CN109140825B - 一种带水循环的新型节能建材 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种带水循环的新型节能建材。包括相对设置的内、外板材部；设于内、外板材部之间的保温层；设于所述保温层和外板材部之间的水循环散热部；所述水循环散热部，包括散热通道、散热箱、装在所述散热通道和所述散热箱中的散热液体；所述散热通道的底部密封，所述水循环散热通道的顶部与所述散热箱的出水口相通；所述板材部设有工质管道，内板材部的工质管道用于流通吸热工质，外板材部的工质管道用于流通放热工质。将节能建材用于屋顶、墙体或者地板，将节能建材相当于集蒸发器和换热器一体设计，组成换热系统时不需要再外接独立的蒸发器或者集热器，结构更加简单，安装更加方便，使得换热系统的兼容性更好。

Description

一种带水循环的新型节能建材

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种带水循环的新型节能建材。

背景技术

授权公告号CN101067315B，授权公告日2010年9月15日的发明专利公开了一种太阳能利用建材和建筑一体化太阳能利用装置，由金属薄板与热管或无极导热管加工成为一体具有建筑装修功能的太阳能集热元件，传导性承压、无泄漏热能汇集装置、符合保温层等构成；安装在屋顶、墙体和遮阳棚之中，通过液体传热介质管路与换热器、泵、储能装置或蒸发器连接，便于热能储存、分配和利用；根据需要可设计成供热水、采暖、空调制冷，产业供热，驱动汽轮机发电；同时实现太阳能利用和建筑高效保温，避免视觉污染，解决大面积利用的场地；太阳能集热器和建筑公用外护层和保温隔热，大幅度降低成本。但是，太阳能利用装置本质上仍然需要与单独的储能装置或者蒸发器组成换热系统。

在夏季环境温度很高时，应用制冷功能的建材由于暴露在外部环境中，制冷效果欠佳。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提出了一种带水循环的新型节能建材，其特征在于，包括：

相对设置的内、外板材部；

设于内、外板材部之间的保温层；

设于所述保温层和外板材部之间的水循环散热部；

所述水循环散热部，包括散热通道、散热箱、装在所述散热通道和所述散热箱中的散热液体；

所述散热通道的底部密封，所述水循环散热通道的顶部与所述散热箱的出水口相通；

所述板材部设有工质管道，内板材部的工质管道用于流通吸热工质，外板材部的工质管道用于流通放热工质。

上述技术方案中，将节能建材用于屋顶、墙体或者地板，其中内板材部朝向室内以进行吸热，而外板材部朝向室外以进行放热，中间的保温层将两个板材隔离开以减少它们之间的热量交换，水循环散热部的散热通道中的散热液体，吸收所述外板材部释放的热量比重减轻而上浮到顶部的水箱中，同时水箱中的散热液体温度较低比重较重而下沉，从而在连通的水箱和散热通道中形成散热液体的循环运动，辅助外板材部的散热，提高建材的热量内渗防护。并且将节能建材相当于集蒸发器和换热器一体设计，组成换热系统时不需要再外接独立的蒸发器或者集热器，结构更加简单，安装更加方便，使得换热系统的兼容性更好。

作为优选，所述散热液体的体积至少为所述散热通道体积的1.2倍。使得所述散热通道中填充满散热液体，水箱中散热液体的量至少为散热通道中散热液体的20%，辅助散热效果更佳。

作为优选，所述散热液体为水。

作为优选，所述板材部的外表面设有内凹的工质槽和外凸的散热条；所述工质槽和所述散热条间隔设置；所述工质管道设于所述工质槽中。

作为优选，所述外板材部的工质管道的一部分位于所述工质槽中，另一部分位于所述散热通道中。

作为优选，所述工质管道的外壁设有换热翅片。

作为优选，所述散热通道，包括分别与所述外板材部的各工质管道一一对应的第一流通部；所述外板材部的工质管道的一部分位于所述工质槽中，另一部分位于对应的所述第一流通部中。

作为优选，所述散热通道，包括分别与所述外板材部的各散热条一一对应的第二流通部。

作为优选，所述保温层设有分别朝向各散热条凸起的阻隔部。

作为优选，拼接组件，分别设于节能建材的两侧端部，用于将两个所述节能建材拼接在一起。

附图说明

图1实施例一的使用水雾化降耗的新型节能建材截面示意图。

图2实施例一的使用水雾化降耗的新型节能建材侧视图。

图3实施例一的使用水雾化降耗的新型节能建材组装示意图。

图4实施例一的使用水雾化降耗的新型节能建材组成的换热系统示意图。

图5实施例一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。

实施例一

如图1所示的一种带水循环的新型节能建材，包括相对设置的板材部1，设于两个板材部1之间的保温层2。

如图2所示，制冷使用时将该节能建材的其中一个板材部朝外作为外板材部1a，这时与外板材部1a相对的另一个板材部朝内作为内板材部1b。在外板材部1a和保温层2之间具有水循环散热部3a。水循环散热部3a包括散热通道3a1、散热箱3a2、装在散热通道3a1和散热箱3a2中的散热液体3a3。散热通道3a1中的散热液体3a3，吸收所述外板材部1a的工质管道中工质释放的热量以后比重减轻而上浮到顶部的水箱3a2中；顶部水箱3a2中的散热液体温度比散热通道3a1中的散热液体温度低，比重也比散热通道中的散热液体大，因此在散热通道中的散热液体上浮时，水箱中的散热液体会下沉从而在连通的水箱和散热通道中形成散热液体的循环运动，它们各自的上、下相对运动在形成对流，促进热量交换，辅助外板材部的散热，提高建材的热量内渗防护。作为优选，水循环散热部3a中的散热液体的体积最好大于散热通道3a1体积的1.2倍，使得所述散热通道中填充满散热液体，水箱中散热液体的量至少为散热通道中散热液体的20%，保证水循环散热部3a中的散热液体的流通循环率至少为20%。本实施例中，散热液体可以采用水或者经冷过的水。水循环散热部3a中的散热液体3a3的体积为散热通道3a1体积的2倍。

在内板材部1b和保温层2之间具有密闭间隙，该密闭间隙3b的厚度大约1-3cm，作为保温的空气层。作为优选，还可以将该密闭间隙抽取真空作为保温的真空层。

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。其中，外板材部1a的工质槽中安装有用于流通散热工质的工质管道13以进行散热，内板材部1b的工质槽中安装有用于流通吸热工质的工质管道13以进行吸热。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。

散热通道3a1包括分别与各工质管道13一一对应的第一流通部3a31和分别与各散热条一一对应的第二流通部3a32。工质管道13沿对应工质槽11的长度方向嵌设在工质槽11的槽底，使得工质槽13横截面的上部露出于工作槽11中，工质槽13横截面的下部位于对应的第一流通部3a31中。本实施例中，第一流通部3a31朝向工质管道13的开口宽度小于第一流通部3a31远离工质管道13的底部宽度，使得第一流通部3a31的横截面为与工质槽11的横截面类似的梯形结构。工质管道31的截面形状不限，其外壁设有换热翅片311。本实施例中，工质管道31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311。

同样，位于内板材部1b和保温层2之间的空气层或者真空层也可以包括分别与各工质管道13一一对应的第一流通部和分别与各散热条一一对应的第二流通部。内板材部1b与外板材部1a的结构相同，再此不再赘述。唯一不同是：内板材部的工质管道13沿对应工质槽11的长度方向嵌设在工质槽11的槽底，使得工质槽13横截面的上部露出于工作槽11中，工质槽13横截面的下部位于对应的空气层或真空层的第一流通部中。真空层或空气层的第一流通部与散热通道的第一流通部结构相同，真空层或空气层的第二流通部与散热通道的第二流通部结构相同，在此不再赘述。

如图5，本实施例的带储热功能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（如图3），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。

如图4所示为将本申请的节能建材与压缩泵和节流件连接组成的换热系统。内板材部1b的工质管道13用于流通吸热工质，外板材部1a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。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和内板材部1之间的密闭间隙3b，构成节能建材的另一具备保温功能的结构，与保温层2组合在一起，尽可能减少两个板材部之间的热量交换，从而使得内、外两个工质管道13中的工质吸热/放热温差更大，提高换能效率。本实施例中，在保温层2和外板材部1之间的水循环散热部3a中流通散热液体循环吸收外板材部释放的热量辅助散热，提高建材的热量内渗防护。

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。本申请将其嵌设在板材部1外表面内凹的工质槽11的槽底，通过对应的第一流通部3a31和第二流通部3a32在工质槽11与相邻的散热条12之间进行缓慢的热量传导，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，工质管道外壁的换热翅片的高度低于散热条的高度，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，相应的工质管道13附近的空气/散热液体的流通最为剧烈，而同时由于梯形窄顶的设计，剧烈运动的空气/散热液体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12一方面通过位于板材部1外表面的部分与外界进行热量交换，另一方面通过对应于散热条12的第二流通部，进行热量交换，提高换能效率。工质管道13嵌入到第一流通部的部分通过与第一流通部中的空气/散热液体进行热量交换。

本申请的节能建材能够用于组装屋顶、墙板或者地板。组装在一起的多个节能建材，将朝向室内的内板材部1b的工质管道流通吸热工质，以进行吸热；将朝向室外的外板材部1a的工质管道流通放热工质，以进行放热。在夏季时需要制冷时，散热通道3a1中的散热液体3a3，吸收所述外板材部1a的工质管道中工质释放的热量以后比重减轻而上浮到顶部的水箱3a2中；顶部水箱3a2中的散热液体温度比散热通道3a1中的散热液体温度低，比重也比散热通道中的散热液体大，因此在散热通道中的散热液体上浮时，水箱中的散热液体会下层，从而在连通的水箱和散热通道中形成散热液体的循环运动，它们各自的上、下相对运动在形成对流，促进热量交换，辅助外板材部的散热，提高建材的热量内渗防护，特别适用于南方的建筑。将节能建材相当于集蒸发器和换热器一体设计，组成换热系统时不需要再外接独立的蒸发器或者集热器，结构更加简单，安装更加方便，使得换热系统的兼容性更好。另外，由于集热器和蒸发器一体设计于同一节能建材中，能量传递距离更小，能耗更小。

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 (5)

1.一种带水循环的新型节能建材，其特征在于，包括：

相对设置的内、外板材部；

设于内、外板材部之间的保温层；

设于所述保温层和外板材部之间的水循环散热部；

所述水循环散热部，包括散热通道、散热箱、装在所述散热通道和所述散热箱中的散热液体；

所述散热通道的底部密封，所述水循环散热通道的顶部与所述散热箱的出水口相通；

所述板材部设有工质管道，内板材部的工质管道用于流通吸热工质，外板材部的工质管道用于流通放热工质；

所述板材部的外表面设有内凹的工质槽和外凸的散热条，所述工质槽和所述散热条间隔设置，所述工质管道设于所述工质槽中；

所述外板材部的工质管道的一部分位于所述工质槽中，另一部分位于所述散热通道中；

所述工质管道的外壁设有换热翅片；

所述散热通道包括分别与所述外板材部的各工质管道一一对应的第一流通部、分别与所述外板材部的各散热条一一对应的第二流通部，所述外板材部的工质管道的一部分位于所述工质槽中，另一部分位于对应的所述第一流通部中。

2.根据权利要求1所述的一种带水循环的新型节能建材，其特征在于：

所述散热液体的体积至少为所述散热通道体积的1.2倍。

3.根据权利要求1所述的一种带水循环的新型节能建材，其特征在于：

所述散热液体为水。

4.根据权利要求1所述的一种带水循环的新型节能建材，其特征在于：

所述保温层设有分别朝向各散热条凸起的阻隔部。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种带水循环的新型节能建材，其特征在于，还包括：

拼接组件，分别设于节能建材的两侧端部，用于将两个所述节能建材拼接在一起。

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