CN110593608B - 一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，活动房包括底部的房体以及安装在房体上的顶棚，顶棚包括边墙，边墙的顶部通过顶棚屋脊连接，顶棚屋脊两侧分别铺设彩钢板屋顶面，降温装置包括在彩钢板屋顶面上设置低温型散热涂料层、彩钢板屋顶面的下方设置高密度聚乙烯遮阳网、边墙上对称设置两个风动涡轮扇，房体的顶部，顶棚的下方设置基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫。硝酸铵吸热垫以差分溶解度三层叠加，利用硝酸铵溶解吸热，且溶解度随温度升高而降低的性质反复溶解‑析出，从而对周围环境进行长久地无源降温。本装置用于集装箱活动房顶棚，据有搭建简易、耗能少、环保等特点。

Description

一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置
技术领域
本发明属于集装箱活动房技术领域，涉及一种基于变化溶解度的房屋顶棚降温装置。
技术背景
目前，我国经济高速发展，贫困、布局不合理的县城改造日益繁兴，大量的城市建设中需要大量的临时性建筑与其配套。此外，在长期需要野外工作、露天工作的行业，在紧急需要、救灾时，也需要有满足不同要求的临时房屋。集装箱活动房应运而生。
集装箱活动房是一种钢木结构的简易房屋。其通常以轻钢为骨架，墙体采用彩色钢板覆面。搭建简易、拆解方便、便于运输。通常作为临时住所用于工地、灾区。由于其搭建环境通常较为简陋，且具有临时性，故而房屋能源常常供给不便，且搭建成本需要尽量控制在更少的范围中。在这种情况下以广为熟知的冷气制冷方式进行降温，常常难以保证能源供给。于是如何提供一种更加环保、耗能更少、成本更低的集装箱活动房降温方式的问题亟待解决。
发明内容
基于以上考虑，本文提出了一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，以更低的能耗与成本，提供更加环保的集装箱活动房降温方式。
一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，活动房包括底部的房体以及安装在房体上的顶棚，顶棚包括两个三角形状的边墙，边墙的顶部通过顶棚屋脊连接，顶棚屋脊两侧分别铺设彩钢板屋顶面，所述降温装置包括在彩钢板屋顶面上设置低温型散热涂料层、彩钢板屋顶面的下方设置高密度聚乙烯遮阳网、边墙上对称设置两个风动涡轮扇，房体的顶部，顶棚的下方设置基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫。
上述低温型散热涂料层所用散热涂料为辐射型散热涂料，其以刷涂方式覆盖彩钢板屋顶面外表面，提高彩钢板屋顶面红外辐射效率，并以辐射形式将热量传给温度较低的周围环境。其原理在于：散热涂料提高彩钢板棚顶红外辐射效率，以红外波长向大气空间辐射彩钢板棚顶的热量，从而降低顶棚表面和内部温度。涂料在起到辐射降温的同时，还可以增加彩钢板顶棚的绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱等性能。
上述高密度聚乙烯遮阳网空架于彩钢板屋顶面之下，沿屋脊斜向下覆盖房体顶部、涡轮扇与硝酸铵吸热垫。
上述风动涡轮扇由轻钢管相接，悬接于顶棚屋脊，风由一侧的涡轮扇从顶棚外部引入顶棚，再由另一侧涡轮扇从顶棚内部引出，从而推动顶棚中空气流动。
基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫由三片薄垫组成，薄垫中装有20℃下过饱和硝酸铵固液混合物，薄垫分为上层 、中层 、下层；其中上层、下层为高浓度层，中层为低浓度层。硝酸铵吸热垫使用不同浓度的硝酸铵薄垫叠加，利用温差加速溶解-析出循环，并且加强隔热、降温效果。
高浓度层的浓度为80℃下的硝酸铵为85.294%（g/g），低浓度层的浓度为40℃下的硝酸铵为74.811%(g/g)。
需要说明的是，硝酸铵在20℃时，溶解度为192（即在100g水中硝酸铵溶解至饱和状态时所溶解的硝酸铵的质量为192g）。在温度为20℃时，在100g的水中，当硝酸铵质量大于192g时（即溶液浓度大于192时），溶液呈过饱和状态。此时，薄垫中填充物为固液混合物，即溶解在水中的硝酸铵与水混合为液体，未溶解的硝酸铵晶体为固体。
其降温原理在于：硝酸铵溶解吸热，且溶解度随温度的升高而升高。当薄垫表面温度升高时，硝酸铵溶解度上升。此时薄垫中的液体部分的饱和硝酸铵溶液变为不饱和溶液，薄垫中以固体形式呈现的硝酸铵晶体溶解，吸热，从而使薄垫周围温度下降，达到降温效果。当温度下降后，硝酸铵溶解度下降升，薄垫中原本饱和的硝酸铵溶液变为过饱和溶液，过饱和部分的硝酸铵晶体被析出，析出部分作为薄垫中的以固体形式呈现的硝酸铵，在温度升高时再被溶解。如此反复溶解-析出，便可在不需要硝酸铵晶体加入的前提下实现长时间的持续降温。
进一步的，需要说明的是，硝酸铵析出将会放热。但在整个溶解（析出）过程中，溶解与析出一直同时存在，并且维持动态平衡，总体呈现吸热趋势，即呈现降温效果。
本装置用于集装箱活动房顶棚，据有搭建简易、耗能少、环保等特点。
附图说明
图1所示为活动房安装顶棚降温装置示意图；
图2所示为顶棚降温装置示意图；
图3所示为硝酸铵吸热垫示意图；
图4所示为硝酸铵吸热垫降温原理图；
附图中标记含义：
（1）顶棚。
（2）房体。
（3） 低温型散热涂料层。
（4）高密度聚乙烯遮阳网。
（5）风动涡轮扇。
（6）硝酸铵吸热垫。
（7）顶棚屋脊。
（8）上层，其浓度为85.294%(g/g)（80℃）。
（9）中层，其浓度为74.811%(g/g)（40℃）。
（10）下层，其浓度为85.294%(g/g)（80℃）。
（11）边墙。
（12）彩钢板屋顶面。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案及优点更加清晰，结合以下实施例对本发明作进一步阐述。以下实施例仅用于更加清晰地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，如图1所示，活动房包括底部的房体2以及安装在房体2上的顶棚1，其中以虚线L为轮廓线，轮廓线下部分为房体2，上部分为顶棚1。顶棚1包括两个三角形状的边墙11，边墙11的顶部通过顶棚屋脊7连接，顶棚屋脊7两侧分别铺设彩钢板屋顶面12， 如图2所示，所述降温装置包括在彩钢板屋顶面12上设置低温型散热涂料层3、彩钢板屋顶面12的下方设置高密度聚乙烯遮阳网4、边墙11上对称设置两个风动涡轮扇5，房体2的顶部，顶棚1的下方设置基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫6。
上述低温型散热涂料层3所用散热涂料为辐射型散热涂料，其以刷涂方式覆盖彩钢板屋顶面12外表面，提高彩钢板屋顶面12红外辐射效率，并以辐射形式将热量传给温度较低的周围环境。其原理在于：散热涂料提高彩钢板棚顶红外辐射效率，以8-13.5μm的红外波长向大气空间辐射彩钢板棚顶的热量，从而降低顶棚表面和内部温度。涂料在起到辐射降温的同时，还可以增加彩钢板顶棚的绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱等性能。
上述高密度聚乙烯遮阳网4空架于彩钢板屋顶面12之下，沿屋脊7斜向下覆盖房体2顶部、涡轮扇5与硝酸铵吸热垫6。
上述风动涡轮扇5由轻钢管相接，悬接于顶棚屋脊7，风由一侧的涡轮扇从顶棚外部引入顶棚，再由另一侧涡轮扇从顶棚内部引出，从而推动顶棚中空气流动。
如图3所示，基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫6由三片薄垫组成，薄垫中装有20℃下过饱和硝酸铵固液混合物，薄垫分为上层8 、中层9 、下层10；其中上层8、下层10为高浓度层，中层9为低浓度层。硝酸铵吸热垫使用不同浓度的硝酸铵薄垫叠加，利用温差加速溶解-析出循环，并且加强隔热、降温效果。
高浓度层的浓度为80℃下的硝酸铵为85.294%(g/g)，低浓度层的浓度为40℃下的硝酸铵为74.811%(g/g)。
需要说明的是，硝酸铵在20℃时，溶解度为192（即在100g水中硝酸铵溶解至饱和状态时所溶解的硝酸铵的质量为192g）。在温度为20℃时，在100g的水中，当硝酸铵质量大于192g时（即溶液浓度大于192时），溶液呈过饱和状态。此时，薄垫中填充物为固液混合物，即溶解在水中的硝酸铵与水混合为液体，未溶解的硝酸铵晶体为固体。
当夏季阳光照射时，薄垫表面温度升高（高于20℃），硝酸铵溶解度上升。此时硝酸铵薄垫中的液体部分的饱和硝酸铵溶液变为不饱和溶液，薄垫中以固体形式呈现的硝酸铵晶体溶解，吸热，从而使薄垫周围温度下降；当温度下降时，硝酸铵下降，薄垫中原本饱和的硝酸铵溶液变为过饱和溶液，过饱和部分的硝酸铵晶体被析出，析出部分作为薄垫中的以固体形式呈现的硝酸铵，在温度升高时再被溶解。如此反复溶解-析出，便可在不需要硝酸铵晶体加入的前提下实现长时间的持续降温。
如图4所示，上层8 、中层9 、下层10硝酸铵薄垫由于浓度差而在溶解、析出过程中产生温度差，上层8 、中层9的温度差促进上层8薄垫中硝酸铵晶体析出，中层9、下层10温度差促进下层10薄垫中硝酸铵晶体析出，而中层9薄垫又可吸收上层8、下层10薄垫硝酸铵晶体析出所放出的热量，从而增强隔热降温、加速循环。
如此，便可利用硝酸铵溶解吸热及溶解度随温度升高而升高的物理性质，以环保、简易的方式实现集装箱活动房几乎无耗能降温。

Claims (4)

1.一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，活动房包括底部的房体(2)以及安装在房体(2)上的顶棚(1)，顶棚(1)包括两个三角形状的边墙(11)，边墙(11)的顶部通过顶棚屋脊(7)连接，顶棚屋脊(7)两侧分别铺设彩钢板屋顶面(12)，其特征在于： 所述降温装置包括在彩钢板屋顶面(12)上设置低温型散热涂料层(3)、彩钢板屋顶面(12)的下方设置高密度聚乙烯遮阳网(4)、边墙(11)上对称设置两个风动涡轮扇(5)，房体(2)的顶部，顶棚(1)的下方设置基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫(6)；
基于变化溶解度的硝酸铵吸热垫(6)由三片薄垫组成，薄垫中装有20℃下过饱和硝酸铵固液混合物，薄垫分为上层(8) 、中层(9) 、下层(10)；其中上层(8)、下层(10)为高浓度层，中层(9)为低浓度层；
高浓度层的浓度为80℃下的硝酸铵的质量百分比为85.294%，低浓度层的浓度为40℃下的硝酸铵的质量百分比为74.811%。
2.根据权利要求1所述的一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，其特征在于：所述低温型散热涂料层(3)所用散热涂料为辐射型散热涂料，其以刷涂方式覆盖彩钢板屋顶面(12)外表面，提高彩钢板屋顶面(12)红外辐射效率，并以辐射形式将热量传给温度较低的周围环境。
3.根据权利要求1所述的一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，其特征在于：所述高密度聚乙烯遮阳网(4)空架于彩钢板屋顶面(12)之下，沿屋脊(7)斜向下覆盖房体(2)顶部、涡轮扇(5)与硝酸铵吸热垫(6)。
4.根据权利要求1所述的一种基于变化溶解度的集装箱活动房顶棚降温装置，其特征在于：所述风动涡轮扇(5)由轻钢管相接，悬接于顶棚屋脊(7)，风由一侧的涡轮扇从顶棚外部引入顶棚，再由另一侧涡轮扇从顶棚内部引出，从而推动顶棚中空气流动。
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