CN112228984A - 一种房屋排热除湿系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种房屋排热除湿系统及使用方法，属于建筑节能与可再生能源利用领域。所述房屋排热除湿系统包括制冷组件和电池组件，制冷组件包括调湿材料、太阳能光伏板、连接板和制冷片，调湿材料位于制冷片上，且太阳能光伏板的外边缘通过连接板连接房屋外壁，连接板的顶部和底部分别插装有第一通风阀和第二通风阀，太阳能光伏板、连接板和制冷片之间形成通风通道，通风通道与房屋的内室通过第三通风阀连通，通风通道中具有风机，电池组件包括充放电控制器和蓄电池。本发明实施例提供的一种房屋排热除湿系统不仅能同时实现房屋的排热和除湿，还能通过调湿材料提高排热除湿的效率。

Description

一种房屋排热除湿系统及使用方法
技术领域
本发明属于建筑节能与可再生能源利用领域，更具体地，涉及一种房屋排热除湿系统及使用方法。
背景技术
为了维持舒适的室内环境，空调设备被广泛应用于建筑当中。在建筑的全生命周期中，采暖与空调所消耗的能耗约占建筑总能耗的55％-65％。因此，为了减少建筑能耗，降低空调系统的能耗显得尤为必要。
相关技术中，降低空调系统能耗的手段主要为减少建筑的冷热负荷和提高空调系统的运行效率。其中，减少建筑的冷热负荷可以从根本上减少空调系统的能耗。建筑的冷热负荷包括建筑热负荷和建筑湿负荷，减少建筑热负荷主要是通过半导体制冷的方式来降低房屋结构的得热，从而降低室内的显热负荷(排热)。而减少建筑湿负荷则主要是通过干燥床来降低新风湿负荷，从而降低室内的潜热负荷(除湿)。
然而，上述半导体制冷采用自然对流冷却，散热慢，从而降低了制冷效率，上述干燥床采用太阳能直接加热再生，效率较低，从而导致室内的排热除湿效率较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种房屋排热除湿系统及使用方法，其目的在于提高室内的排热除湿效率，由此解决室内的排热除湿效率较低的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种房屋排热除湿系统，所述房屋排热除湿系统包括制冷组件和电池组件；
所述制冷组件包括调湿材料、太阳能光伏板、连接板和用于铺设在房屋外壁上的制冷片，所述调湿材料位于所述制冷片上，且所述调湿材料和所述房屋分别位于所述制冷片的两个板面上，所述太阳能光伏板与所述制冷片相对布置，且所述太阳能光伏板的外边缘通过所述连接板连接所述房屋外壁，所述连接板的顶部和底部分别插装有第一通风阀和第二通风阀，所述太阳能光伏板与所述调湿材料间隔布置，所述太阳能光伏板、所述连接板和所述制冷片之间形成通风通道，所述通风通道分别通过所述第一通风阀和所述第二通风阀与外界大气连通，所述通风通道与所述房屋的内室通过第三通风阀连通，所述通风通道中具有风机，所述风机的出风口朝向所述第二通风阀和所述第三通风阀布置；
所述电池组件包括充放电控制器和蓄电池，所述充放电控制器分别与所述太阳能光伏板、所述蓄电池、所述制冷片和所述风机电连接。
可选地，所述制冷组件还包括多个翅片，多个所述翅片平行间隔布置，且各所述翅片均垂直固定在所述制冷片上，各所述翅片均与所述太阳能光伏板间隔布置，所述调湿材料位于各所述翅片的两个板面上。
可选地，所述制冷组件还包括两个导热板，两个所述导热板分别平行位于所述制冷片的两个板面上，一个所述导热板夹装在所述制冷片和所述房屋之间，另一个所述导热板夹装在所述制冷片和多个所述翅片之间。
可选地，所述导热板为铜板。
可选地，所述调湿材料为硅胶干燥剂。
可选地，所述连接板为环形结构件。
按照本发明的另一个方面，提供了一种房屋排热除湿系统使用方法，所述使用方法基于一个方面所述的房屋排热除湿系统，所述使用方法包括：
步骤1：在日间，打开所述第一通风阀和所述第二通风阀，关闭所述第三通风阀，且启动所述风机；
步骤2：在夜间，打开所述第一通风阀和所述第三通风阀，关闭所述第二通风阀，且保持所述风机处于工作状态；
步骤3：循环步骤1和步骤2。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本发明实施例提供的一种房屋排热除湿系统，充放电控制器分别与太阳能光伏板、蓄电池、制冷片和风机电连接，从而通过充放电控制器将太阳能光伏板吸收的太阳能转化为电能后存储在蓄电池，进而为制冷片和风机提供电能。
另外，调湿材料位于制冷片上，且调湿材料和房屋分别位于制冷片的两个板面上，从而在制冷片制冷下将房屋的热量传递至调湿材料，调湿材料中的水分受热挥发吸收热量，且在空气流通的过程中将带走热量，进而最终将房屋墙壁的热量传递至空气中，起到排热的作用。
当在日间时，打开第一通风阀和第二通风阀，关闭第三通风阀，且启动风机，风机将空气由通风通道顶部流入，并从通风通道底部流出，从而带走调湿材料中挥发的水分及热量，提高了制冷片的散热效率，使得墙壁的温度大大降低，且保证调湿材料在夜间来临时含水量较低，保证后续除湿效率。当在夜间时，打开第一通风阀和第三通风阀，关闭第二通风阀，且保持风机处于工作状态，从而将外界温度较低的新风经过调湿材料抽入至室内，外界新风在经过调湿材料时被除湿，进而降低了新风湿度，使得新风变成干冷空气流入室内，且降低了室内温度。以此类推，重复上述步骤，从而实现对房屋结构的排热和对新风的除湿，使得建筑热负荷和建筑湿负荷均降低。
也就是说，本发明实施例提供的一种房屋排热除湿系统不仅能同时实现房屋的排热和除湿，还能通过调湿材料提高排热除湿的效率。
附图说明
图1是本实施例提供的一种房屋排热除湿系统的竖向剖视图；
图2是本实施例提供的制冷组件的横向剖视图。
图中各符号表示含义如下：
1、制冷组件；11、调湿材料；12、太阳能光伏板；13、连接板；131、第一通风阀；132、第二通风阀；14、制冷片；15、通风通道；151、第三通风阀；152、风机；16、翅片；17、导热板；2、电池组件；21、充放电控制器；22、蓄电池；100、房屋。
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。
图1是本实施例提供的一种房屋排热除湿系统的竖向剖视图，如图1所示，房屋排热除湿系统包括制冷组件1和电池组件2。制冷组件1包括调湿材料11、太阳能光伏板12、连接板13和用于铺设在房屋100外壁上的制冷片14。
图2是本实施例提供的制冷组件的横向剖视图，如图2所示，调湿材料11位于制冷片14上，且调湿材料11和房屋100分别位于制冷片14的两个板面上，太阳能光伏板12与制冷片14相对布置，且太阳能光伏板12的外边缘通过连接板13连接房屋100外壁，连接板13的顶部和底部分别插装有第一通风阀131和第二通风阀132，太阳能光伏板12与调湿材料11间隔布置，太阳能光伏板12、连接板13和制冷片14之间形成通风通道15，通风通道15分别通过第一通风阀131和第二通风阀132与外界大气连通，通风通道15与房屋100的内室通过第三通风阀151连通，通风通道15中具有风机152，风机152的出风口朝向第二通风阀132和第三通风阀151布置。
电池组件2包括充放电控制器21和蓄电池22，充放电控制器21分别与太阳能光伏板12、蓄电池22、制冷片14和风机152电连接。
对于本发明实施例提供的一种房屋排热除湿系统，充放电控制器21分别与太阳能光伏板12、蓄电池22、制冷片14和风机152电连接，从而通过充放电控制器21将太阳能光伏板12吸收的太阳能转化为电能后存储在蓄电池22，进而为制冷片14和风机152提供电能。
另外，调湿材料11位于制冷片14上，且调湿材料11和房屋100分别位于制冷片14的两个板面上，从而在制冷片14制冷下将房屋100的热量传递至调湿材料11，调湿材料11中的水分受热挥发吸收热量，且在空气流通的过程中将带走热量，进而最终将房屋100墙壁的热量传递至空气中，起到排热的作用。
当在日间时，打开第一通风阀131和第二通风阀132，关闭第三通风阀151，且启动风机152，风机152将空气由通风通道15顶部流入，并从通风通道15底部流出，从而带走调湿材料11中挥发的水分及热量，提高了制冷片14的散热效率，使得墙壁的温度大大降低，且保证调湿材料11在夜间来临时含水量较低，保证后续除湿效率。当在夜间时，打开第一通风阀131和第三通风阀151，关闭第二通风阀132，且保持风机152处于工作状态，从而将外界温度较低的新风经过调湿材料11抽入至室内，外界新风在经过调湿材料11时被除湿，进而降低了新风湿度，使得新风变成干冷空气流入室内，且降低了室内温度。以此类推，重复上述步骤，从而实现对房屋100结构的排热和对新风的除湿，使得建筑热负荷和建筑湿负荷均降低。
也就是说，本发明实施例提供的一种房屋排热除湿系统不仅能同时实现房屋100的排热和除湿，还能通过调湿材料11提高排热除湿的效率。
需要说明的是，调湿材料11在周围空气相对湿度较高时，从空气中吸收水分存储在材料内部，在自身温度较高时又将存储的水分释放到周围的空气中，自身变得干燥，实现再生。同时，在将水分释放到周围空气中时，水蒸发会带走大量的热量。
另外，制冷组件1可安装在房屋100的侧墙外壁上，也可安装在房屋100的屋顶顶部上。
继续参见图2，在本实施例中，制冷组件1还包括多个翅片16，多个翅片16平行间隔布置，且各翅片16均垂直固定在制冷片14上，各翅片16均与太阳能光伏板12间隔布置，调湿材料11位于各翅片16的两个板面上。
在上述实施方式中，一方面，翅片16便于调湿材料11的布置，另一方面，翅片16能够增大调湿材料11的布置面积。
在本实施例中，翅片16的长度小于太阳能光伏板12的长度，翅片16的厚度和调湿材料11的厚度远小于制冷片14的厚度。
可选地，制冷组件1还包括两个导热板17，两个导热板17分别平行位于制冷片14的两个板面上，一个导热板17夹装在制冷片14和房屋100之间，另一个导热板17夹装在制冷片14和多个翅片16之间。
在上述实施方式中，导热板17起到导热的作用，便于将热量高效率由房屋100外壁传递至调湿材料11中。
需要说明的是，制冷片14具有如下特性，即其在通电后，其中一板面的温度降低(图2的右板面)，另一板面的温度升高(图2的左板面)，热量从制冷片14的一板面搬运到另一板面。利用制冷片14通电制冷的特性，可在其冷面和热面分别贴上导热板17，形成热泵，实现将热量从一板面到另一板面的搬运。
在本实施例，导热板17为铜板。
在上述实施方式中，铜板具有良好的导热性能，能够增大导热效率。
可选地，调湿材料11为硅胶干燥剂。
在上述实施方式中，硅胶干燥剂吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度。
可选地，连接板13为环形结构件。
在上述实施方式中，连接板13为环形结构件，能够增强连接板13对太阳能光伏板12的支撑作用，保证太阳能光伏板12的稳定性和可靠性。
本实施例提供了一种房屋排热除湿系统使用方法，该使用方法基于上述房屋排热除湿系统，该使用方法包括：
步骤1:在日间，打开第一通风阀131和第二通风阀132，关闭第三通风阀151，且启动风机152。
日间，房屋100的侧墙和屋顶因太阳的光照而吸热升温，并将热量储存在墙体或屋顶内。储存在墙体内的热量会慢慢向室内扩散，形成建筑热负荷。
同时，在室外，太阳能光伏板12接收光照，将太阳能转换成电能，充放电控制器21控制将所发电量充入蓄电池22中，蓄电池22储存电能。充放电控制器21同时控制蓄电池22与制冷片14连通，制冷片14通电后制冷，将热量从与冷端接触的导热板17(图2中右侧的导热板17)搬运到与热端接触的导热板17(图2中左侧的导热板17)，与冷端接触的导热板17温度下降，与热端接触的导热板17温度上升。同时，温度较低的导热板17从与之接触的墙体中吸收热量，温度较高的导热片将热量传入与之连接的翅片16以及涂敷在翅片16上的调湿材料11中。同时，充放电控制器21控制蓄电池22与风机152连通，风机152通电后工作，将空气从第一通风阀131吸入，流经通风通道15，从第二通风阀132排出。空气经调湿材料11时，带走调湿材料11内的水分，使调湿材料11再生，同时带走大量的热量。通过制冷片14的热泵作用和水分蒸发吸热的作用，既能高效实现将墙体内的热量搬运到大气中，同时实现对调湿材料11的再生。
经过在白天发生多次上述循环，可以确保在夜晚来临时，调湿材料11中几乎不包含水分或者含有极低的水分。同时将墙体内的部分热量被排放到了大气中，降低了墙体的温度，降低了建筑热负荷。
步骤2:在夜间，打开第一通风阀131和第三通风阀151，关闭第二通风阀132，且保持风机152处于工作状态。
夜间，经白天充电后的蓄电池22储存了一定的电量，充放电控制器21控制风机152与蓄电池22连通，风机152通电工作，将室外新风从第一通风阀131吸入通风通道15，室外温度较低湿度较大的湿冷空气与调湿材料11接触，被调湿材料11干燥成温度较低、湿度较低的干冷空气经第三通风阀151送入室内，调湿材料11吸湿储存湿分。
经过上述抽风送风，可在夜间将室外新风的湿分转移储存到调湿材料11中，降低新风的湿度，在满足室内的新风需求的同时减小了建筑湿负荷。
步骤3:循环步骤1和步骤2。
而第二天白天后，继续进行步骤1和步骤2中的循环过程，如此，便可有效实现对房屋100结构的排热以及对新风的除湿，使房屋100的建筑热负荷和建筑湿负荷降低，减少建筑能耗。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的房屋排热除湿系统，其利用调湿材料11具有的在自身温度较低周围空气相对湿度较高时从空气中吸收水蒸气，在自身温度相对较高周围空气相对湿度较低时进行放湿再生的特性，能有效实现日间房屋100结构的隔热散热和夜间室外新风的除湿降温，并实现在夜间对湿气的吸收和在日间对湿气的排出，充分利用了太阳能，提升了室内环境的舒适性，降低了房屋100的得热和得湿，减小了室内的建筑热负荷和建筑湿负荷，从而降低建筑的能耗。
(2)本发明的房屋排热除湿系统，有效实现了室内与通风通道15的对应连通，利用各通风阀和风机152的对应控制，可有效实现室内和通风通道15中空气的流通，准确实现了房屋100结构热量的排出和室外新风湿气的移除，整个控制过程简便，准确性高。
(3)本发明的房屋排热除湿系统，其通过太阳能光伏板12发电、蓄电池22充电和放电、风机152用电，配合充放电控制器21，实现了电能的自产自用，无需外界提供额外的电能，实现房屋排热除湿系统的净零能耗运行，对环境非常友好。
(4)本发明的房屋排热除湿系统，其结构简单，设置和控制方法简便，能充分利用调湿材料11的吸放湿特性、太阳能光伏板12发电和制冷片14通电制冷，有效实现对房屋100结构得热的排出和室外新风湿气的移除，并能实现白天房屋100结构的降温和夜间新风的干燥，保证房屋100室内在日间、夜间均能处于较为舒适的环境，减少室内的显热潜热负荷，降低建筑能耗，提升人们的生活舒适性，具有较好的实用价值。
(5)本发明中房屋排热除湿系统，将太阳能光伏板12发电，制冷片14通电制冷，调湿材料11与空气的吸放湿过程，水分蒸发吸热四者有机结合起来，组合成了房屋排热除湿系统，有效实现了对墙体热量的搬运，降低了房屋100结构的得热，减少了建筑热负荷，同时实现了对室外新风的除湿干燥，减少了建筑湿负荷，降低建筑能耗，提升室内生活的舒适性，提高人们的生活品质，具有较好的实用价值。
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 (7)

1.一种房屋排热除湿系统，其特征在于，所述房屋排热除湿系统包括制冷组件(1)和电池组件(2)；
所述制冷组件(1)包括调湿材料(11)、太阳能光伏板(12)、连接板(13)和用于铺设在房屋(100)外壁上的制冷片(14)，所述调湿材料(11)位于所述制冷片(14)上，且所述调湿材料(11)和所述房屋(100)分别位于所述制冷片(14)的两个板面上，所述太阳能光伏板(12)与所述制冷片(14)相对布置，且所述太阳能光伏板(12)的外边缘通过所述连接板(13)连接所述房屋(100)外壁，所述连接板(13)的顶部和底部分别插装有第一通风阀(131)和第二通风阀(132)，所述太阳能光伏板(12)与所述调湿材料(11)间隔布置，所述太阳能光伏板(12)、所述连接板(13)和所述制冷片(14)之间形成通风通道(15)，所述通风通道(15)分别通过所述第一通风阀(131)和所述第二通风阀(132)与外界大气连通，所述通风通道(15)与所述房屋(100)的内室通过第三通风阀(151)连通，所述通风通道(15)中具有风机(152)，所述风机(152)的出风口朝向所述第二通风阀(132)和所述第三通风阀(151)布置；
所述电池组件(2)包括充放电控制器(21)和蓄电池(22)，所述充放电控制器(21)分别与所述太阳能光伏板(12)、所述蓄电池(22)、所述制冷片(14)和所述风机(152)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种房屋排热除湿系统，其特征在于，所述制冷组件(1)还包括多个翅片(16)，多个所述翅片(16)平行间隔布置，且各所述翅片(16)均垂直固定在所述制冷片(14)上，各所述翅片(16)均与所述太阳能光伏板(12)间隔布置，所述调湿材料(11)位于各所述翅片(16)的两个板面上。
3.根据权利要求2所述的一种房屋排热除湿系统，其特征在于，所述制冷组件(1)还包括两个导热板(17)，两个所述导热板(17)分别平行位于所述制冷片(14)的两个板面上，一个所述导热板(17)夹装在所述制冷片(14)和所述房屋(100)之间，另一个所述导热板(17)夹装在所述制冷片(14)和多个所述翅片(16)之间。
4.根据权利要求3所述的一种房屋排热除湿系统，其特征在于，所述导热板(17)为铜板。
5.根据权利要求1所述的一种房屋排热除湿系统，其特征在于，所述调湿材料(11)为硅胶干燥剂。
6.根据权利要求1所述的一种房屋排热除湿系统，其特征在于，所述连接板(13)为环形结构件。
7.一种房屋排热除湿系统使用方法，其特征在于，所述使用方法基于权利要求1-6任意一项所述的房屋排热除湿系统，所述使用方法包括：
步骤1：在日间，打开所述第一通风阀(131)和所述第二通风阀(132)，关闭所述第三通风阀(151)，且启动所述风机(152)；
步骤2：在夜间，打开所述第一通风阀(131)和所述第三通风阀(151)，关闭所述第二通风阀(132)，且保持所述风机(152)处于工作状态；
步骤3：循环步骤1和步骤2。
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