CN114991338A - 一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，在使用过程中，通过转轴的转动带动履带，控制相变层和隔热层相对于墙体层的位置，在不同季节调节，调节相变层和隔热层的位置，基于相变原理，相变层随着外部温度变化，会吸收或者释放大量的潜热，利用这部分潜热，可以达到室内供暖或者吸收室内余热的作用，本发明通过履带去调整相变层和隔热层的位置，在使用的过程中操作简单，安全可靠，同时在最外层设置有玻璃层，解决了漏水和冷风渗透的问题。
Description
技术领域
本发明涉及相变蓄能领域，具体为一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙
背景技术
随着人类社会生产力的不断发展，人们对物质生活的追求也不断提高，使得能源的消耗暴涨，其中建筑能耗约占总能耗的40％。寻求可再生能源在建筑能耗上的运用，对节约能源，促进可持续发展有重要意义。
太阳能资源丰富，太阳能蓄热墙应运而生。相变材料由于其储热密度高，蓄放热温度近似恒定等特点被广泛运用于被动式建筑中。合理设计的相变太阳能蓄热墙能有效提高建筑的热惰性，减少室内温度波动，提高室内热舒适性。
现有研究中，已有人提出可旋转的相变蓄热墙，如专利申请CN201410268734.8，相变材料被贴附于轻质墙体表面，通过旋转墙体改变相变材料的位置。在夏季时，白天将相变材料旋转于室内，吸收室内多余的热量，并在晚上将相变材料旋转于室外进行冷却放热；在冬季时，白天将相变材料旋转于室外进行蓄热，并在晚上将相变材料旋转于室内进行供暖。该技术能更大化利用相变材料的蓄放热性能。然而该发明存在以下问题：1，旋转方式为旋转整个墙体结构，操作存在困难且具有一定危险性。2，该外墙选择为轻质墙体，使用存在一定局限。3，该结构不可避免存在缝隙，防水性能差，且额外增加冷风渗透带来的能耗。
发明内容
本发明目的在于提供一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，以克服现有技术中，操作有危险性、使用有局限性、防水性能差和额外增加能耗的问题，
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，包括玻璃层、空气层、相变层、墙体层和隔热层，玻璃层内侧设置有墙体层，玻璃层和墙体层中间设置有空气层，所述墙体层两侧均设置有支撑结构，支撑结构一侧设置有转轴，转轴上设置有齿轮，齿轮外侧设置有履带，相变层和隔热层分别贴附在履带表面。
优选地，相变层和隔热层均由若干个半圆形空心高密度聚乙烯管组成。
优选地，隔热层填充有聚苯乙烯泡沫材料。
优选地，相变层填充有相变温度为24℃～26℃的有机相变材料。
优选地，玻璃层和墙体层上部和下部均设置有通风口。
优选地，履带由若干个履带块相互连接形成环装。
优选地，履带块侧面错列排位有定位突体和定位槽体，用于各履带块之间的连接。
优选地，履带所用材料为铸钢。
优选地，履带上下端与齿轮相扣。
优选地，转轴为电动遥控转轴。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，在使用过程中，通过转轴的转动带动履带，控制相变层和隔热层相对于墙体层的位置，在不同季节调节，调节相变层和隔热层的位置，基于相变原理，相变层随着外部温度变化，会吸收或者释放大量的潜热，利用这部分潜热，可以达到室内供暖或者吸收室内余热的作用，本发明通过履带去调整相变层和隔热层的位置，在使用的过程中操作简单，安全可靠，同时在最外层设置有玻璃层，解决了漏水和冷风渗透的问题；
进一步地，在玻璃层和墙体层上部和下部均设置有通风口，形成气流组织，进一步降低了建筑能耗，且结构紧凑，造型美观，便于制造和维护。
附图说明
图1为本发明的一种含履带式可旋转相变材料的特朗伯墙的冬季实施例中的冬季白天工况；
图2为本发明的一种含履带式可旋转相变材料的特朗伯墙的冬季实施例中的冬季夜晚工况；
图3为本发明的一种含履带式可旋转相变材料的特朗伯墙的夏季实施例中的夏季白天工况；
图4为本发明的一种含履带式可旋转相变材料的特朗伯墙的夏季实施例中的夏季夜晚工况；
图5为本发明的一种含履带式可旋转相变材料的特朗伯墙的横截面图；
图6为本发明的一种含履带式可旋转相变材料的特朗伯墙的正面图；
图7为单个履带块的示意图；
图中：1-玻璃层，2-空气层，3-相变层，4-墙体层，5-隔热层，6-半圆形空心高密度聚乙烯管，7-履带，8-支撑结构，9-转轴，10-齿轮，11-定位凸体，12-定位槽体。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1-7所示：本发明提供了一种一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，从外至内依次顺序排列有玻璃层1、空气层2、相变层3、墙体层4和隔热层5，墙体层4两侧均设置有支撑结构8，支撑结构8一侧设置有转轴9，转轴9为电动遥控转轴，转轴9上设置有齿轮10，齿轮10外侧设置有铸钢材料的履带7，履带7由若干个履带块相互连接形成环装，履带块侧面错列排位有定位突体11和定位槽体12，用于各履带块之间的连接，履带7上下端与齿轮10相扣，相变层3和隔热层5分别贴附在履带层7表面，相变层3和隔热层5均由若干个半圆形空心高密度聚乙烯管6组成，隔热层5填充有聚苯乙烯泡沫材料，相变层3填充有相变温度为24℃～26℃的有机相变材料，有机相变材料采用石蜡材料，玻璃层1和墙体层4上部和下部均设置有通风口。
本发明考虑在夏热冬冷地区使用，墙面考虑设置在南面，其余墙面均设有保温材料。考虑本例中特朗伯墙的面积为5.0m×3.5m，每个通风口的面积为0.25m×0.8m，高度为距离顶部和底部0.1m。履带装置组成的相变层作用面积为2.5m×4.5m。
如图5所示，履带7由若干个履带块拼接而成，履带块之间通过侧面错列排位有定位凸体11与定位槽体12拼接在一起时，并用螺栓将两者紧扣。单个履带块的尺寸为0.1m×2.5m。
本发明的实施工作基于相变原理，是指物质在外部参数连续变化之下，从一种相忽然变成另一种相，本案例中，石蜡材料在外部温度变化的时候，会吸收或释放大量的潜热。利用这部分潜热，可以达到为室内供暖，或者吸收室内余热的作用，从而减少内耗，提高室内的热舒适度。
此外，利用了热压原理，即由于空气被加热升温，密度减小而自动上浮的一种现象，当夹层内的空气被加热，密度随之变小，打开通风口，热空气会从上部通风口处排出，冷空气出下部通风口处灌入。通过合理设计通风口的开启状况，可以组织气流的走向。
实施例：
本发明在冬季和夏季的运行模式分别如下：
(1)在冬季白天，通过控制转轴9的转动带动履带7，从而控制相变层3和隔热层5相对于墙体层4的位置，此时相变层3在外部，隔热层5在内部。打开通风口V3，V4，关闭通风口V1，V2。冬季白天，室外温度比室内温度低，但是由于太阳辐射的作用，外面表面温度依旧比较高，利用太阳辐射加热相变材料，使相变材料吸热融化，储存热量。同时玻璃层1与相变层3中间的空气层2温度升高，空气密度减小，因此会上浮通过通风口V3进入室内，因此空气层与室内压差增大，室内冷空气从通风口V4进入空气层，形成循环，源源不断将热空气带入室内，提供热量。
(2)在冬季夜晚，旋转转轴使相变层3在内部，隔热层5在内部。同时关闭通风口V1，V2，V3，V4。冬季夜晚室内温度大于室外温度，将白天已经吸收热量，液化后的相变层3转入室内，进行放热，相变层3放热固化，热量用于给室内供暖。此时隔热层5在室外侧，减少室外与室内间的传热。关闭所有通风口，以免热量从室内通过对流传出。
如此循环，在白天加热相变材料，用于夜晚对室内供暖。
(3)在夏季白天，旋转转轴使相变层3在内部，隔热层5在外部。打开通风口V1，V2，关闭通风口V3，V4。在夏季白天，室外温度高于室内温度，隔热层5减少了室外对室内的传热，空气层2温度升高，密度较小，热空气从通风口V1排除，室外相对较冷的空气从V2进入空气层，带走了维护结构的部分热量。此时，相变层3面向室内，吸收室内的热量并且液化，降低室内的温度。
(4)在夏季夜晚，旋转转轴使相变层3在外部，隔热层5在内部。打开通风口V1，V2，V3，V4。在夏季夜晚，室外温度低于室内温度，此时吸收室内热量后被加热液化的相变层3在室外被冷却固化。由于室外温度低于空气层2和室内的温度，冷空气从下部通风口V2，V4进入空气层，带走相变层3的热量，加快冷却，同时降低室内的温度。
如此循环，使相变层3在白天吸收室内的热量，并在晚上释放。
为了更详细的说明本发明的效果，进行如下计算：
假设夏季夜晚平均温度为24℃，冬季白天平均温度为10℃，且有一定的太阳辐射强度。此时相变材料能够完全相变执行其工作。
相变材料储存的热量为
Q＝m(CplΔtl+H+CpwΔtw)
其中：
Q-相变材料储存的热量(J)；M-相变材料的总质量(Kg)；Cpl-相变材料固态热导率(J/Kg·K)；Δtl-最低温与固相点的温差(℃)H-单位相变材料的焓值(J)；Cpw-相变材料液态热导率(J/Kg·K)；Δtw-最高温与液相点的温差(℃)。
相变材料的质量为
m＝ρV
ρ——相变材料的密度(Kg/m3)；
V——相变材料的总体积(m3)。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，包括玻璃层(1)、空气层(2)、相变层(3)、墙体层(4)和隔热层(5)，所述玻璃层(1)内侧设置有墙体层(4)，所述玻璃层(1)和墙体层(4)中间设置有空气层(2)，所述墙体层(4)两侧均设置有支撑结构(8)，支撑结构(8)一侧设置有转轴(9)，转轴(9)上设置有齿轮(10)，所述齿轮(10)外侧设置有履带(7)，所述相变层(3)和隔热层(5)分别贴附在履带(7)表面。
2.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述相变层(3)和隔热层(5)均由若干个半圆形空心高密度聚乙烯管(6)组成。
3.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述隔热层(5)填充有聚苯乙烯泡沫材料。
4.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述相变层(3)填充有相变温度为24℃～26℃的有机相变材料。
5.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述玻璃层(1)和墙体层(4)上部和下部均设置有通风口。
6.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述履带(7)由若干个履带块相互连接形成环装。
7.根据权利要求4所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述履带块侧面错列排位有定位突体(11)和定位槽体(12)，用于各履带块之间的连接。
8.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述履带(7)所用材料为铸钢。
9.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述履带(7)上下端与齿轮(10)相扣。
10.根据权利要求1所述的一种履带旋转式相变蓄热特朗伯墙，其特征在于，所述转轴(9)为电动遥控转轴。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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