CN116293964A - 具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用，包括蓄热墙，玻璃层，吸放湿层，循环系统，以及控制循环系统的控制器；所述循环系统包括外通风层，内通风层，以及排风装置；所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口、第二通风管，在第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口、第二通风管内设置有风扇，风扇通过控制器控制，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温，采用本发明的系统可以实现空气的多循环，自助吸附室内湿气，降低室内潜热负荷及显热负荷，降低能耗。

Description

具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用

技术领域

本发明涉及建筑节能技术领域，尤其是具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用。

背景技术

在建筑领域里，制冷、制热与通风系统的能耗占总能耗的很大一部分，当高湿的室外空气进入室内时，室内潜热负荷的处理对于制冷、制热与通风系统来说是一项艰巨的任务，现有的空调系统中普遍采用热湿耦合的处理方法，造成能量利用上的浪费，限制了自然冷源的利用和制冷设备效率的提高，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度满足要求，但温度过低，还需要对空气进行在热处理，使之达到送风温度的要求，造成了能源的进一步浪费与损失，我国现行相关建筑节能设计标准中通常用建筑围护结构传热系数和气密性来评价节能性，却忽略了墙体吸放湿及太阳能热利用系统对建筑能耗的影响，因此需要充分利用太阳能，及时处理湿气，从而分离潜热和显热来减少冷热负荷，达到降低建筑能耗的目的。

专利CN201610405307.9公开了一种适用于亚热带地区的特朗勃幕墙，包括由薄膜太阳电池组件制成的幕墙体和作为反射隔热墙的可驱动的百叶窗，所述幕墙体与百叶窗之间间隔设置，所述幕墙体与百叶窗之间的间隔为空气流道，所述百叶窗的上下分别对应设有室内上通风口及下通风口，所述上通风口处设有上挡板，所述下通风口处设有下挡板，所述幕墙体的上方设有室外通风口，该通风口处安装有风机。该幕墙具有集热功能、太阳能发电功能，又能降低热负荷，同时透光采光性好，不遮挡视野，其功能多样化，适用领域广。但是该专利不能处理室内湿气，潜热负荷较高，能耗较大。

专利CN202010669557.X公开了一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙系统，属于能源利用技术的领域。包括具有上气道、中间气道和下气道的集热蓄热墙，集热蓄热墙的外部设有玻璃墙，上气道和中间气道之间的玻璃墙和集热蓄热墙之间填充有吸附材料，中间气道以下的玻璃墙和集热蓄热墙之间形成空气层；中间气道的中部设有通风挡板，使中间气道能有效分隔成上流道和下流道；贯通玻璃墙的上气道、中间气道和下气道两端端口均设有挡板。玻璃墙的内表面上设有由若干太阳能电池片平铺串联构成的PV层。本发明具有夏季吸附、冬季吸附和脱附三种工作模式，通过不同的通风口挡板的组合，能够适用于多种不同的工况条件。但是该专利循环模式较为单一，除湿效果较差，能耗较大。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用，避免处理室内湿气潜热负荷较高，能耗较大，避免循环模式单一，循环效率较低。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内风循环的循环系统，所述循环系统包括玻璃层与蓄热墙形成的外通风层，蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，以及实现室内、外通风层循环和室内、内通风层循环的排风装置；所述排风装置包括将蓄热墙与吸放湿层相连通的第一上通风管、第一下通风管，以及设于吸放湿层上的上通风口、下通风口；在第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口内设有风扇，在内通风层、外通风层内设有温度传感器，还包括控制循环系统实现多个通风模式的控制器，所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温。

进一步，所述吸放湿层采用纸纤维素材料。

进一步，在冬季白天通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管和上通风口、下通风口，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内与外通风层之间流动的内外循环，所述内通风层与室内形成内循环通道，实现空气在室内与内通风层之间的内内循环，内内循环与内外循环协同作用，形成集热双循环模式。

进一步，在夏季夜晚通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内、外通风层之间流动的内外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，再将干燥的空气排出到室内，形成除湿自主循环，内外循环与除湿自主循环协同作用，形成除湿降温双循环模式。

具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内、屋外风循环的循环系统，所述循环系统包括蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，将蓄热墙与玻璃层相连通的第二通风管，以及设于吸放湿层上的下通风口；在内通风层内设有温度传感器，在第二通风管、下通风口内设有风扇，还包括控制循环系统实现夏季白天通风模式的控制器；所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，所述内通风层与室外形成外循环通道，实现空气从室内排到室外的外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，湿气随外循环排到室外，实现夏季白天除湿降温。

进一步，在室内设有湿度传感器，所述湿度传感器发送信号至控制器。

具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统在建筑体中的应用。

进一步，将该被动式建筑围护系统应用于建筑体的整面墙体或部分墙体。

进一步，将该被动式建筑围护系统应用于整个屋面或部分屋面。

本发明具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用的有益效果是：吸放湿层采用纸纤维素材料，利用其多孔的结构，可以自主吸附室内湿气，同时也起到了保温的作用；设置内通风层、外通风层，实现了空气的双循环，利用冬季太阳能集热来减少显热负荷，提高了室内空气的循环效率，有效降低建筑能耗；夏季白天，吸放湿层吸附室内湿气，将室内高温、湿度较大的空气，通过内通风层排到室外，除湿冷却减少显热和潜热负荷，大大降低建筑能耗；夏季夜间外通风层辐射冷却减少显热负荷，室内空气通过外通风层、室内循环，达到降温目的，同时吸放湿层自主吸附湿气，降低室内湿度，避免了直接引入室外空气，造成室内湿度上升，潜热负荷增加，建筑能耗增大。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明冬季白天模式的结构示意图；

图3为本发明夏季夜晚模式的结构示意图；

图4为本发明夏季白天模式的结构示意图；

图5为本发明冬季白天模式的空气循环示意图；

图6为本发明夏季夜晚模式的空气循环示意图；

图7为本发明在墙体上的应用示意图；

图8为本发明在墙体上的应用示意图；

图9为本发明在屋面上的应用示意图；

图10为本发明在屋面上的应用示意图。

图中，1吸放湿层；2内通风层；3蓄热墙；4外通风层；5玻璃层；6风扇；7风扇；8风扇；9风扇；10风扇；11室内；12第一上通风管；13第一下通风管；14上通风口；15下通风口；16第二通风管；17内外循环；18内内循环；19除湿自主循环；20外循环。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做详细说明。

如图1-7所示，具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙3，还包括设于蓄热墙3外侧的玻璃层5，设于蓄热墙3内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层1，吸放湿层1可采用纸纤维素材料,纸纤维素具有多孔结构，可用于自主吸附室内11的湿气，以及保温，还包括实现屋内风循环的循环系统，循环系统包括玻璃层5与蓄热墙形成的外通风层4，蓄热墙3与吸放湿层1形成的内通风层2，以及实现室内、外通风层4循环和室内11、内通风层2循环的排风装置；排风装置包括将蓄热墙3与吸放湿层1相连通的第一上通风管12、第一下通风管13，以及设于吸放湿层上的上通风口14、下通风口15；在第一上通风管12、第一下通风管13、上通风口14、下通风口15内设有风扇，在内通风层2、外通风层4内设有温度传感器，还包括控制循环系统实现多个通风模式的控制器，控制器可采用PLC控制器；温度传感器发送信号至控制器，控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温。

在冬季白天通风模式下，排风装置包括第一上通风管12、第一下通风管13和上通风口14、下通风口15；控制器控制风扇6、风扇7、风扇8、风扇9转动，外通风层4与室内11形成内外循环通道，实现空气在室内11与外通风层4之间流动的内外循环17；内通风层2与室内11形成内循环通道，实现空气在室内11与内通风层2之间的内内循环18，可以起到辅助内外循环17，增强空气循环，及内通风层2和外通风层4内热量的利用率；同时由于吸放湿层1采用多孔的纸纤维素材料，室内11一部分冷空气会自主穿过吸放湿层1进入内通风层2，完成热交换，相对较热的空气穿过吸放湿层1，回到室内，形成除湿自主循环19，内内循环18、除湿自主循环19和内外循环17协同作用，所谓协同作用：内外循环17、内内循环18、除湿自主循环19三个循环形成集热多循环模式，彼此相互关联，相互促进，大大提升了室内空气的流通效率，促进了室内11温度上升。

在夏季夜晚通风模式下，排风装置包括第一上通风管12、第一下通风管13，控制器控制风扇6、风扇7转动，外通风层4与室内11形成内外循环通道，实现空气在室内11、外通风层4之间流动的内外循环17，同时吸放湿层1自主将室内11湿气吸附进内通风层2，再将干燥的空气排出到室内11，形成除湿自主循环19，内外循环17与除湿自主循环19协同作用，所谓协同作用：内外循环17、除湿自主循环19两个循环形成除湿降温双循环模式，彼此相互关联，相互促进，大大提升了室内空气的流通效率，降低了室内11的潜热负荷，降低能耗，同时也降低的室内的湿度，生活更加舒适。

具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙3，还包括设于蓄热墙3外侧的玻璃层5，设于蓄热墙3内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层1，吸放湿层1可采用纸纤维素材料，还包括实现屋内11、屋外风循环的循环系统，循环系统包括蓄热墙3与吸放湿层1形成的内通风层2，将蓄热墙3与玻璃层5相连通的第二通风管16，以及设于吸放湿层1上的下通风口15；在内通风层2内设有温度传感器，在第二通风管16、下通风口15内设有风扇，还包括控制循环系统实现夏季白天通风模式的控制器，温度传感器发送信号至控制器，控制器发送信号至风扇，控制风扇8、风扇10转动，内通风层2与室外形成外循环通道，实现空气从室内11排到室外的外循环20，同时吸放湿层1自主将室内湿气吸附进内通风层2，湿气随外循环20排到室外，部分干燥空气排放到室内11，形成除湿自主循环19，辅助外循环20进行除湿降温，实现夏季白天除湿降温，外循环20与除湿自主循环19协同作用，所谓协同作用：外循环20、除湿自主循环19两个循环形成除湿降温双循环模式，彼此相互关联，相互促进，大大提升了室内空气的流通效率，降低了室内11的潜热负荷，降低能耗，同时也降低的室内的湿度，生活更加舒适。

在室内可设置湿度传感器，湿度传感器发送信号至控制器，控制各个模式运行。

当建筑体是层数较高的楼房时，该被动式建筑围护系统可设置成整面墙体或部分墙体，当建筑体是平房或独户的低层楼房时，可应用于整个屋面或部分屋面，可根据实际需要设置该被动式建筑围护系统的大小。

本发明的使用方法是：

冬季白天通风模式：设置内通风层2、外通风层4内的温度传感器的温度为24℃，由于天越冷,房间越潮湿是因为温度低缺乏高温蒸发水分,天冷了,大气中水分会结为水滴存在房间各个角落就会潮湿，冬天的时候,室内大部分水汽由人体活动释放,所以室内绝对湿度,南、北方也没大差别,如果北方没有暖气,也是一样又湿又冷,一样玻璃上结露水,一样衣服不干因此冬季室内也需要除湿，当温度高于24℃时，温度传感器发送信号至控制器，控制器控制风扇6、风扇7、风扇8、风扇9转动，室内11较冷的空气通过风扇7进入到外通风层4内，受阳光照射，外通风层4内空气温度较高，室内11较冷的空气在外通风层4内完成热交换，再经风扇6循环到室内，形成内外循环17，提高室内温度；同时室内11较冷的空气通过风扇8进入到内通风层2内，蓄热墙3向内通风层2释放热量，内通风层2内温度较高，室内11较冷的空气在内通风层2内完成热交换，再经风扇9循环到室内，形成内内循环18，进一步提高室内温度；同时，由于吸放湿层1采用多孔的纸纤维素材料，室内11的冷湿空气会自主穿过吸放湿层1进入内通风层2，完成热交换以及湿气的吸附，相对较热的空气穿过吸放湿层1，回到室内，形成除湿自主循环19，进一步提高室内温度，降低室内湿度，三个循环同步工作，加快了循环效率，从而回收内通风层2、外通风层4中的热量，热空气循环到室内会降低显热负荷，降低能耗，由于采用玻璃层5、蓄热墙3、吸放湿层1的结构，因此内通风层2、外通风层4的保温效果较好，其内的空气湿度也较大，工作时将高湿的空气循环到室内，会大大改善冬季室内干燥的问题，更加舒适，由于采用了内内循环18、除湿自主循环19、内外循环17的多循环模式，大大提高了循环的效率，降低了能耗。

夏季夜晚通风模式：设置外通风层4内的温度传感器的温度为22℃，由于辐射冷却，外通风层4的温度会下降，当温度低于22℃时，风扇7会将室内高温空气带入外通风层4内进行热交换，较低温度的空气回到室内，形成内外循环17，来降低温度，同时由于吸放湿层1采用多孔的纸纤维素材料，可以自主的吸附室内11的湿气，再将干燥的空气排到室内11，形成除湿自主循环19，降低室内湿度，降低潜热负荷，内外循环17与除湿自主循环19协同作用，搭配室内空调，可大大降低能耗，与直接引入室外空气相比，大大减少了潜热负荷。

夏季白天通风模式：设置内通风层2内的温度传感器为28℃，吸放湿层1可自主的将室内11湿气吸附到内通风层2内发生水分解吸，水分从高湿房间移至低湿的内通风层2内，因此内通风层2达到高温和高湿，当内通风层2的空气温度高于设定温度28℃时，温度传感器发送信号至控制器，控制器控制下通风口内的风扇8运转，将室内11空气吸入内通风层2，并通过风扇10将湿气排放到室外，同时，室内高温高湿空气通过内通风层2排到室外，可以抑制室内11温度的上升，同时部分干燥的空气也会通过吸放湿层1进入到室内11，形成除湿自主循环19，降低室内湿度，降低潜热负荷，外循环20与除湿自主循环19协同作用，可以对室内11进行除湿，减少室内11的显热负荷和潜热负荷，搭配室内空调使用，会大大降低能耗，当室内的湿度传感器高于70％时，发送信号至控制器，将室内高湿空气排到室外，降低室内的湿度，降低潜热负荷，降低能耗。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不局限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，其特征在于：还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内风循环的循环系统，所述循环系统包括玻璃层与蓄热墙形成的外通风层，蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，以及实现室内、外通风层循环和室内、内通风层循环的排风装置；所述排风装置包括将蓄热墙与吸放湿层相连通的第一上通风管、第一下通风管，以及设于吸放湿层上的上通风口、下通风口；在第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口内设有风扇，在内通风层、外通风层内设有温度传感器，还包括控制循环系统实现多个通风模式的控制器，所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温。

2.根据权利要求1所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：所述吸放湿层采用纸纤维素材料。

3.根据权利要求2所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：在冬季白天通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管和上通风口、下通风口，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内与外通风层之间流动的内外循环，所述内通风层与室内形成内循环通道，实现空气在室内与内通风层之间的内内循环，内内循环与内外循环协同作用，形成集热双循环模式。

4.根据权利要求2所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：在夏季夜晚通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内、外通风层之间流动的内外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，再将干燥的空气排出到室内，形成除湿自主循环，内外循环与除湿自主循环协同作用，形成除湿降温双循环模式。

5.具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，其特征在于：还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内、屋外风循环的循环系统，所述循环系统包括蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，将蓄热墙与玻璃层相连通的第二通风管，以及设于吸放湿层上的下通风口；在内通风层内设有温度传感器，在第二通风管、下通风口内设有风扇，还包括控制循环系统实现夏季白天通风模式的控制器；所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，所述内通风层与室外形成外循环通道，实现空气从室内排到室外的外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，湿气随外循环排到室外，实现夏季白天除湿降温。

6.根据权利要求1-5任一项所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：在室内设有湿度传感器，所述湿度传感器发送信号至控制器。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统在建筑体中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将该被动式建筑围护系统应用于建筑体的整面墙体或部分墙体。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将该被动式建筑围护系统应用于整个屋面或部分屋面。

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