CN115467439B - 复层相变通风墙和建筑物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复层相变通风墙和建筑物，复层相变通风墙包括：基底层；设置在基底层上表面且相接的室内侧相变模块和室外侧相变模块，所述室内侧相变模块和室外侧相变模块内部均设置有空气通道；围栏，所述围栏设置在室内侧相变模块和室外侧相变模块的上表面；至少两个无动力风帽，所述至少两个无动力风帽设置在所述围栏的上表面；供暖器件，所述供暖器件设置在所述室外侧相变模块远离所述室内侧相变模块的一侧；所述室内侧相变模块的相变温度低于所述室外侧相变模块的相变温度。本发明中的复层相变通风墙在冬季和夏季采取不同的通风运行策略，从而实现全季节性运行，具体的，在夏季起到增加散热和隔热的作用，在冬季起到强化蓄热和保温的作用。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种复层相变通风墙和建筑物。
背景技术
随着经济的高速发展，人们开始要求更加舒适的室内环境，这也导致了建筑能耗不断增加，在“碳达峰，碳中和”这一目标下，降低建筑能耗、实现建筑节能成了建筑行业需要面对和解决的一个重大问题。在建筑热工系统中，由外围护结构热传递引起的冷/热负荷占比高达20％～50％；并且其热工参数几乎恒定，使得建筑运行过程中很难依据室内外气温实现自身热平衡。因此，如何改善围护结构热工性能及调节能力，从源头上减少甚至消除冷/热负荷是建筑节能的首要任务。
作为建筑节能的重要方向，相变材料与建筑外墙相结合的方式被国内外众多学者所关注，但是，现有的建筑相变外墙多单独作用于夏季或冬季，墙体的热调节能力有限，很难满足全季节下的保温、隔热和散热需求。而且在单季作用时，由于相变材料导热系数较低，相变墙体的蓄/放热速率较慢，相变材料完全熔化/凝固后无法进一步发挥作用，导致室内温度在夏季过高或者冬季过低，若要营造舒适的室内热环境，需要建筑空调/采暖系统提供额外的冷/热源，建筑能耗成本较高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复层相变通风墙，该复层相变通风墙在全年均可发挥作用，尤其在冬季以及夏季均能发挥较好的温度调节作用，可以营造舒适的室内环境，建筑能耗低，利于实现建筑节能。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种复层相变通风墙，复层相变通风墙包括：
基底层；
设置在所述基底层上表面且相接的室内侧相变模块和室外侧相变模块，在竖直方向上，所述室内侧相变模块中设置有第一空气通道，所述室外侧相变模块中设置有第二空气通道，所述第一空气通道和所述第二空气通道间隔设置；在靠近所述基底层的一端，所述室外侧相变模块中从下至上间隔设置有第一通孔和第二通孔，所述第二空气通道分别通过所述第一通孔和所述第二通孔与室外连通；所述第一通孔经过所述第二空气通道水平延伸至所述第一空气通道处，将所述第一空气通道和所述第二空气通道连通；
围栏，所述围栏设置在所述室内侧相变模块和室外侧相变模块的上表面，且内部中空形成空腔，所述空腔与所述第一空气通道和所述第二空气通道连通；
至少两个无动力风帽，所述至少两个无动力风帽设置在所述围栏的上表面且与所述空腔连通，部分无动力风帽与所述第一空气通道对应设置，其余无动力风帽与所述第二空气通道对应设置；
供暖器件，所述供暖器件设置在所述室外侧相变模块远离所述室内侧相变模块的一侧，所述供暖器件的进风口与所述第二通孔对应设置，所述供暖器件的出风口与所述第一通孔对应设置；
其中，所述室内侧相变模块的相变温度为26～30℃，所述室外侧相变模块的相变温度为31～35℃。
进一步地，所述室内侧相变模块包括多列层叠设置的室内侧相变砖，每个所述室内侧相变砖中设置有第三通孔，每列所述室内侧相变砖中的所述第三通孔对应设置形成所述第一空气通道。
进一步地，形成所述室内侧相变砖的材料包括：相变温度为26～30℃的第一相变材料、第一支撑材料和多孔高导热性材料。
进一步地，所述第一相变材料包括相变温度为26～30℃的十二水磷酸氢钠、十水硫酸钠、石蜡、质量分数为57％的癸酸和质量分数为43％的十四醇的混合物、质量分数为79％的癸酸和质量分数为21％的十六醇的混合物、质量分数为62％的十四醇和质量分数为38％的月桂酸的混合物中的至少一种；
和/或，所述第一支撑材料包括多孔二氧化硅、多孔膨胀石墨、纳米碳管、石墨烯、多孔氧化铝、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩粉末中的至少一种；
和/或，所述多孔高导热性材料包括氮化硼、碳化硅、氧化锌、氮化铝、铜粉、纳米氧化铜、纳米氧化铝、纳米氧化铁粉末中的至少一种。
进一步地，所述室外侧相变模块包括多列层叠设置的室外侧相变砖，每个所述室外侧相变砖中设置有第四通孔，每列所述室外侧相变砖中的所述第四通孔对应设置形成所述第二空气通道；
和/或，在从下至上的方向上，每列所述室外侧相变砖中的第一层室外侧相变砖设置有所述第一通孔，第三层所述室外侧相变砖设置有所述第二通孔。
进一步地，形成所述室外侧相变砖的材料包括：相变温度为31～35℃的第二相变材料、第二支撑材料和多孔低导热性材料。
进一步地，所述第二相变材料包括相变温度为31～35℃的石蜡、二十烷、十二水磷酸氢钠、十水硫酸钠、癸酸和十二水磷酸氢钠中的至少一种；
和/或，所述第二支撑材料包括多孔二氧化硅、多孔膨胀石墨、纳米碳管、石墨烯、多孔氧化铝、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩粉末中的至少一种；
和/或，所述低导热性材料包括橡胶粉末、塑胶粉末、瓷骨料中的至少一种。
进一步地，所述供暖器件包括热风集热装置，所述热风集热装置的进风口与所述第二通孔对应设置，所述热风集热装置的出风口与所述第一通孔对应设置。
进一步地，所述基底层由无孔砖砌筑而成。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种建筑物，所述建筑物包括前面所述的复层相变通风墙。
与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：
本发明中的复层相变通风墙在冬季和夏季采取不同的通风运行策略，从而实现全季节性运行，具体的，在夏季起到增加散热和隔热的作用，在冬季起到强化蓄热和保温的作用。
室外侧相变模块主要在夏季发挥作用，夏季室外温度较高时，无动力风帽关闭，室外侧相变模块可以吸收大量室外向室内传递的热量，且第一空气通道和第二空气通道中空气不流通，有效阻止室外的热量进入室内，起到良好的隔热作用；夏季室外温度较低时，无动力风帽打开，无动力风帽可以由周围流动的空气提供动力而实现转动，将吸收的室内的热量通过第一空气通道和第二空气通道及时排出，起到加快散热的作用。
室内侧相变模块主要在冬季发挥作用，冬季太阳辐射较强时无动力风帽关闭，供热器件开启，热空气从第一通孔吹入第一空气通道上升，热量被室内侧相变模块吸收，随后流入第二空气通道下降，热量继续被室外侧相变模块吸收，在空气环路的自然流通过程中实现蓄热的作用；冬季太阳辐射较弱时，无动力风帽和供热器件均被关闭，墙体内部空气停止流通，室内侧相变模块将热量散到室内，起到调温的效果，同时室外侧相变模块温度较高，可以减少室内热量向室外传递，起到保温的作用。并且复层相变通风墙中与室外连通的第一通孔和第二通孔可以维持墙内压力平衡，实现系统的稳定。
附图说明
图1为本发明一个实施方式中的复层相变通风墙的结构示意图；
图2为本发明一个实施方式中复层相变通风墙在夏季室外温度较高时的运行原理图；
图3为本发明一个实施方式中复层相变通风墙在夏季室外温度较低时的运行原理图；
图4为本发明一个实施方式中复层相变通风墙在冬季太阳辐射较强时的运行原理图；
图5为本发明一个实施方式中复层相变通风墙在冬季太阳辐射较弱时的运行原理图。
图6为复层相变通风墙体相变模块平均温度。
图7为复层相变通风墙内外表面热流密度。
图8为复层相变通风墙室外侧与普通墙室外侧在相同环境下温度对比。
图9为复层相变通风墙室内侧与普通墙室内侧在相同环境下温度对比。
附图标记：1、复层相变通风墙；2、无动力风帽；21、第一无动力风帽；22、第二无动力风帽；3、室内侧相变砖；31、第三通孔；4、室内侧相变模块；41、第一空气通道；5、室外侧相变模块；51、第二空气通道；52、第一通孔；53、第二通孔；6、室外侧相变砖；61、第四通孔；7、基底层；8、围栏；81、空腔；10、供暖器件；101、进风口；102、出风口；103、热风集热装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种复层相变通风墙，参照图1-图5(其中，图2-图5为图1的截面图(具体地，是沿图1中箭头所示的方向进行截面))，复层相变通风墙1包括：基底层7；设置在所述基底层7上表面且相接的室内侧相变模块4和室外侧相变模块5，在竖直方向上，所述室内侧相变模块4中设置有第一空气通道41，所述室外侧相变模块5中设置有第二空气通道51，所述第一空气通道41和所述第二空气通道51间隔设置；在靠近所述基底层7的一端，所述室外侧相变模块5中从下至上间隔设置有第一通孔52和第二通孔53，所述第二空气通道51分别通过所述第一通孔52和所述第二通孔53与室外连通；所述第一通孔52经过所述第二空气通道51水平延伸至所述第一空气通道41处，将所述第一空气通道41和所述第二空气通道51连通；围栏8，所述围栏8设置在所述室内侧相变模块4和室外侧相变模块5的上表面，且内部中空形成空腔81，所述空腔81与所述第一空气通道41和所述第二空气通道51连通；至少两个无动力风帽2，所述至少两个无动力风帽2设置在所述围栏8的上表面且与所述空腔81连通，部分无动力风帽2与所述第一空气通道41对应设置，其余无动力风帽2与所述第二空气通道51对应设置；供暖器件10，所述供暖器件10设置在所述室外侧相变模块5远离所述室内侧相变模块4的一侧，所述供暖器件10的进风口101与所述第二通孔53对应设置，所述供暖器件10(供暖器件在图1-3中没有示出)的出风口102与所述第一通孔52对应设置；其中，所述室内侧相变模块4的相变温度为26～30℃，所述室外侧相变模块5的相变温度为31～35℃。
需要说明的是，室内侧相变模块中含有相变材料，室内侧相变模块的相变温度指的是相变材料的相变温度。同理，室外侧相变模块中含有相变材料，室外侧相变模块的相变温度指的是相变材料的相变温度。
可以理解的是，第一空气通道与第二空气通道通过围栏中的空腔连通。围栏的设置可以保证无动力风帽的正常运行。
本发明中的复层相变通风墙在冬季和夏季采取不同的运行策略，从而实现全季节性运行，具体的，在夏季起到增加散热和隔热的作用，在冬季起到强化蓄热和保温的作用。
室外侧相变模块主要在夏季发挥作用，夏季室外温度较高时，参照图2，无动力风帽2关闭，室外侧相变模块5可以吸收大量室外向室内传递的热量，且第一空气通道41和第二空气通道51中空气不流通，有效阻止室外的热量进入室内，起到良好的隔热作用；夏季室外温度较低时，参照图3，无动力风帽2打开，无动力风帽2可以由周围流动的空气提供动力而实现转动，将吸收的室内的热量通过第一空气通道41和第二空气通道51及时排出，起到加快散热的作用。
室内侧相变模块主要是在冬季发挥作用，冬季太阳辐射较强时，参照图4，无动力风帽2关闭，供热器件10开启，热空气从第一通孔52吹入第一空气通道41上升，热量被室内侧相变模块4吸收，随后流入第二空气通道51中下降，热量继续被室外侧相变模块5吸收，在空气环路的自然流通过程中实现蓄热的作用；冬季太阳辐射较弱时，参照图5，无动力风帽2和供热器件10均被关闭，墙体内部空气停止流通，室内侧相变模块4将热量散到室内，起到调温的效果，同时室外侧相变模块5温度较高，可以减少室内热量向室外传递，起到保温的作用。并且复层相变通风墙中与室外连通的第一通孔和第二通孔可以维持墙内压力平衡，实现系统的稳定。
需要说明的是，竖直方向指的是与基底层垂直的方向，水平方向指的是与基底层平行的方向。在使用的时候，基底层靠近地面设置，下指的是靠近地面的方向，上指的是远离地面的方向，举例说明，基底层上表面指的是基底层远离地面的表面。
需要说明的是，室外侧和室内侧分别指的是在实际使用时朝向室内侧和朝向室外侧，室内侧相变模块指的是使用时朝向室内侧的相变模块，室外侧相变模块指的是使用时朝向室外侧的相变模块。室内侧相变模块和室外侧相变模块相接的方式包括在砌筑时使用水泥相接等。
在本发明的一些优选实施方式中，参照图2至图5，复层相变通风墙1中包括两个无动力风帽2，其中第一无动力风帽21与第一空气通道41对应设置(指的是第一空气通道41中的气体可以进入第一无动力风帽21)，第二无动力风帽22与第二空气通道51对应设置(指的是第二空气通道51中的气体可以进入第二无动力风帽22)。无动力风帽与围栏中的空腔连通的方式包括在围栏上表面设置与无动力风帽对应的放置孔，通过放置孔将无动力风帽与空腔连通。
在本发明中，夏季白天，太阳辐射至复层相变通风墙的室外侧，墙体周围温度升高达到室外侧相变模块的相变温度后，室外侧相变模块中的相变材料开始熔化蓄热，阻止室外热量向室内传递，能够实现延迟室内温度峰值出现时间，降低室内平均温度、峰值温度的效果。夏季夜晚或者阴天温度较低时，室外温度降低至相变材料的凝固温度后，复层相变通风墙室外侧相变模块中的相变材料释放出白天储存的热量，重新凝固；冬季白天室外存在较高的太阳辐射时，热风集热装置开启，热空气在空气环路中自然流通，复层相变通风墙吸收热量，当室内侧相变模块中相变材料的温度升高到相变温度后，相变材料开始熔化，当晚间无太阳辐射时，室内温度一般较低，可以将白天储存的热量释放到室内；在冬天室内温度高于相变温度时，室内侧相变模块中的相变材料熔化蓄热阻止热量向室外传递，室内温度低于相变材料的凝固温度时，相变材料将之前储存的热量传递至室内，提高室内温度，冬季具有良好的保温性。
在本发明的一些实施方式中，参照图1，所述室内侧相变模块4包括多列(具体列数可根据实际情况进行调整)层叠(具体层数可根据实际情况进行调整)设置的室内侧相变砖3，每个所述室内侧相变砖3中设置有第三通孔31，每列所述室内侧相变砖3中的所述第三通孔31对应设置形成所述第一空气通道41。同理，所述室外侧相变模块5包括多列(具体列数可根据实际情况进行调整)层叠(具体层数可根据实际情况进行调整)设置的室外侧相变砖6，每个所述室外侧相变砖6中设置有第四通孔61，每列所述室外侧相变砖6中的所述第四通孔61对应设置形成所述第二空气通道51。需要说明的是，每个第三通孔对应设置指的是每个第三通孔在基底层上的正投影均完全重合，每个第四通孔对应设置指的是每个第四通孔在基底层上的正投影均完全重合。
可以理解的是，每个室内侧相变砖中可以含有至少一个第三通孔，每个室外侧相变砖中可以含有至少一个第四通孔，具体通孔的个数可以根据实际情况进行调整，在此不再过多赘述。
可以理解的是，参照图1至图5，本文中的描述“在靠近所述基底层7的一端，所述室外侧相变模块5中从下至上间隔设置有第一通孔52和第二通孔53，所述第二空气通道51分别通过所述第一通孔52和所述第二通孔53与室外连通”可以采用以下设置方式：例如，在从下至上的方向上，每列所述室外侧相变砖6中的第一层室外侧相变砖6设置有所述第一通孔52，第三层所述室外侧相变砖6设置有所述第二通孔53；可以理解的是，在实际操作过程中，在哪层设置第一通孔和第二通孔，以及第一通孔和第二通孔之间间隔几层室外侧相变砖，可以根据实际情况进行选择，在此不再过多赘述。优选地，第一通孔和第二通孔分别为水平孔且分别与其所在列的第二空气通道和室外相连通，从而实现第二空气通道分别通过第一通孔和第二通孔与室外连通。
在本发明的一些实施方式中，形成所述室内侧相变砖的材料包括：相变温度为26～30℃的第一相变材料、第一支撑材料和多孔高导热性材料，其中高导热性材料的导热系数一般大于30W/(m·K)；所述第一相变材料包括相变温度为26～30℃的十二水磷酸氢钠、十水硫酸钠、石蜡、质量分数为57％的癸酸和质量分数为43％的十四醇的混合物、质量分数为79％的癸酸和质量分数为21％的十六醇的混合物、质量分数为62％的十四醇和质量分数为38％的月桂酸的混合物中的至少一种；所述第一支撑材料包括多孔二氧化硅、多孔膨胀石墨、纳米碳管、石墨烯、多孔氧化铝、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩粉末中的至少一种；所述多孔高导热性材料包括氮化硼、碳化硅、氧化锌、氮化铝、铜粉、纳米氧化铜、纳米氧化铝、纳米氧化铁粉末中的至少一种。由此，材料来源广泛，价格较低，适于大规模应用；室内侧相变模块的相变温度即为第一相变材料的相变温度；在室内侧相变砖中添加高导热性材料(导热系数越大，吸热速率越快)，提高了室内侧相变砖的导热性，可以有效吸收并储存室内的热量，阻止室内的热量向室外传递，增加了墙体的保温性。
在本发明的一些实施方式中，形成所述室外侧相变砖的材料包括：相变温度为31～35℃的第二相变材料、第二支撑材料和多孔低导热性材料，其中低导热性材料的导热系数一般小于1W/(m·K)。所述第二相变材料包括相变温度为31～35℃的石蜡、二十烷、十二水磷酸氢钠、十水硫酸钠、癸酸和十二水磷酸氢钠中的至少一种；所述第二支撑材料包括多孔二氧化硅、多孔膨胀石墨、纳米碳管、石墨烯、多孔氧化铝、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩粉末中的至少一种；所述低导热性材料包括橡胶粉末、塑胶粉末、瓷骨料中的至少一种。由此，材料来源广泛，价格较低，适于大规模应用；室外侧相变模块的相变温度即为第二相变材料的相变温度；在室外侧相变砖中添加低导热性材料，降低了室外侧相变砖的导热性，提高了墙体阻止热量向室内传递的能力，增加了墙体的隔热性。
在本发明的一些实施方式中，所述供暖器件包括热风集热装置，所述热风集热装置的进风口与所述第二通孔对应设置，所述热风集热装置的出风口与所述第一通孔对应设置。
可以理解的是，复层相变通风墙不是承重墙，且在使用时设置在建筑物的外侧，并将室外侧相变模块朝向室外。
在本发明的一些实施方式中，所述基底层由无孔砖砌筑而成。无孔砖可以为无孔普通砖，具体可以为无孔烧结普通砖，在此不再赘述。
在本发明的一些具体实施方式中，复层相变通风墙在冬季和夏季的运行策略包括：
夏季室外温度较高，达到30℃及以上时，参照图2，关闭无动力风帽2和关闭热风集热装置103，隔绝室外温度较高的空气；夏季室外温度较低时，参照图3，打开无动力风帽2，关闭热风集热装置103，室外空气从第一通孔52进入第一空气通道41，从第二通孔53进入第二空气通道51，并被无动力风帽2排出，加快了复层相变通风墙的散热。通过在室外侧相变砖中添加低导热性材料，降低了室外侧相变砖的导热性，提高了墙体阻止热量向室内传递的能力，增加了墙体的隔热性。
冬季太阳辐射较强(如达到400W/m2及以上)时，参照图4，关闭无动力风帽2和打开热风集热装置103，空气通过热风集热装置103经过第一通孔52进入第一空气通道41，由于无动力风帽2处于关闭状态，热量被室内侧相变砖3吸收后，空气温度降低、密度增大，经过围栏的空腔81向下流动进入第二空气通道51，经过第二通孔53进一步吸收热量后，被热风集热装置103收集加热后重新送入复层相变通风墙1中，夜晚储存在室内侧相变砖3内的热量向室内释放，提高室内温度，同时室外侧相变模块5温度较高，可以减少室内热量向室外传递，起到保温的作用；冬季太阳辐射较弱(如低于400W/m2)时，参照图5，关闭无动力风帽2和热风集热装置103，空气不流通，复层相变通风墙起到保温的作用。通过在室内侧相变砖中添加高导热性材料，提高了室内侧相变砖的导热性，可以有效吸收并储存室内的热量，阻止室内的热量向室外传递，增加了墙体的保温性。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种建筑物，包括前面所述的复层相变通风墙。
可以理解的是，建筑物包括外墙，外墙的至少部分可以由前面所述的复层相变通风墙制备得到，复层相变通风墙中的室外侧相变模块朝向室外，在此不再过多赘述。
下面根据本发明的具体实施例，详细描述本发明的复层相变通风墙，具体如下：
实施例
室内侧相变砖使用的原材料包括：
相变材料：26℃石蜡、支撑材料：多孔二氧化硅、高导热材料：氮化硼粉末；
室外侧相变砖使用的原材料包括：
相变材料：32℃石蜡、支撑材料：多孔二氧化硅、低导热材料：废弃橡胶粉末。
实验设备：T型热电偶、热流密度计、风速仪、数据采集仪、无动力风帽、围栏等。
实验过程：按照图1所示搭建起本发明的复层相变通风墙，在室外组装完成后，将热电偶和热流密度计安装至墙体表面，连接至数据采集仪中，在夏季一个完整的蓄释热工况下，采集并记录数据。
实验数据：在夏季工况下，本发明复层相变通风墙各部分温度如图6所示，其中，室外侧相变模块平均温度波动范围为24.5℃～32.5℃，平均值为28.7℃；室内侧相变模块平均温度波动范围为25.2℃～27.4℃，平均值为26.5℃；利用热电偶测得复层相变通风墙外表面温度波动范围为23.8℃～39.9℃，平均温度为31.1℃；复层相变通风墙内表面温度波动范围为25.4℃～26.7℃，平均温度为26.1℃。利用热流密度计测得复层相变通风墙内外表面热流密度如图7所示，复层相变通风墙内表面热流密度波动范围为-3.4W/m2～2.8W/m2，平均值为-0.3W/m2；复层相变通风墙外表面热流密度波动范围为-44.8W/m2～139.7W/m2，平均值为21.0W/m2。
如图8和图9所示，通过复层相变通风墙和普通墙的对比可知，复层相变通风墙室外侧平均温度为28.7℃，温度波动范围为24.5℃～32.5℃，普通墙室外侧平均温度为29.7℃，温度波动范围为25.0℃～34.4℃，复层相变通风墙室内侧平均温度为26.5℃，温度波动范围为25.2℃～27.4℃，普通墙室内侧平均温度为27.3℃，温度波动范围为25.7℃～29.4℃，本发明在夏季工况下相较于普通墙，墙体温度更低，波动范围更小，更稳定。本发明在夏季工况下可以有效隔绝室外热量，使用本发明的建筑室内温度更低，室内舒适性更好。
在一个昼夜运行周期内，本发明复层相变通风墙蓄热量为8.06MJ，普通墙在同等尺寸和同等外界环境下的蓄热量为1.50MJ，本发明的蓄热量约为普通墙体的5.4倍，相较于普通墙体，本发明的复层相变通风墙蓄热能力更强，在夏季具有较好的隔热效果，可以有效阻止室外热量向室内传递。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种复层相变通风墙，其特征在于，包括：
基底层；
设置在所述基底层上表面且相接的室内侧相变模块和室外侧相变模块，在竖直方向上，所述室内侧相变模块中设置有第一空气通道，所述室外侧相变模块中设置有第二空气通道，所述第一空气通道和所述第二空气通道间隔设置；在靠近所述基底层的一端，所述室外侧相变模块中从下至上间隔设置有第一通孔和第二通孔，所述第二空气通道分别通过所述第一通孔和所述第二通孔与室外连通；所述第一通孔经过所述第二空气通道水平延伸至所述第一空气通道处，将所述第一空气通道和所述第二空气通道连通；
围栏，所述围栏设置在所述室内侧相变模块和室外侧相变模块的上表面，且内部中空形成空腔，所述空腔与所述第一空气通道和所述第二空气通道连通；
至少两个无动力风帽，所述至少两个无动力风帽设置在所述围栏的上表面且与所述空腔连通，部分无动力风帽与所述第一空气通道对应设置，其余无动力风帽与所述第二空气通道对应设置；
供暖器件，所述供暖器件设置在所述室外侧相变模块远离所述室内侧相变模块的一侧，所述供暖器件的进风口与所述第二通孔对应设置，所述供暖器件的出风口与所述第一通孔对应设置；
其中，所述室内侧相变模块的相变温度为26~30 ℃，所述室外侧相变模块的相变温度为31~35 ℃；
所述室内侧相变模块包括多列层叠设置的室内侧相变砖，每个所述室内侧相变砖中设置有第三通孔，每列所述室内侧相变砖中的所述第三通孔对应设置形成所述第一空气通道；
形成所述室内侧相变砖的材料包括：相变温度为26~30 ℃的第一相变材料、第一支撑材料和多孔高导热性材料；
所述第一相变材料由相变温度为26~30 ℃的十二水磷酸氢钠、十水硫酸钠、石蜡、质量分数为57%的癸酸和质量分数为43%的十四醇的混合物、质量分数为79%的癸酸和质量分数为21%的十六醇的混合物、质量分数为62%的十四醇和质量分数为38%的月桂酸的混合物中的至少一种组成；
和/或，所述第一支撑材料包括多孔二氧化硅、多孔膨胀石墨、纳米碳管、石墨烯、多孔氧化铝、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩粉末中的至少一种；
和/或，所述多孔高导热性材料包括氮化硼、碳化硅、氧化锌、氮化铝、铜粉、纳米氧化铜、纳米氧化铝、纳米氧化铁粉末中的至少一种；
所述室外侧相变模块包括多列层叠设置的室外侧相变砖，每个所述室外侧相变砖中设置有第四通孔，每列所述室外侧相变砖中的所述第四通孔对应设置形成所述第二空气通道；
和/或，在从下至上的方向上，每列所述室外侧相变砖中的第一层室外侧相变砖设置有所述第一通孔，第三层所述室外侧相变砖设置有所述第二通孔；
形成所述室外侧相变砖的材料包括：相变温度为31~35 ℃的第二相变材料、第二支撑材料和多孔低导热性材料；
所述第二相变材料由相变温度为31~35 ℃的石蜡、二十烷、十二水磷酸氢钠、十水硫酸钠、癸酸和十二水磷酸氢钠中的至少一种组成；
和/或，所述第二支撑材料包括多孔二氧化硅、多孔膨胀石墨、纳米碳管、石墨烯、多孔氧化铝、膨胀蛭石及膨胀珍珠岩粉末中的至少一种；
和/或，所述低导热性材料包括橡胶粉末、塑胶粉末、瓷骨料中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的复层相变通风墙，其特征在于，所述供暖器件包括热风集热装置，所述热风集热装置的进风口与所述第二通孔对应设置，所述热风集热装置的出风口与所述第一通孔对应设置。
3.根据权利要求2所述的复层相变通风墙，其特征在于，所述基底层由无孔砖砌筑而成。
4.一种建筑物，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的复层相变通风墙。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105569213A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-11 | 西安交通大学 | 一种太阳能相变储热墙及带有太阳能相变储热墙的通风系统 |
| WO2017157079A1 (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 江苏建筑职业技术学院 | 一种相变颗粒骨料复合的装配式轻质墙体及制备方法 |
| CN108589960A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-28 | 西安建筑科技大学 | 一种全工况运行的相变集热-散热墙系统 |
| CN110779131A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-11 | 湖南大学 | 基于蓄能的Trombe墙与土壤-空气换热系统能源互补被动房 |
| WO2021056870A1 (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-01 | 长沙理工大学 | 一种复合相变调节剂及其复合相变储热材料的制备方法和应用 |
| CN112726847A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-30 | 湖南工程学院 | 一种基于气液固液耦合相变的自力式围护结构储能系统 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105569213A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-11 | 西安交通大学 | 一种太阳能相变储热墙及带有太阳能相变储热墙的通风系统 |
| WO2017157079A1 (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 江苏建筑职业技术学院 | 一种相变颗粒骨料复合的装配式轻质墙体及制备方法 |
| CN108589960A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-28 | 西安建筑科技大学 | 一种全工况运行的相变集热-散热墙系统 |
| WO2021056870A1 (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-01 | 长沙理工大学 | 一种复合相变调节剂及其复合相变储热材料的制备方法和应用 |
| CN110779131A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-11 | 湖南大学 | 基于蓄能的Trombe墙与土壤-空气换热系统能源互补被动房 |
| CN112726847A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-30 | 湖南工程学院 | 一种基于气液固液耦合相变的自力式围护结构储能系统 |
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