CN113028484B - 一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其包括火墙子系统和新风空调子系统；火墙子系统包括依次连接的生物质燃炉、进烟管、换热室以及排烟管；换热室包括室外墙体、室内供暖墙以及多个水胶囊，水胶囊设置于室内供暖墙和室外墙体之间形成中空夹层内；新风空调子系统包括静压室，静压室叠置于换热室上；静压室与室内接触的墙面上开设多个通风孔，通风孔连接静压室和室内。火墙子系统和新风空调子系统结合，具有更好的实用性；充分利用建筑侧墙空间，有效地减少了系统的占地面积；火墙子系统利用室内供暖墙蓄热的同时利用水胶囊储存热量，使烟气中的热量更充分的被吸收，能量利用率高，最大程度地减少了能源的浪费。

Description

一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统
技术领域
本发明涉及供暖与空调领域，尤其涉及一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统。
背景技术
火墙是利用炉灶的烟气通过立砖砌成的空心短墙采暖的设备，和火坑类似，是北方传统民居被动式节能的一种采暖方式。火墙在中国已有悠久的历史，如西安阎家村汉代建筑遗址的炉灶，其排烟道先曲折，后直上通于户外，与现在的火墙近似。北方农村传统的火墙使用立砖砌成，墙体材料热阻值相对较低，对外围护结构的保温要求较高。火墙使用的舒适度与火墙材料的选取密切相关，传统火墙所用的土砖不能够充分的吸收烟气中的热量，能量利用率低，蓄热能力差。传统火墙常砌成厚1.25m、高1.5～2.0m、长2.0～2.5m的空心短墙。燃料主要以煤为主，其燃烧产物主要包括二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等有害气体，会对人体和自然环境造成危害。现有的空调系统无法与取暖火墙相结合，占用的室内空间较大，严重影响了用户的使用。并且，现有的空调系统室内风速、温度不均匀，冷舒适度差；空气龄长、通风换气效率低，极易造成室内环境差的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，旨在解决现有技术中供暖火墙能源利用率低且无法与新风空调一体化的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统包括：
火墙子系统以及新风空调子系统；
所述火墙子系统包括依次连接的生物质燃炉、进烟管、换热室以及排烟管；
其中，所述换热室包括室外墙体、室内供暖墙以及多个水胶囊，所述室内供暖墙和所述室外墙体相对设置，所述室内供暖墙和所述室外墙体之间形成中空夹层，多个所述水胶囊设置于所述中空夹层内；
所述新风空调子系统包括静压室，所述静压室叠置于所述换热室上；其中，所述静压室包括送风孔板，所述送风孔板设置于与室内接触的侧墙上，所述送风孔板上开设有多个通风孔，所述通风孔连接所述静压室和室内。
优选地，所述水胶囊包括用于容纳水的内胆以及外壳，所述外壳包裹所述内胆；
所述内胆上设置有水管，所述水管上设置有阀门，所述水管的一端穿出于所述外壳的表面。
优选地，所述火墙子系统还包括引风机和过滤网；
所述引风机设置于所述进烟管上，所述引风机用于将所述生物质燃炉内的高温烟气输送到进烟管内，所述过滤网设置于所述进烟管内。
优选地，所述静压室与所述换热室之间设置有真空隔离层。
优选地，所述室内供暖墙和所述室外墙体均为硅砖墙体结构。
优选地，所述进烟管的外表面设置有保温层，所述排烟管的出口设置有静电除尘器。
优选地，所述室内供暖墙靠近所述室外墙的面为内表面，所述水胶囊设置于所述内表面上，多个所述水胶囊沿着烟气流动的方向依次间隔排布，且多个所述水胶囊离地距离相同。
优选地，所述新风空调子系统还包括空气处理机组、风阀以及风机，所述空气处理机组、所述风阀、所述风机以及所述静压室依次连接。
优选地，所述新风空调子系统还包括排风管和回风管，室内开设有出风口，所述排风管和所述回风管的入口均与所述出风口连接，所述回风管的出口与所述空气处理机组连接，所述排风管的出口连接室外，所述排风管和所述回风管内均设置有阀门。
优选地，所述空气处理机组包括依次连接的空气净化单元、降温单元以及湿度调节单元，所述回风管的出口与所述空气净化单元的入口连接；所述降温单元用于制取冷量。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
火墙子系统和新风空调子系统结合，满足不同地域、不同季节、不同人群的需求，极大程度地提高了生物质供暖火墙与新风空调一体化系统的适用性；
生物质供暖火墙与新风空调一体化系统充分利用建筑侧墙空间，有效地减少了系统的占地面积；
火墙子系统利用室内供暖墙蓄热的同时利用水胶囊储存热量，使烟气中的热量更充分的被吸收，能量利用率高，最大程度地减少了能源的浪费，同时，利用水胶囊散热具有延时性的特点，有效地保证了室内较长时间的适宜温度；
新风空调子系统利用静压室和通风孔向室内送风，实现了大风量、小温差、低风速的置换送风，使室内风速、温度均匀稳定，空气龄短、通风换气效率高，有效地保证了室内环境的热舒适性和空气质量。
附图说明
图1为本发明的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统的流程图；
图2为本发明的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统的立体图；
图3为本发明的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统的平面图；
图4为本发明的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统的截面图。
【附图标记说明】
11：换热室；12：室内供暖墙；
13：水胶囊；131：内胆；132：外壳；
14：室外墙体；
15：进烟管；151：保温层；
16：排烟管；
21：静压室；22：通风孔；
31：出风口；
40：真空隔离层；
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
需要说明，本发明实施例中中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，如图1所示，生物质供暖火墙与新风空调一体化系统包括火墙子系统以及新风空调子系统，火墙子系统用于冬季取暖，新风空调系统用于夏季制冷换气和过渡季通风。其中，火墙子系统包括依次连接的生物质燃炉、进烟管15、换热室11以及排烟管16；生物质燃炉用于燃烧生物质燃料产生高温烟气，通过换热室11将高温烟气中的热量交换到室内，为室内提供冬季所需的热量，热量交换完成后的形成的低温烟气通过排烟管16排出室外，生物质燃炉利用了农村地区充足的生物质能源为室内供暖，相比于煤等传统燃料，有效地减少了有害气体的排放量，有利于缓解全球的温室效应和减少大气污染，生物质燃料燃烧后的产物可作为农作物肥料使用，减少了燃料废物的污染，同时也节省了化肥的使用量，具有很好的经济效益和环保效果。
具体地，参见图2，换热室11设置于建筑非承重侧墙内，通过对非承重侧墙的结构进行改进来实现换热功能。换热室11包括室外墙体14、室内供暖墙12以及水胶囊13，非承重侧墙的结构改进为室内供暖墙12和室外墙体14相对设置，室内供暖墙12和室外墙体14之间形成中空夹层，水胶囊13设置于中空夹层内。生物质燃料燃烧产生的高温烟气通过进烟管15进入非承重墙体的中空夹层内加热墙体，热量被室内供暖墙12和水胶囊13储存并以辐射和对流的方式传播到室内。并且，水胶囊13的散热具有较大的延时性，在特定时间需要室内温度较高时，可以提前使生物质燃炉运行，使烟气对水胶囊13加热，加热一段时间即可关闭生物质燃炉，水胶囊13中贮存的热量能在较长时间内散发，使室内较长时间保持适宜温度。
参见图3和图4，新风空调子系统包括静压室21，静压室21与换热室11设置于同一面侧墙，静压室21叠置于换热室11上。其中，静压室21与室内接触的墙面上开设多个通风孔22，通风孔22连接静压室21和室内，新风空调子系统通过静压室21和通风孔22将冷空气输送到室内，达到降温的目的。制冷过程中，静压室21使空气动压降低，静压升高，进而从通风孔22中均匀流出，保障室内风速、温度均匀稳定。静压室21和换热室11结合到同一面侧墙，静压室21设置于侧墙靠上的位置，在制冷时，冷空气下沉，便于冷量覆盖整个室内空间；换热室11设置于侧墙靠地面的位置，取暖时，热空气上升，便于热量覆盖整个室内空间；从而有效地提高了能源的利用率和室内人员的舒适度。
生物质供暖火墙与新风空调一体化系统突破传统了火墙系统的设计理念，使用生物质燃料供热，通过室内供暖墙12和水胶囊13散热，并将新风空调系统与生物质供暖火墙结合，具有节能、供热时间长、送风均匀、节省空间、适用地域广等诸多优点。
进一步地，再次参见图3，为了防止酸性气体腐蚀水胶囊13，水胶囊13包括内胆131以及外壳132，内胆131用于容纳水，外壳132包裹内胆131；内胆131上设置有水管，水管上设置有阀门，水管的一端连接内胆131，另一端穿出于外壳132的表面，便于在水胶囊13安装施工完成后向内胆131中注水，或者维修过程中排空内胆131中的水。优选的实施方式中，内胆131采用金属材料，外壳132由硅砖堆砌而成，或者，外壳132使用普通黏土而内胆131采用PCM胶囊。
优选地，火墙子系统还包括引风机和过滤网；引风机设置于进烟管15上，用于将生物质燃炉内的高温烟气输送到进烟管15内，过滤网设置于进烟管15内，用于阻挡体积较大的杂物，避免体积较大的杂物进入换热室11和排烟管16内造成堵塞，影响系统的正常运行。
进一步地，在静压室21与换热室11之间还设置有真空隔离层40，真空隔离层40能够阻隔热量的传递，静压室21和换热室11是叠置在一起，静压室21的下表面和换热室11的上表面相互接触，在静压室21的下表面和换热室11的上表面之间增加真空隔离层40能有效地避免制冷或供暖过程中静压室21和换热室11之间产生热交换，造成能量损失，提高供暖或制冷的能耗。
如图2所示，室内供暖墙12和室外墙体14均为硅砖墙体结构，避免生物质燃料燃烧时会产生的含硫气体腐蚀室内供暖墙12，造成烟气泄漏，影响室内人员安全的同时降低供暖效果，加重供暖时所需的能耗。
如图4所示，进烟管15的外表面设置有保温层151，排烟管16的出口设置有静电除尘器。其中，进烟管15的外表面设置保温材料，能有效地减少高温烟气在进烟管15中流动时的热量损失，排烟管16的出口设置静电除尘器，防止低温烟气排放时烟尘进入室外空气，造成空气污染。
优选地，室内供暖墙12靠近室外墙的面为内表面，将水胶囊13设置于内表面上，多个水胶囊13沿着烟气流动的方向依次间隔排布，且多个水胶囊13离地距离相同。多个水胶囊13均挂设、全嵌入或半嵌入在室内供暖墙12上，有效地提高了水胶囊13与室内供暖墙12之间的热交换效率，从而进一步提高了水胶囊13对热量的储存和释放效率，便于快速提高室内温度，提高室内人员的舒适度。
更进一步地，新风空调子系统还包括空气处理机组、风阀以及风机，空气处理机组、风阀、风机以及静压室21依次连接。空气处理机组用于对引入的新风进行净化、过滤、降温、除湿/加湿后送入新风空调子系统。风阀可根据室内需求来调节风量，以应对不同室内需求。风机用于向室内输送经空气处理机组处理后的空气。新风空调子系统还包括排风管和回风管，室内开设有出风口31，排风管和回风管的入口均与出风口31连接，回风管的出口与空气处理机组连接，排风管的出口连接室外，排风管和回风管内均设置有阀门。优选的实施方式中，出风口31与通风孔22设置于同一面侧墙，而且，出风口31为多个，便于快速排出室内空气，提高室内换气效率。当制冷过程中需要利用回风时，回风管内的阀门处于打开状态，排风管内的阀门处于关闭状态，以充分利用回风中的冷量，降低制冷的能耗；当仅仅处于排风状态时，回风管内的阀门处于关闭状态，排风管内的阀门打开状态，便于快速排出室内空气，提高系统的通风换气效率；也可以两个阀门同时处于打开或者关闭状态，以应对特殊情况下的用户需求。
具体地，空气处理机组包括依次连接的空气净化单元、降温单元以及湿度调节单元，回风管的出口与空气净化单元的入口连接；降温单元用于制取冷量。
优选的实施方式中，夏季制冷时，空气处理机组对室外空气进行温度和湿度调节处理后输送到静压室21内，处理后的空气再通过通风孔22向室内输送大风量、低风速、小温差的气流，保证室内速度场合温度场均匀，有效地提高了室内人员的热舒适性。输送到室内的空气再经由出风口31和回风管输送回空气处理机组内重复利用，充分利用室内空气中残留的冷量，有效地降低了系统能耗。
过渡季通风时，降温单元停止工作，空气处理机组对室外空气进行温度和湿度调节处理后输送到静压室21内，处理后的空气再通过通风孔22向室内输送大风量、低风速、小温差的气流，室内空气经由出风口31和排风管排出室外。过渡季快速通风，有效地提高了室内的空气品质，保障室内人员的健康和舒适度。
火墙子系统和新风空调子系统结合，满足不同地域、不同季节、不同人群的需求，适用性大大提高。比起火炕，火墙子系统对空间的利用更加立体，整套系统的占地面积小，优选的实施方式中，还可以在室内侧墙顶部烘晾衣物等，有效地节省了室内有限的平面空间。在墙体蓄热的同时利用水胶囊13储存热量可以使烟气中的热量更充分的被吸收，能量利用率高，减少能源的浪费。新风空调子系统利用静压室21和通风孔22向室内送风，实现了大风量、小温差、低风速的置换送风，使室内风速、温度均匀稳定，空气龄短、通风换气效率可达到90％。室内预测不满意率低于10％，PMV(平均热感觉指数Predicted Mean Vote)值在-0.5～+0.5之间，有效地保证了室内环境的热舒适性和空气质量。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述生物质供暖火墙与新风空调一体化系统包括火墙子系统以及新风空调子系统；
所述火墙子系统包括依次连接的生物质燃炉、进烟管、换热室以及排烟管；
其中，所述换热室包括室外墙体、室内供暖墙以及多个水胶囊，所述室内供暖墙和所述室外墙体相对设置，所述室内供暖墙和所述室外墙体之间形成中空夹层，多个所述水胶囊设置于所述中空夹层内；
所述新风空调子系统包括静压室，所述静压室叠置于所述换热室上，所述静压室与所述换热室之间设置有真空隔离层；其中，所述静压室包括送风孔板，所述送风孔板设置于与室内接触的侧墙上，所述送风孔板上开设有多个通风孔，所述通风孔连接所述静压室和室内。
2.如权利要求1所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述水胶囊包括用于容纳水的内胆以及外壳，所述外壳包裹所述内胆；
所述内胆上设置有水管，所述水管上设置有阀门，所述水管的一端穿出于所述外壳的表面。
3.如权利要求1所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述火墙子系统还包括引风机和过滤网；
所述引风机设置于所述进烟管上，所述引风机用于将所述生物质燃炉内的高温烟气输送到进烟管内，所述过滤网设置于所述进烟管内。
4.如权利要求1-3任意一项所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述室内供暖墙和所述室外墙体均为硅砖墙体结构。
5.如权利要求1-3任意一项所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述进烟管的外表面设置有保温层，所述排烟管的出口设置有静电除尘器。
6.如权利要求1-3任意一项所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述室内供暖墙靠近所述室外墙体 的面为内表面，所述水胶囊设置于所述内表面上，多个所述水胶囊沿着烟气流动的方向依次间隔排布，且多个所述水胶囊离地距离相同。
7.如权利要求1-3任意一项所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述新风空调子系统还包括空气处理机组、风阀以及风机，所述空气处理机组、所述风阀、所述风机以及所述静压室依次连接。
8.如权利要求7所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述新风空调子系统还包括排风管和回风管，室内开设有出风口，所述排风管和所述回风管的入口均与所述出风口连接，所述回风管的出口与所述空气处理机组连接，所述排风管的出口连接室外，所述排风管和所述回风管内均设置有阀门。
9.如权利要求8所述的生物质供暖火墙与新风空调一体化系统，其特征在于，所述空气处理机组包括依次连接的空气净化单元、降温单元以及湿度调节单元，所述回风管的出口与所述空气净化单元的入口连接；所述降温单元用于制取冷量。
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