CN108915116A - 一种自适应节能墙体结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应节能墙体结构，在建筑墙体向阳侧上由外到内间隔设有玻璃幕墙和可驱动的百叶窗，所述玻璃幕墙和百叶窗之间的间隔形成空气流道，所述玻璃幕墙的上下分别对应设有可启闭的上通风口和下通风口，所述上通风口和下通风口的两端连通室外和空气流道，所述百叶窗的叶片为由相变材料层和反射隔热层组成的组合式结构。本发明在传统墙体的基础之上，舍弃了原有的集热墙体，换成节能百叶窗，其叶片分为反射隔热层和相变层，利用反射隔热层的太阳光辐射高反射率以及相变层内的相变换热作用，大幅度提高了隔热保温效果与能量储存与利用的效率，具有构造简单，成本低廉，材料清洁环保，适用范围广的优点。

Description

一种自适应节能墙体结构
技术领域
本发明属于建筑节能领域，尤其涉及一种自适应节能墙体结构。
背景技术
我国是典型的能源消耗大国。据统计，2017年全国能源消费总量约44.9亿吨标准煤,同比增长2.9％,增速较上年提高1.5个百分点。而目前我国建筑能耗占国家总能耗47％，绿色建筑一词越来越频繁地出现在工程领域。除了最为人熟知的光伏建筑外，相变材料节能效果显著，有很大的开发空间，目前已经被我国列为国家级研发利用序列。
传统墙体结构隔热性能较差，且无法实现热能的高效储存与利用。传统的特朗勃墙结构主要由透明活动盖板，集热墙体与空气间层组成，其室内温度调节能力有限，且受集热墙体蓄热性能影响。中国发明专利201120422347.7公开了新型双流道-中间隔热型太阳能相变蓄热墙体系统，该系统通过双流道和隔热层设计以及合适的风口开关设计，可灵活实现建筑在不同季节时期所需的采暖、保温、隔热和冷却的功能，从而满足建筑全年不同季节不同需求的问题。但是PCM层只能与空气道内空气温差驱动换热，换热效率低。专利201610405307.9公开了一种适用于亚热带地区的特朗勃幕墙，该幕墙具有集热功能、太阳能发电功能，又能降低热负荷，但是该专利中百叶窗功能主要为太阳能发电与通风，室温调节功能偏弱。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种自适应节能墙体结构，该墙体结构不仅具有隔热功能，而且还能将室外热量、冷量转化并储存在相变材料中实现室内温度的调节。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种自适应节能墙体结构，在建筑墙体向阳侧上由外到内间隔设有玻璃幕墙和可驱动的百叶窗，所述玻璃幕墙和百叶窗之间的间隔形成空气流道，所述玻璃幕墙的上下分别对应设有可启闭的上通风口和下通风口，所述上通风口和下通风口的两端连通室外和空气流道，所述百叶窗的叶片为由相变材料层和反射隔热层组成的组合式结构。
进一步的，所述相变材料层由铝合金、铜合金、HDPE或铝箔制作的外壳和填充在外壳内的相变材料构成。
进一步的，所述建筑墙体中设有相变材料嵌板，在所述相变材料嵌板内设有球形封装相变材料、板状封装相变材料、管状封装相变材料或袋装封装相变材料。
进一步的，所述相变材料嵌板为XPS保温板、岩棉板、泡沫混凝土板、混凝土预制板、保温砂浆板、岩棉板、酚醛树脂板或膨胀珍珠岩板。
进一步的，所述相变材料为球形封装相变材料、板状封装相变材料、管状封装相变材料或袋装封装相变材料。
进一步的，所述相变材料层中相变材料的相变温度在25℃至50℃之间。
进一步的，所述相变材料层中相变材料为用油酸作分散剂沉淀110-130小时制成的内含有0.05wt％-0.07wt％纳米石墨的固体烷烃。
进一步的，所述反射隔热层由中空铝合金层和涂覆在中空铝合金层表面的15-25μm厚有机树脂组成。
进一步的，在建筑墙体的背阳侧上设有带有风机的通风口。
进一步的，所述的百叶窗包括叶窗框架、通过转轴转动安装在叶窗框架内的叶片及驱动转轴旋转的驱动装置。
进一步的，所述的百叶窗还包括控制系统，所述控制系统可人为设置百叶窗开启关闭时段使其在指定时间段内自动开启或关闭或根据太阳辐射强度自动调整叶片朝向。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在传统墙体的基础之上，舍弃了原有的集热墙体，换成节能百叶窗，其叶片分为反射隔热层和相变材料层，利用反射隔热层的太阳光辐射高反射率以及相变层内的相变换热作用综合调节室温，从而达到节能的目的，具有构造简单，成本低廉，材料清洁环保，适用范围广的优点。
附图说明
图1为本发明自适应节能墙体结构图；
图2为本发明自适应节能墙体结构夏季夜间运行图；
图3为本发明自适应节能墙体结构夏季白天运行图；
图4为本发明自适应节能墙体结构过渡季节运行图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
参见图1-图4，一种自适应节能墙体结构，在建筑墙体1的向阳侧墙体上由外到内间隔设有玻璃幕墙2和可转动的百叶窗3，玻璃幕墙2与建筑墙体的缝隙采用100mm厚防火岩棉和1.5mm厚镀锌铁皮等保温材料填塞，内外表面采用硅酮密封胶连续封闭。玻璃幕墙2和百叶窗3之间的间隔形成空气流道4，玻璃幕墙2和百叶窗3之间的间距为65mm。玻璃幕墙2的上下分别对应设有上通风口5和下通风口6，在上通风口5和下通风口6中均设有可启闭的通风挡板7，上通风口5和下通风口6的两端分别与室外和空气流道4连通，百叶窗3的叶片8为由相变材料层8-1和反射隔热层8-2组成的组合式结构。优选的，相变材料层8-1中相变材料的相变温度在25℃至50℃之间。
具体的，相变材料层8-1由铝合金(也可以为铜合金、HDPE或铝箔等)材质制作的外壳和填充在外壳内的相变材料构成。反射隔热层为中空铝合金层，在铝合金层表面涂有20μm有机树脂，反射率为1.45。
为进一步的提高室温调节性能，在建筑墙体1中还可以设置相变材料嵌板，球形封装相变材料、板状封装相变材料、管状封装相变材料或袋装封装相变材料设置在相变材料嵌板内。优选的，相变材料嵌板可以采用XPS保温板、岩棉板、泡沫混凝土板、混凝土预制板、保温砂浆板、岩棉板、酚醛树脂板或膨胀珍珠岩板等各类建筑保温材料或空心砖等砌体结构。
在另一实施例中，相变材料为用油酸作分散剂沉淀120小时制成的内含有0.06wt％纳米石墨的固体烷烃，相变材料中添加纳米石墨以增强相变材料的传热性能，用油酸做分散剂以保证纳米石墨可以均匀的分散在相变材料中。
在另一实施例中，在建筑墙体1的背阳侧墙体上设有带有风机9的通风口10，风机9优选为轴流风机，当室内外风压和热压不足以形成自然通风时，通过风机9促进室内空气流动。
在另一实施例中，百叶窗3包括叶窗框架11、通过转轴12转动安装在叶窗框架内的叶片8、驱动转轴12旋转的驱动装置(如电机等)及控制系统。控制系统与驱动装置(图中未示出)电性连接组成控制电路，控制电路的具体结构为现有技术在此不再赘述。叶窗框架11为1070型铝合金材质，导热系数为236W/(m·K)。控制系统通过控制电路可人为设置百叶窗开启关闭时段使其在指定时间段内自动开启或关闭或根据太阳辐射强度自动调整叶片8朝向。
以下根据四季运行工况具体说明本发明的工作过程：
如图2所示，夏季夜间时，将百叶窗3关闭，叶片8中的相变材料层8-1面向玻璃幕墙，开启通风挡板7，室外低温空气从下通风口6自然流入空气流道4中与相变材料层8-1内的相变材料换热，相变材料凝固放热，升温后的空气从上通风口5处流回室外。参考图3，夏季白天时，关闭通风挡板7，转动叶片转轴12使相变材料层8-1朝室内，相变材料层8-1内的相变材料熔化吸热，室内气温下降，与此同时反射隔热层8-2能反射大部分太阳辐射，起到一定隔热作用。白天夜间如此往复，实现自适应相变材料墙体结构的室温循环调节功能。
冬季白天时，将百叶窗3关闭，叶片8中的相变材料层8-1面向玻璃幕墙，开启通风挡板7，相变材料层8-1接受太阳辐射而熔化吸热，冬季夜间时，关闭通风挡板7，转动叶片转轴12使相变材料层8-1朝室内，相变材料层8-1内的相变材料凝固放热，室内气温升高。
如图4所示，若处于过渡季节，则可充分利用室外新风进行室内气温调节。此时，百叶窗3的开度可根据需要手动进行调节，室外新风从上下通风口经百叶窗进入室内后，通过并风机9从通风口10流出。
本发明在传统墙体的基础之上，舍弃了原有的集热墙体，换成节能百叶窗，其叶片分为反射隔热层和相变材料层，利用反射隔热层的太阳光辐射高反射率以及相变材料层内的相变换热作用综合调节室温，从而达到节能的目的，相变材料层将室外热量、冷量转化并储存在相变材料中，在夏季白天用于室内降温，冬季反之。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种自适应节能墙体结构，其特征在于：在建筑墙体向阳侧上由外到内间隔设有玻璃幕墙和可驱动的百叶窗，所述玻璃幕墙和百叶窗之间的间隔形成空气流道，所述玻璃幕墙的上下分别对应设有可启闭的上通风口和下通风口，所述上通风口和下通风口的两端连通室外和空气流道，所述百叶窗的叶片为由相变材料层和反射隔热层组成的组合式结构。
2.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述相变材料层由铝合金、铜合金、HDPE或铝箔制作的外壳和填充在外壳内的相变材料构成。
3.根据权利要求2所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述建筑墙体中设有相变材料嵌板，在所述相变材料嵌板内设有球形封装相变材料、板状封装相变材料、管状封装相变材料或袋装封装相变材料。
4.根据权利要求3所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述相变材料嵌板为XPS保温板、岩棉板、泡沫混凝土板、混凝土预制板、保温砂浆板、岩棉板、酚醛树脂板或膨胀珍珠岩板。
5.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述相变材料层中相变材料的相变温度在25℃至50℃之间。
6.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述相变材料层中相变材料为用油酸作分散剂沉淀110-130小时制成的内含有0.05wt％-0.07wt％纳米石墨的固体烷烃。
7.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述反射隔热层由中空铝合金层和涂覆在中空铝合金层表面的15-25μm厚有机树脂组成。
8.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：在建筑墙体的背阳侧上设有带有风机的通风口。
9.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述的百叶窗包括叶窗框架、通过转轴转动安装在叶窗框架内的叶片及驱动转轴旋转的驱动装置。
10.根据权利要求1所述的自适应节能墙体结构，其特征在于：所述的百叶窗还包括控制系统，所述控制系统可人为设置百叶窗开启关闭时段使其在指定时间段内自动开启或关闭或根据太阳辐射强度自动调整叶片朝向。
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