CN208124516U - 通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置 - Google Patents

Abstract

一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，包括：底座、框架、滚轮、毛细管网栅和导热叶片；框架安装在底座上，滚轮安装在底座下，毛细管网栅安装在框架内，毛细管网栅中的毛细管垂直走向布置，通过向毛细管网栅提供冷热媒循环从而与空气及周边停留人员进行换热，导热叶片嵌入安装在毛细管间，用于减少室内由于阳光入射形成的负荷。本实用新型能够在低品位冷热源条件下工作，低能耗且高能效比，满足室内供冷供热以及湿度控制的需求，可以根据需求移动，并且非常方便进行清洁。

Description

通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置

技术领域

本实用新型属于建筑节能、绿色建筑、空调设备等技术领域，具体涉及一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置。

背景技术

在建筑物中大量采用可再生能源的趋势下，室内可以高效利用可再生能源的末端设备仍只有非常局限的选择范围。多数情况下只能采用室内传统的高能耗末端来利用可再生能源，或者不得不加入二次能源来提升可再生能源的品位，二者都造成了该可再生能源的不充分利用，或降低了可再生能源的利用效率。

风机盘管：表冷器（盘管翅片换热器）及风机进行强制换热。由于强制换热需要较大的温差，对可再生能源的利用限制较大。

散热器：采用金属材料制成可以容纳热媒（如水、导热油等）在其空腔内流动，从而通过其外壳与空气换热达到调节室内空气的目的。由于该设计需要热媒与室内有较大的温差，无法直接利用可再生能源。同时由于其外形无法处理冷凝水，也无法再夏季用于供冷空调。

传统重力循环柜：德国方式的重力循环柜采用了毛细管网栅作为换热材料，将毛细管网栅成排地张挂在空心墙体结构中，利用空心墙体内外的温差形成热压，进而形成自然对流换热。该技术着重于与现有建筑形成一体化的结合，而不是作为一个独立安装和运作的设备来设计，并且其结构复杂，不易管理并容易发生结露渗水、内部不易清洗等隐患，同时由于结构复杂，造价偏高；在建筑装修过程中不可避免地与其他工种发生交集，有时候无法妥协；在高温高湿地区，由于空气中的水分将在空腔内凝结，必须进行内部防水处理和冷凝水排放，因此结构愈加复杂，同时伴有内部凝水的隐患；由于该种类型的设计使得该设备永久地和建筑结为一体，因此不得不在选材上考虑与建筑同寿命的各类材料，无谓地增加了材料成本。

通液体玻璃幕墙：该类型玻璃将永久性地改变幕墙的光学性能，使得其透视性丧失，而玻璃板内循环由于直接面对室外环境，不再有阻挡层，使得该层自身的冷热损耗大幅度上升，进而需要更大的能量驱动该系统。由于通液体玻璃幕墙仍需通过各类连接部件形成液体循环系统，而幕墙液体通道需要通过相应特殊开发的组件来连接成循环系统，这类技术目前尚未最终定型。是否这类组件能保证液体系统的长期密封承压，目前尚无法确定。

玻璃板水幕：该类型水幕的设计初衷是用于夏季降温，冬季将闲置无用。该系统的设计思路是作为一种替代性末端产品使用，对于室内系统的联接组合目前尚无明确的思路。因而对于移动时如何保证系统运行尚无具体方案。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置。

该实用新型针对可再生能源的特点，设计了能最大限度利用可再生能源的室内供冷供热设备，并在保证基本性能的同时，最大限度地简化了设备的结构和材料，使得该设备的成本得以大幅度降低，以利未来的普及和推广。

针对目前公共建筑中、尤其是高档办公建筑中大量使用玻璃幕墙，以至于引起外区能耗过高、人员舒适度不佳的现象，设计了可以直接消除玻璃幕墙负荷的垂直半透明可移动式遮挡型供冷供热设备。

针对大面积开敞型办公空间和灵活办公位置的新型办公环境经营发展趋势，将该产品设计成为可以提供舒适“微环境”的移动式设备。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于，包括：底座、框架、滚轮、毛细管网栅和导热叶片；所述框架安装在底座上，所述滚轮安装在底座下，所述毛细管网栅安装在框架内，毛细管网栅中的毛细管垂直走向布置，通过向毛细管网栅提供冷热媒循环从而与空气进行换热，所述导热叶片嵌入安装在毛细管间，用于减少室内由于阳光入射形成的负荷。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述底座内安装有两个条形水槽，分别记为第一槽和第二槽，所述第一槽和第二槽之间采用半导体制冷片隔开，第一槽和第二槽外框设有保温层，第一槽中放置有热相变材料，第二槽中放置有冷相变材料；毛细管网栅上安装有供水干管和回水干管，所述供水干管、回水干管分别连通在毛细管两端；底座的一侧安装有水泵，所述水泵可切换地分别与第一槽和第二槽相连通，水泵将水槽中的水流通过供水干管输送到毛细管网栅中，并通过回水干管输送回该水槽中，形成循环。

所述水槽大小为1000*150*400 mm，水槽上部安装有带有排放口的凝水盘，用于承接冷凝水；所述保温层厚度为20mm。

所述热相变材料和冷相变材料采用塑料封装的相变球或相变板，此时两个水槽中充满水。

另一方案为在两个水槽中直接充满相变材料，此时水槽内嵌入塑料毛细管换热单元。

所述半导体制冷片采用光伏板和蓄电池供电。

所述底座的长*宽*高为1200*300*400 mm，框架采用长*宽*高为1200*100*1800mm的屏风结构。

所述毛细管网栅布置1~3排，导热叶片采用单向反射塑料膜或者柔性光伏膜。

所述框架上还安装有空气流驱动机构，驱动空气流经毛细管网栅。

本实用新型的有益效果是：

1、针对可再生能源在建筑内的供热空调需求，开发出适用于可再生能源特性的室内末端设备，从而能够大规模普及可再生能源的供热空调应用范围，进而使得建筑能耗中的高品位能源利用比例得以大幅度下降；

2、考虑到该利用场合的低成本和易装配、易维护，采用了可现场拼装的设计方案，使得该设备更加简易，成本更加低，从而为大面积推广、进而给建筑物大规模利用可再生能源提供最佳室内末端设备；

3、针对大面积玻璃幕墙冬夏季造成的外区负荷，设计了可以在玻璃幕墙内侧直接消除负荷的设备，使得采用大面积玻璃幕墙的场所能够利用较低的能耗得到舒适效果；

4、针对目前大面积开敞式办公场所和移动式办公管理模式，设计了移动式“微环境”供热空调装置，大幅度减少了开敞式办公场所非满员情况下的空调能耗；

5、针对办公场所“早九晚五”的使用节奏，设计了以水槽、双温相变、半导体制冷的组合装置，加以日间使用、夜间蓄能的运行方式，最大限度的利用了可再生能源，降低了办公空调的能耗。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图2是本实用新型毛细管网栅的结构示意图。

图3是本实用新型导热叶片和毛细管的结构示意图。

图4是本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示的实施例一，采用屏风式设计，下部有长*宽*高=1200*300*400 mm的底座1，底座1下安装滚轮3以便移动，上部屏风为长*宽*高=1200*100*1800 mm的框架2。如图2所示，框架2内满布毛细管网栅4，可以布置1-3排，其中毛细6垂直走向。如图3所示，毛细管6间嵌入安装有导热叶片5，可以嵌入单向反射塑料膜，也可以嵌入柔性光伏膜。

进一步参见图4，底座1内安装有两个长条形水槽，分别是1000*150*400 mm，记为第一槽7和第二槽8，两槽之间由半导体制冷片9隔开，槽外框有约20mm的保温层10，半导体制冷片9可采用光伏板16和蓄电池17供电。需要注意的是，图4中为了说明，将水槽单独画出，实际上水槽是位于底座1中。

底座1一侧安装水槽进出水接头、水泵15、电源组件、控制单元等装置，水槽上部设计带有排放口的凝水盘，用以承接冷凝水。根据不同设备的使用场合，可以选择采用插电和自带蓄电池的方案，蓄电池也将安放在底座同侧。

两水槽内分别放入热相变材料（相变温度≈35℃）和冷相变材料（相变温度≈15℃），相变材料可以是封装的（塑料封装的相变球或相变板），此时槽内分别充满水；也可是充满相变材料的，此时则将在两边槽内分别嵌入塑料毛细管换热单元。

水泵15用于将槽内的或埋入相变材料中的水输送到屏风上垂直悬挂的毛细管6中，根据控制要求，可以通过水路切换选择任意一个槽内的水路。具体地是，毛细管网栅4上安装有供水干管13和回水干管14，供水干管13、回水干管14分别连通在毛细管6两端，水泵15可切换地分别与第一槽7和第二槽8相连通，水泵15将水槽中的相变材料通过供水干管13输送到毛细管网栅4中，并通过回水干管14输送回该水槽中，形成循环。

驱动水泵15的能量，可以选择采用室内交流供电（插座）和蓄电池（光伏或蓄电）。

通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置的工作方法，具体如下：

夏季工况：

在夏季夜间蓄能期间，两个水槽将同时通过夜间冷却装置或过程（露天自然冷却、循环水泵通过屏风毛细管散热冷却、接入外部自然冷源、相变材料更换等）储存冷量，最大程度的蓄冷应使冷相变材料发生充分相变。在峰谷电价经济型允许的前提下，可以考虑采用半导体热泵运行的方式蓄足冷量。

在夏季日间释放冷量期间，将由水泵通过水循环分以下步骤释放冷量：

1）通过水循环充分释放两个水槽内的显热；

2）继续循环直到冷相变潜热释放完毕；

3）开启半导体制冷片，使得其中冷相变侧变冷，热相变侧变热，直至热相变发生并完成，将热相变潜热充分释放，此时冷相变侧所得到的冷量将由水泵提升到屏风毛细管中。

冬季工况：

在冬季夜间蓄能期间，采用可再生能源，如太阳能，则需要太阳能集热装置有足够的蓄能能力，将日间所搜集的热能保存到夜间，并通过水循环输送到两水槽中，直至水槽温度达到或超过热相变温度。在拥有低成本废热的前提下，可以利用废热蓄能；如不采用可再生能源，在峰谷电价提供足够经济性的前提下，可以考虑反向启动半导体制冷用于蓄热。

在日间释放热量期间，将由水泵通过水循环分以下步骤释放冷量：

1）通过水循环充分释放两个水槽内的显热；

2）继续循环直到热相变潜热释放完毕；

3）开启半导体制冷片，使得其中冷相变侧变冷，热相变侧变热，直至冷相变发生并完成，将冷相变潜热充分释放，此时热相变侧所得到的热量将由水泵提升到屏风毛细管中。

框架2上还可安装通过电机或人力驱动的叶片，以一定间歇驱动空气流经毛细管网栅，增强换热能力。

该移动装置可以在室内移动，放置在合适的地方，如放在玻璃幕墙内侧（如图4）或办公位置边上。放在幕墙内侧将对整个室内的温度产生影响，而放在工作位置边上则形成一个周边的微环境。

实施例二采用圆柱型设计，规格为约900mm（直径）*1500—1800mm（高），下设圆形水槽，水槽分为两部分，中间用半导体制冷片（半导体热泵）分隔。圆柱体空腔内环绕3-9排塑料毛细管网栅，水槽中的设置参考实施例一。

圆柱的中心部位设有一个可以通过机械装置上下运动的活塞，驱动空气从内部流经毛细管，流向周边，增强设备的换热能力。

该设备的冬夏季日夜运行方式同实施例一，整个圆柱设计成为落地结构，下设滚轮，可以在室内移动，放置在室内合适的位置，主要放在工作位置边上形成一个周边的微环境。

本实用新型为一个用对流+辐射作为驱动力的空调末端装置，利用毛细管网栅形成大面积换热结构，同时实现对玻璃幕墙入射阳光的遮挡和带走热量，与玻璃幕墙和室内进行辐射换热。在毛细管管间嵌入单向辐射塑料薄膜，用于在玻璃幕墙内侧反射部分阳光，减少室内由于阳光入射形成的负荷；而采用柔性光伏膜嵌入毛细管网栅中，则可转换太阳能并用于水泵循环。装置下部配有沿纵向布置的双水槽，水槽内分别放置不同温度的相变材料，该水槽一方面可以承接冷凝水，另一方面可以用于蓄能及释放。水槽间设置半导体制冷片，利用半导体的帕帖尔效应根据需求充分利用水槽内的相变材料进行温度调节。在框架上还安装有空气流驱动机构，驱动空气流经毛细管网栅，以舒适的方式加强冷热量的散发。该装置用于室内明装，不用隐藏在建筑装饰层内，对于冷热媒的品位要求低，可以在任意与室温有温差的媒体驱动下提供冷热量。

需要注意的是，实用新型中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于，包括：底座（1）、框架（2）、滚轮（3）、毛细管网栅（4）和导热叶片（5）；所述框架（2）安装在底座（1）上，所述滚轮（3）安装在底座（1）下，所述毛细管网栅（4）安装在框架（2）内，毛细管网栅（4）中的毛细管（6）垂直走向布置，通过向毛细管网栅（4）提供冷热媒循环从而与空气进行换热，所述导热叶片（5）嵌入安装在毛细管（6）间，用于减少室内由于阳光入射形成的负荷。

2.如权利要求1所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述底座（1）内安装有两个条形水槽，分别记为第一槽（7）和第二槽（8），所述第一槽（7）和第二槽（8）之间采用半导体制冷片（9）隔开，第一槽（7）和第二槽（8）外框设有保温层（10），第一槽（7）中放置有热相变材料（11），第二槽（8）中放置有冷相变材料（12）；毛细管网栅（4）上安装有供水干管（13）和回水干管（14），所述供水干管（13）、回水干管（14）分别连通在毛细管（6）两端；底座（1）的一侧安装有水泵（15），所述水泵（15）可切换地分别与第一槽（7）和第二槽（8）相连通，水泵（15）将水槽中的水流通过供水干管（13）输送到毛细管网栅（4）中，并通过回水干管（14）输送回该水槽中，形成循环。

3.如权利要求2所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述水槽大小为1000*150*400 mm，水槽上部安装有带有排放口的凝水盘，用于承接冷凝水；所述保温层（10）厚度为20mm。

4.如权利要求2所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述热相变材料（11）和冷相变材料（12）采用塑料封装的相变球或相变板，此时两个水槽中充满水。

5.如权利要求2所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：在两个水槽中直接充满相变材料，水槽内嵌入塑料毛细管换热单元。

6.如权利要求2所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述半导体制冷片（9）采用光伏板（16）和蓄电池（17）供电。

7.如权利要求1所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述底座（1）的长*宽*高为1200*300*400 mm，框架（2）采用长*宽*高为1200*100*1800 mm的屏风结构。

8.如权利要求1所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述毛细管网栅（4）布置1~3排，导热叶片（5）采用单向反射塑料膜或者柔性光伏膜。

9.如权利要求1所述的一种通过对流辐射及遮挡控制微环境的移动装置，其特征在于：所述框架（2）上还安装有空气流驱动机构，驱动空气流经毛细管网栅（4）。