CN108916977A - 一种能量可调配的精准放热模块式系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种能量可调配的精准放热模块式系统。包括：吸热装置，安装于能量收集区以吸收所述能量收集区的热量；散热装置，安装于能量释放区以释放热量至所述能量释放区；所述能量收集区和所述能量释放区位于同一建筑空间内，所述吸热装置的工质输出端连接至所述散热装置的工质输入端，以通过工质将所述吸热装置吸收的热量调配至所述散热装置释放。通过利用所述吸热装置吸收建筑空间中某些区域的热量，并通过工质调配至所述散热装置，并通过所述散热装置释放到同一建筑空间中的另一些区域中。实现了对建筑空间进行制热时的精准放热，提高了热量资源的利用，更加的节能。

Description

一种能量可调配的精准放热模块式系统

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种能量可调配的精准放热模块式系统。

背景技术

授权公告号CN103759347B，授权公告日2016年6月15日的发明专利公开了一种高层楼房中央冷暖空调系统分区域层次节能调配的方法。该方法采用了高层楼房中央冷暖空调系统分区域层次供液制冷或制热的格局：

高层建筑的使用楼层在垂直方向上的底部区域，制冷剂依靠空调系统内部压力的驱动直接对该区域各个楼层的房间制冷与制热；

高层建筑的使用楼层在垂直方向上的中部区域，制冷剂造成的制冷与制热量通过常规的输能水介质在水泵的驱动下间接对该区域各个楼层的房间制冷与制热；

高层建筑的使用楼层在垂直方向上的上部区域，制冷剂造成的制冷与制热量通过常规的输能水介质在水泵的驱动下间接对该区域不需要提供冷暖的各个楼层的房间制冷与制热。

上述格局尽量让能耗巨大的大功率水泵处于满负荷的工作状态，以尽量避免让大功率水泵处于非满负荷的工作状态，从而为现有的高层楼层中央冷暖空调系统配置的以大功率水泵为主体的水介质冷暖输能系统的大幅度节能创造了条件。

该专利的技术方案仅仅是从采用水介质间接制热的中央制冷制热系统的水泵能耗角度，设计的一种能最大程度利用水泵功率的中央冷暖空调系统的节能调配方法，并且该方法的能量调配是在使用中央冷暖空调系统的高层建筑的包括多个楼层和房间的不同高度区域的之间进行的。

而事实上，对于每一个需要进行制冷/制热的独立空间（例如，上述专利方案中的某一楼层中的某一个房间）而言，在这个空间里面人的活动范围是有限的，并不是这个空间里的每一个角落（例如某些根本没有人出入的区域）都需要进行制冷/制热的，当我们将整个独立的空间作为制冷/制热的对象时，造成了资源的浪费。例如，在某一个需要制热的房间中靠近天花板的高处区域是不可能有人存在的，当我们对这整个房间进行制热的时候，产生的热空气上浮到天花板所在的高处区域而没有被我们利用，造成了这部分热量的浪费。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提出了一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于，包括：

吸热装置，安装于能量收集区以吸收所述能量收集区的热量；

散热装置，安装于能量释放区以释放热量至所述能量释放区；

所述能量收集区和所述能量释放区位于同一建筑空间内，所述吸热装置的工质输出端连接至所述散热装置的工质输入端，以通过工质将所述吸热装置吸收的热量调配至所述散热装置释放。

上述技术方案中，通过利用所述吸热装置吸收建筑空间中某些区域的热量，并通过工质调配至所述散热装置，并通过所述散热装置释放到同一建筑空间中的另一些区域中。实现了对建筑空间进行制热时的精准放热，提高了热量资源的利用，更加的节能。

作为优选，所述能量收集区，是指所述建筑空间中少有人活动的区域；所述能量释放区，是指所述建筑空间中人活动较多的区域。

作为优选，所述能量释放区，是指所述建筑空间中需要进行加热的区域。

作为优选，所述能量收集区，是指所述建筑空间中不需要进行加热的区域。

作为优选，所述能量收集区，是指所述建筑空间中能够聚集热量或者额外产生热量的区域。

作为优选，所述吸热装置，布置在所述建筑空间的高处；所述散热装置，布置在所述建筑空间的低处。

作为优选，所述散热装置，布置在所述建筑空间低处的局部区域。

作为优选，所述能量收集区，包括所述建筑空间的天花板、墙板、电视机墙中的一处或者多处区域。

作为优选，所述能量释放区域，包括所述建筑空间的沙发地板、卧室地板中的一处或者多处区域。

作为优选，所述能量收集区，包括所述建筑空间的高处的墙板区域；

所述能量释放区域，包括所述建筑空间低处的墙板区域。

附图说明

图1实施例一的能量可调配的精准放热模块式系统在建筑空间中的布置示意图。

图2实施例一的能量可调配的精准放热模块式系统的系统图。

图3实施例二的节能建材示意图。

图4实施例二的节能建材组装示意图。

图5实施例二的拼接组件结构示意图。

具体实施方式

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。 除非另外定义，否则本文使用的所有术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。 将进一步理解的是，常用术语应该被解释为具有与其在相关领域和本公开内容中的含义一致的含义。 本公开将被认为是本发明的示例，并且不旨在将本发明限制到特定实施例。

一种能量可调配的精准放热模块式系统，用于对某一建筑空间进行加热。本发明中的同一建筑空间是指，需要制热的同一建筑空间。该需要制热的建筑空间包括能量收集区和能量释放区。本发明的能量可调配的精准放热模块式系统包括：

吸热装置，安装于能量收集区以吸收能量收集区的热量；

散热装置，安装于能量释放区以释放热量至能量释放区。作为优选，散热装置采用辐射散热的方式（可为散热片或散热模块），以减少空间热量对流，同时增加空间的舒适度。

将吸热装置的工质输出端连接至散热装置的工质输入端，使得工质能够在吸热装置和散热装置中流通：工质在吸热装置中吸收环境中（即能量收集区中）的热量，随后进入到散热装置中将其所吸收的热量释放到环境中（即能量释放区），从而实现位于同一建筑空间中的能量收集区和能量释放区之间的热量调配，大幅度的降低了该空间所需的总热负荷，实现了系统的精准放热，提高了制热系统的热利用效率，更加节能的同时使得制热系统的设备负荷更小，可靠性更高，故障率更低。

能量收集区可以为建筑空间中少有人活动的区域，能量释放区可以建筑空间中人活动较多的区域。对于日常生活所用的制热系统，通常用于提高室内温度使得室内的人处于舒适的环境温度中。通过本发明的能量可调配的精准放热模块式系统，将建筑空间中少有人活动甚至没有人活动区域的热量调配至人活动较多的区域，使得系统的热量更多的被分配至人活动较多的区域，放热更加精准，能量利用率更高。同时，少人活动的区域当热量过多时容易造成蚊虫、细菌及有害微生物的滋生，影响人居生活的环境健康。

能量释放区也可以为建筑空间中需要进行加热的区域，无论何种制热系统总归是由于各种各样的原因才会需要进行加热的，例如，为了保持某个固定位置的实体提供一较高的环境温度来保持该实体的温度，或者为了保持某个移动状态的实体提供一较高的环境温度来保持该实体的温度。那么该固定位置的实体所处的区域或者该移动状态实体的活动区域则是该制热系统真正需要加热的区域。通过本发明的能量可调配的精准放热模块式系统，将制热系统产生的热量集中释放到需要加热的区域中，放热更加精准，能量利用率更高。能量收集区可以为建筑空间中不需要进行加热的区域（即无需过多热量或者对温度要求不高的区域）。某一建筑空间中总归存在一些不需要加热的死角区域，例如上述的建筑空间中除了该固定位置的实体所处的区域或者该移动状态实体的活动区域以外的其他不需要加热的区域。通过本发明的能量可调配的精准放热模块式系统，收集不需要加热区域中的环境热量进行再分配，使得系统放热更加精准，能量利用率更高。能量收集区还可以为建筑空间中除本系统以外的其他能够聚集热量或者额外产生热量的区域。例如，建筑空间的天花板附近区域，由于热空气较冷空气轻，会上浮在天花板附近聚集；再比如，当电视机处于工作状态时也会产生热量。通过本发明的能量可调配的精准放热模块式系统，收集环境中的额外热量进行再分配，使得系统放热更加精准，能量利用率更高。

例如，能量收集区可以包括建筑空间的天花板、墙板、电视机墙中的一处或者多处区域；能量释放区域可以包括建筑空间的沙发地板、卧室地板中的一处或者多处区域。从而实现在同一建筑空间中，天花板、墙板、电视机墙等一处或者多处区域的热量调配至沙发地板、卧室地板等一处或者多处区域进行释放，以实现精准放热。再比如，能量收集区也可以包括建筑空间的高处的墙板区域；能量释放区域也可以包括建筑空间低处的墙板区域。从而将统一建筑空间中高处区域的热量调配至低处区域进行释放，以实现精准放热。甚至也可以将吸热装置布置在建筑空间的高处，将散热装置布置在建筑空间的低处。从而实现建筑空间中各不同高度层次之间的热量调配。进一步地，还可以将散热装置布置在建筑空间低处的局部区域。从而实现建筑空间中统一平面内的热量调配。

本发明通过利用所述吸热装置吸收建筑空间中某些区域的热量，并通过工质调配至所述散热装置，并通过所述散热装置释放到同一建筑空间中的另一些区域中。实现了对建筑空间进行制热时的精准放热，提高了热量资源的利用，更加的节能。

实施例一

一种能量可调配的精准放热模块式系统，用于对图1所示的房间进行加热。包括：

散热板A，安装在沙发所在的地板区域；

第一吸热板B1，安装在房间顶部的天花板区域；

第二吸热板B2，安装在房间侧面的墙板区域；

第三吸热板B3，安装在房间地板远离散热板A的地板区域。

吸热板B1-B3作为吸热装置，收集其所在区域的热量；散热板A作为散热装置，以释放热量至其所在的区域。

如图2所示，为本实施例的能量可调配的精准放热模块式系统的系统图。将吸热板的工质输出端Bout通过节流部件C连接至各散热板的工质输入端Ain，各散热板的工质输出端Aout连接至压缩机的输入端Din，压缩机的输出端Dout连接至吸热板的工质输入端Bin，形成工质循环，以通过工质将吸热板吸收的热量调配至散板释放。从而通过吸热板吸收房间内顶部天花板区域、墙板区域以及远离沙发所在处的地板区域的热量，并调配至房间内沙发所在区域集中释放。更加节能，只需要现有技术中中央空调制热所需能耗的1/3-1/2，能量的利用率更高。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，提供了一种用于实现吸热板和放热板的节能建材，其可以直接作为天花板、墙板、地板等建材使用，装配型强，可满足不同建筑类型及建筑功能的使用需求。

本实施中的吸热板和散热板的结构相同，如图3所示：包括分别设于上、下端部的板材部1，设于两个板材部1之间的保温层2。保温层2与其上方和下方的板材部1之间均具有密闭间隙，并且抽出该密闭间隙内的空气以形成真空层3。

板材部1的外表面设有内凹的工质槽11和外凸的散热条12。工质槽11中安装有用于流通吸热/散热工质的工质管道13以进行热量交换。散热条12平行于工质槽11并且与工质槽11相邻设置，用于辅助相邻工质槽11中工质流道13内工质的热量交换。本实施例中，板材部1设置多个工质槽11和多个散热条12，工质槽11和散热条12相互平行的间隔排列。相邻的工质槽11和散热条12之间设有导热板14。通过导热板14将工质槽11和散热条12热量耦合，使得散热条12能够辅助工质槽11进行热量交换。优选地，导热板14朝向工质槽11倾斜设置，使得在板材部1外表面内凹的工质槽11的槽口宽度小于其槽底宽度，形成横截面为梯形的结构。作为优选，工质管道13为等间距均匀分布在板材部1外表面的直线型流道，外部上沿工质管道13的延伸方向均匀布置有多个换热翅片131，使得工质管道与外界环境空气等接触面积增大，提高了换热效率。

保温层2设有分别朝向各散热条12凸起的阻隔部21，使得真空层3被分为多个第一保温部31和多个第二保温部32。热传递的方式包括：对流、传导和辐射。通过在保温层2和板材部1之间设置真空层3，以阻止保温层2和板材部3之间热对流和热传导。而在保温层2设置朝向散热条12凸起的阻隔部21用于减少真空层中第一保温部31和第二保温部32之间的热辐射，提高保温效果。其中，第一保温部31分别与各工质管道13（也即工质槽11）一一对应，第二保温部分别与各散热槽12一一对应。工质管道13沿对应工质槽11的长度方向设置在工质槽11的槽底，工质管道13嵌设在工质槽11的槽底，使得工质管道13横截面的上部露出于工作槽11中，工质管道13横截面的下部位于对应的第一保温部31中。本实施例中，第一保温部31靠近对应工质管道13的一端的宽度较其远离对应工质管道13的一端的宽度小，使得第一保温部31的横截面为与工质槽11的横截面类似的梯形结构。第二保温部32为设在对应的散热条12内的凹槽状结构，用于辅助散热条12的散热。工质管道13的截面形状不限，其外壁设有换热翅片131。本实施例中，工质管道13采用横截面为圆形的管道，其外壁沿截面圆周方向均匀设有换热翅片131。

如图4-5，本实施例的带真空保温层的新型节能建材还设有便于组装的拼接组件4。拼接组件4包括分别设置在板材部1的左右两端部的第一拼接件41、第二拼接件42、上下连接两个板材部1的连接板43、与连接板43匹配用于安装该连接板的C型槽44。第一拼接件41为插槽结构，第二拼接件42为与第一拼接件41相匹配的插条结构。如图2所示，将一个节能建材的第二拼接件42插入另一个节能建材的第一拼接件41中，即能将两个节能建材组装在一起。第一拼接件41和第二拼接件42的内侧设有C型槽44，连接板43上下端部设有与C型槽44匹配的C型弯折结构，使得连接板43能够与节能建材的两个板材部1的C型槽44组装连接，在两个板材部1之间围成用于发泡成型保温层2的空间。C型槽44与板材部1一体成型，工艺简单，连接可靠。

作为优选，板材部1和拼接组件4均此采用铝或者铝合金材质，工质管道13与板材部1的外表面为一体结构，整个板材部1采用一体成型工艺制作形成。工艺简单，工质管道13与工质槽11的连接紧密，热量传递更加均匀、快速且工质管道的承压能力也更强。采用该节能建材搭建建筑，减少了水泥等传统建筑资源的使用，使得建筑重量更轻的同时由于采用一体成型工艺，保持原有的、甚至更好的抗震能力、抗裂能力。安装方便，更适合于装配化的新型建筑。并且该节能建材可回收、可循环利用，同时由于其良好的保温功能，减少了建筑内外的热量传递，从而减低建筑的能耗。

将该节能建材接入如图2所示的换热系统：将作为吸热板和散热板的节能建材中用于流通吸热工质的板材部的工质管道的输出端通过节流部件C连接至各吸热板和散热板的节能建材中用于流通散热工质的工质管道的输入端，压缩机的输出端连接至各吸热板和放热板的用于流通吸热工质的工质管道的输入端，压缩机的输出端连接至各吸热板和放热板的用于流通散热工质的工质管道的输出端，形成工质循环，以通过工质将吸热板吸收的热量调配至散板释放。从而通过吸热板吸收房间内顶部天花板区域、墙板区域以及远离沙发所在处的地板区域的热量，并调配至房间内沙发所在区域集中释放。更加节能，只需要现有技术中中央空调制热所需能耗的1/3-1/2，能量的利用率更高。节能建材其中一个板材部1的工质管道13用于流通吸热工质，另一个板材部1的工质管道13用于流通放热工质。中间的保温层2采用导热系数较低的聚氨酯材质，保温层的厚度3-8cm，本实施例中优选为5cm。真空层的厚度为1-3cm，优选为2cm。保温层2将两个板材部1隔离开以减少它们之间的热量交换。在保温层2和两个板材部1之间的真空层3构成该节能建材的另一具体保温功能的结构，它们与保温层2组合在一起，保证内、外两个板材部1之间热量交换尽可能的小，从而使得内、外两个工质管道13中的工质的吸热/放热的温差更大，提高换能效率。能够保证建筑内外较大的温差，减少了建筑内外的热量传递，从而减低建筑的能耗。

用于进行热量交换的工质管道13中流通工质与该工质管道13所在的板材部1所处的外部环境温度差是很大的。本实施例的节能建材将其嵌设在板材部1外表面内凹的工质槽11的槽底，通过对应的第一保温部31和第二保温部32在工质槽11与相邻的散热条12之间进行缓慢的热量传导辅助散热，再配合凸起于板材部2的散热条进行散热。使得与外界环境温度差最大的工质管道13相当于是埋在内凹的工质槽11中的，而凸出于板材部2表面的散热条12与外界环境的温度差并没有工质管道13（或者工质槽11）大；工质槽11位于板材部外表面的槽口宽度是小于内凹的槽底宽度的，槽口宽度最好小于工质管道的外径，使得工质管道13相当于被工质槽11包覆在内，散热条12占据板材部1的外表面大部分面积，能够避免高温/低温（尤其是高温的情况下）对外界环境的人/动物造成伤害。同时，放热板的外表面温度也更加均匀、变化平稳，从而使得人体舒适感得以提升。此外，工质管道外壁的换热翅片的高度低于散热条的高度能够有效的防止工质管道13及换热翅片在受到撞击和刮擦时损坏，提高了产品的整体安全性。工质槽11的截面为上窄下宽的梯形，工质管道13设于梯形宽底的中间，由于工质管道13与周围环境的温差是最大的，相应的工质槽中工质管道13附近的空气流通最为剧烈，而同时由于梯形窄顶的设计，剧烈运动的空气只能被迫朝向梯形底部两个底脚方向堆聚，然后通过梯形的两个侧边（即导热板14）与散热条12进行热量交换。而散热条12通过位于板材部1外表面的部分与外界进行热量交换。而对应设置在散热条12和保温层2之间的第二保温部32阻止散热条12与保温层2之间的热传导和热对流；对应设置在工质槽11和保温层2之间的第一保温部31阻止工质槽11与保温层2之间的热传导和热对流，提高了节能建材的保温效果。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于，包括：

吸热装置，安装于能量收集区以吸收所述能量收集区的热量；

散热装置，安装于能量释放区以释放热量至所述能量释放区；

所述能量收集区和所述能量释放区位于同一建筑空间内，所述吸热装置的工质输出端连接至所述散热装置的工质输入端，以通过工质将所述吸热装置吸收的热量调配至所述散热装置释放。

2.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模式系统，其特征在于：

所述能量收集区，是指所述建筑空间中少有人活动的区域；

所述能量释放区，是指所述建筑空间中人活动较多的区域。

3.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模式系统，其特征在于：

所述能量释放区，是指所述建筑空间中需要进行加热的区域。

4.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模式系统，其特征在于：

所述能量收集区，是指所述建筑空间中不需要进行加热的区域。

5.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模式系统，其特征在于：

所述能量收集区，是指所述建筑空间中能够聚集热量或者额外产生热量的区域。

6.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于：

所述吸热装置，布置在所述建筑空间的高处；

所述散热装置，布置在所述建筑空间的低处。

7.根据权利要求2所述的一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于：

所述散热装置，布置在所述建筑空间低处的局部区域。

8.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于：

所述能量收集区，包括所述建筑空间的天花板、墙板、电视机墙中的一处或者多处区域。

9.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于：

所述能量释放区域，包括所述建筑空间的沙发地板、卧室地板中的一处或者多处区域。

10.根据权利要求1所述的一种能量可调配的精准放热模块式系统，其特征在于：

所述能量收集区，包括所述建筑空间的高处的墙板区域；

所述能量释放区域，包括所述建筑空间低处的墙板区域。