蒸汽阀门(11)和第二蒸汽阀门(12)，在所述第一液体干管(4)和所述第二液体干管(5)上分别设置有第一液体阀门(9)和第二液体阀门(10)。
10.一种利用墙体自动集热排热系统实现墙体自动集热排热的方法，其可使得墙体(3)在对应温度条件下进行自动集热或者自动排热，其特征在于，该方法包括：
在墙体外设置至少一个辐射板组件(1)，该辐射板组件(1)包括用于吸收太阳辐射和/或天空辐射的辐射板(101)，在所述辐射板(101)的下方设置有真空度可调的封闭空腔结构，并在该封闭空腔结构中容置有可在一定温度时实现蒸发或冷凝的循环工质(2)，该循环工质(2)的蒸发/冷凝温度可随所述封闭空腔结构内的真空度改变而相应变化以适应不同季节和/或不同环境温度；
在所述墙体(3)内对应所述辐射板组件(1)设置内嵌管(8)，该内嵌管(8)可与所述辐射板组件(1)的封闭空腔结构连通以用于所述循环工质(2)在其管道内流动循环并通过物态变化来实现所述墙体(3)的自动集热排热；
以及
在所述辐射板组件(1)和所述内嵌管(8)之间设置工质循环管路，其可将所述封闭空腔结构与所述内嵌管(8)连通并形成封闭的循环管路，该工质循环管路包括设置在所述封闭空腔结构顶部与所述内嵌管(8)一端之间并可分别将两者连通的蒸汽干管和设置在所述封闭空腔结构底部与所述内嵌管(8)另一端之间并可分别将两者连通的液体干管，由所述封闭空腔结构、所述工质循环管路和所述内嵌管(8)连通成封闭管路，继而气态化的所述循环工质(2)经所述蒸汽干管进入所述内嵌管(8)内并放热冷凝成液态再经所述液体干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体(3)的集热，或者液态化的所述循环工质(2)经所述液体干管进入所述内嵌管(8)内并吸热蒸发成气态再经所述蒸汽干管流回所述封闭空腔结构以实现所述墙体(3)的排热，从而通过所述循环工质(2)的物态变化及流动的循环来实现所述墙体(3)的自动集热排热。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711329949.6A CN108086494B (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711329949.6A CN108086494B (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108086494A true CN108086494A (zh) | 2018-05-29 |
| CN108086494B CN108086494B (zh) | 2019-10-15 |
Family
ID=62174132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711329949.6A Active CN108086494B (zh) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108086494B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111448915A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-28 | 青岛农业大学 | 蓄能墙体及日光温室大棚 |
| CN114543217A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-27 | 重庆大学 | 利用太阳能和天空辐射冷却的嵌管式相变围护结构系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60149893A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 熱交換器 |
| CN1376250A (zh) * | 1999-09-28 | 2002-10-23 | 玛萨-塞姆股份有限公司 | 两壁间传热装置 |
| CN2762022Y (zh) * | 2004-02-18 | 2006-03-01 | 庞立升 | 工质自循环太阳能－热能装置 |
| CN202731122U (zh) * | 2012-09-07 | 2013-02-13 | 王玺金 | 一种房顶耕地种植系统 |
| CN105180464A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-23 | 北京建筑大学 | 一种能控制蓄放热量的相变墙体系统 |
| CN205980103U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-02-22 | 重庆匠心通风技术有限公司 | 辐射板冷暖一体化空气调节系统 |
-
2017
- 2017-12-13 CN CN201711329949.6A patent/CN108086494B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60149893A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 熱交換器 |
| CN1376250A (zh) * | 1999-09-28 | 2002-10-23 | 玛萨-塞姆股份有限公司 | 两壁间传热装置 |
| CN2762022Y (zh) * | 2004-02-18 | 2006-03-01 | 庞立升 | 工质自循环太阳能－热能装置 |
| CN202731122U (zh) * | 2012-09-07 | 2013-02-13 | 王玺金 | 一种房顶耕地种植系统 |
| CN105180464A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-23 | 北京建筑大学 | 一种能控制蓄放热量的相变墙体系统 |
| CN205980103U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-02-22 | 重庆匠心通风技术有限公司 | 辐射板冷暖一体化空气调节系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111448915A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-28 | 青岛农业大学 | 蓄能墙体及日光温室大棚 |
| CN114543217A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-27 | 重庆大学 | 利用太阳能和天空辐射冷却的嵌管式相变围护结构系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108086494B (zh) | 2019-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kim et al. | A comparative investigation of solar-assisted heat pumps with solar thermal collectors for a hot water supply system | |
| CN107062473A (zh) | 一种太阳能空气源热泵三联供系统 | |
| CN107130694B (zh) | 墙体自动蓄热排热装置及利用其实现墙体自动隔热的方法 | |
| CN105276833B (zh) | 一种太阳能热水系统和热泵制热制冷系统及其方法 | |
| CN104879831B (zh) | 一种太阳能相变墙热泵供热系统 | |
| CN104314195B (zh) | 一种基于热管的墙体及供暖系统 | |
| CN101319821A (zh) | 建筑平板形分体壁挂真空太阳能超导集热装置 | |
| CN109373481B (zh) | 一种人体优先受用的炕体通风空调及采暖系统 | |
| CN107436055B (zh) | 一种太阳能跨季节储能三联供系统 | |
| CN106225318A (zh) | 以太阳能‑岩土能为低位热源的全热回收空气源热泵系统 | |
| CN105716329B (zh) | 直膨式太阳能热泵系统 | |
| CN102393049A (zh) | 一种地源热管热泵空调 | |
| Xu et al. | Air–water dual-source heat pump system with new composite evaporator | |
| CN201954760U (zh) | 太阳能热泵复合热水装置 | |
| CN101769654B (zh) | 压缩式热泵供热系统以及供热方法 | |
| CN108086494B (zh) | 墙体自动集热排热系统及利用其实现墙体集热排热的方法 | |
| CN107044743B (zh) | 一种利用微通道环路热管的太阳能热泵系统 | |
| CN204830472U (zh) | 太阳能辅助空气源热泵热水系统 | |
| CN104613531B (zh) | 分离式热管平板太阳能室内供热系统 | |
| CN206724515U (zh) | 一种利用微通道环路热管的太阳能热泵系统 | |
| CN203454431U (zh) | 家用壁挂式平板太阳能热泵热水器 | |
| CN205119519U (zh) | 一种太阳能热水系统和热泵制热制冷系统 | |
| CN112211308A (zh) | 一种采用空气源热泵系统的多级辐射相变墙体 | |
| CN201059798Y (zh) | 建筑平板形分体壁挂真空太阳能超导集热装置 | |
| CN207162701U (zh) | 地源热泵机组与太阳能跨季储热相结合的供暖系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |