CN216239120U - 一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，包括：南侧集热模块、北侧释热模块、管道流系统，所述的南侧集热模块包括由内而外依次设置的南侧装饰层、南侧主体墙、南侧保温层、蓄热层、集热板、集热盘管、PC板；所述的北侧释热模块包括由内而外依次设置的北侧装饰层、释热盘管、北侧主体墙、北侧保温层、抹灰层；所述的管道流系统包括输送管路、循环水泵，输送管路用于连接集热盘管与释热盘管。本实用新型利用管道流系统及复合墙板构造，能够获得良好的集、蓄热性能，实现太阳辐射热的有效利用。本实用新型具有良好的释热性能，能够将热量有效输送向室内，提高室内温度，大幅降低供热时长，减少一次能源消耗。

Description

一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统

技术领域

本实用新型属于建筑墙体领域，涉及节能技术，尤其是一种在超低能耗装配式建筑中，预制内嵌盘管复合保温生态墙体的蓄放热系统。

背景技术

能源问题仍然是当今社会发展以及今后人类生存的重要问题之一，随着我国目前的碳达峰、碳中和大目标下，建筑需要在满足生活舒适性的同时，更加注重绿色、节能。建筑围护结构的耗热量占建筑采暖空调能耗的1/3以上，其中墙体所占比重最大，约占通过围护结构传热耗热量的75％-80％，因此围护结构对整个建筑能耗起到重要的作用。目前，大量建筑墙体节能主要从两个方面进行研究，一方面是从新型保温隔热墙体材料入手，另一方面主要是从可再生能源高效集蓄、高效转化及建筑一体化等方面的研究入手，然而高效能的建筑技术往往伴随着高水平投资成本。因此，利用节能技术改善传统建筑材料的热性能是平衡能效-成本之间矛盾问题的有效方法之一。

我国的秸秆资源分布较为广泛，种类繁多，由于秸秆本身具有一定的柔性，内部疏松多孔，使其作为生态建材具有一定的抗震隔音保温性能。太阳辐射白天南北向以及昼夜都有所差异，会造成白天热量过剩，且南北向墙体温度差异造成室内温度分布不均，夜晚无太阳辐射从而会对室内人体冷辐射造成影响。

CN110219390A提供了一种温室秸秆墙体及使用该墙体的日光温室，所述温室秸秆墙体由秸秆草砖堆砌而成；所述温室秸秆墙体的至少一侧墙面设置有抹面层；所述秸秆草砖为玉米秸秆通过打捆压缩成型机压制而成；所述日光温室的后墙体采用前述的温室秸秆墙体，所述秸秆墙体的两端设置有用于固定所述秸秆墙体的支撑柱，所述支撑柱的顶端通过托梁连接。

该专利解决了采用夯实土墙或实心粘土砖墙作为日光温室墙体而导致的破坏耕地、墙体保温性差、土地有效利用率低、温室内相对湿度过高等问题。但是一些常见居住建筑的环境与日光温室要求有所不同，相对湿度要求更低，室内温度要求更高，同时需要满足通风等需求。另外CN110219390A对于墙体的蓄热性能没有做相关深入研究，对于太阳能的利用也因此具有一定的局限性。

CN109737486A提供了一种集热蓄热墙和空气水集热器的组合供暖系统，集热蓄热墙设置在房屋的外侧面，集热蓄热墙中的空气在风机的作用下通过进风管道与空气水集热器的进风口相连，空气水集热器包括出水口，出水口通过出水管道与设置在底板上的相变蓄热地板的盘管相连，出水管道设置有电动三通一，电动三通一通过管道与生活热水设备相连，房间内部设置有用于感应温度的温度传感器，空气水集热器与电动三通一相连接。本实用新型能够蓄存热量，具有全天供暖的能力，消除南北房间温度差异，保护集热器过冷过热的空气水集热器与集热蓄热墙的组合供暖系统。

CN109737486A旨在优化集热器结构使其与建筑热负荷特性匹配，并与集热蓄热墙结合，从而实现室内地暖以及热水的供应系统，提高太阳能集热器全年利用率。蓄热墙体仅采用了透明玻璃以及涂料公共墙，太阳能集热板等使整个系统的初投资造价较高，夏季通过风机的进行蓄热墙内遮光隔热空气与室内空气进行通风换热能够增强室内舒适性。而对于冬季通过风机使室内空气进入蓄热墙内空气层进行加热促进室内空气温度提高，仅采用对流方式进行换热，其换热效率相对采用热辐射+对流放进进行墙体换热要低得多。另外由风机造成的吹风感在冬季会影响室内人体舒适度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，实现对太阳能热量的主动利用，此外能够解决秸秆蓄热能力差的问题，改善秸秆建筑的热工性能，以减少供热负荷。由此，本实用新型在保温、隔热、蓄热以及防潮等方面都有明显优势，可为传统生物质墙体的主被动式太阳能技术结合设计应用提供理论依据。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，包括：

南侧集热模块

所述的南侧集热模块包括由内而外依次设置的南侧装饰层、南侧主体墙、南侧保温层、蓄热层、集热板、集热盘管、PC板，所述集热板与蓄热层与南侧保温层与南侧主体墙通过膨胀螺栓连接，所述集热盘管固定在集热板上，所述集热盘管与集热板表面均覆盖吸热涂层以集取太阳辐射能，所述PC板为透光板，PC板的周边固定在集热板上；

北侧释热模块

所述的北侧释热模块包括由内而外依次设置的北侧装饰层、释热盘管、北侧主体墙、北侧保温层、抹灰层，所述释热盘管紧固至北侧主体墙；

管道流系统

所述的管道流系统包括输送管路、循环水泵，所述循环水泵安装在输送管路上，输送管路用于连接集热盘管与释热盘管。

优选地，所述南侧主体墙以及北侧主体墙均采用秸秆板。

优选地，所述南侧保温层以及北侧保温层均采用XPS挤塑板。

优选地，所述蓄热层采用砂石、夯土或相变蓄热材料。

优选地，所述集热板的尺寸略小于蓄热层，所述PC板与蓄热层之间的缝隙采用聚氨酯泡沫填充。

优选地，所述管道流系统的循环工质采用高沸点、低凝固点溶液。

本实用新型以秸秆在建筑墙体材料的创新应用为主要研究对象，充分利用秸秆材料抗压性、保温性、隔音性、隔热性等一系列特点，在利用材料(制冷剂、水、空气、砾石等热介质)改善热集蓄性能实现被动蓄热的基础上，结合流体机械装置(循环泵、风扇等)实现主动蓄放热过程，实用新型一种预制内嵌盘管复合生态墙体的蓄放热系统。冬季昼间，在南向以高透射率PC板与高吸收率吸热涂层集取太阳辐射，热量一部分经管道流传递至北墙内侧释放热量，另一部分以导热方式传递至砂土层贮存；冬季夜间，循环泵关闭，利用热容量较大的密实砂土和水/乙二醇混合工质，以热传导、对流换热及热辐射方式释放昼间贮存热量实现被动保温，从而缩短供热周期，并在夜间充分利用自身集蓄的太阳辐射热，减缓室内热量向外逸散，并降低秸秆板墙体结露霉变风险。该墙体能够实现墙体保温集热，为新型生物质墙体做了进一步研究，从而满足室内供暖需求，从而减少建筑能耗，实现低碳节能的目的。

本实用新型有效地利用太阳辐射能量，解决了南北向墙体太阳能辐射不均匀的问题，而且吸热材料能够有效吸收太阳能热量贮存于砂土层，夜晚经过辐射放热实现减少供暖能耗。另外本实用新型通过预制内嵌盘管复合保温构造对照外保温秸秆墙体构造并进行热工性能分析，进一步研究墙体热工性能参数、室内环境温度对室外温度的响应，推动生物质能在建筑领域的升级利用。本实用新型推进传统生态建材与现代技术的融合，能够表现出较理想的节能效果，并将通过更深层次的装配化设计研究、系统控制优化研究、全生命周期研究等，进一步优化“能耗-成本-建造”的平衡点，为未来实际应用与推广提供更坚实的支撑。

本实用新型的优点和有益成果

1、本实用新型利用管道流系统及复合墙板构造，能够获得良好的集、蓄热性能，实现太阳辐射热的有效利用。利用对照实验模型，分析了预制内嵌盘管复合保温生态围护蓄放热系统的供热效果，同时为主动式复合生态墙体构造设计提供了研究基础。

2、本实用新型具有良好的释热性能，能够将热量有效输送向室内，提高室内温度，大幅降低供热时长，减少一次能源消耗。

3、本实用新型能够综合利用可再生能源，实现良好的节能效益，在生物质能与太阳能富集地区具有广泛应用前景。

综上所述，该实用新型通过对主被动式太阳能利用技术的协同设计，能够达到较为理想的节能效果，有助于推进传统建材与现代技术的融合发展。

附图说明

图1为本实用新型所述预制内嵌盘管复合保温生态围护蓄放热系统示意图；

图2为本实用新型南侧集热模块101构造示意图；

图3为本实用新型北侧释热模块102构造示意图；

图4为本实用新型管道流系统构造示意图。

图中：1、南侧装饰层；2、南侧主体墙；3、南侧保温层；4、蓄热层；5、第一螺栓；6、PC板；7、集热板；8、集热盘管；9、第二螺栓；10、膨胀螺栓；11、抹灰层；12、北侧保温层；13、北侧主体墙；14、北侧装饰层；15、U型卡箍；16、释热盘管；17、自攻螺钉；18、螺纹接头；19、输送管路；20、循环水泵；101、南侧集热模块；102、北侧释热模块；103、管道流系统。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，以下实施例旨在说明本实用新型而不是对本实用新型的进一步限定，不应以此限制本实用新型的保护范围。

一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，如图1所示，包括南侧集热模块101、北侧释热模块102、以及管道流系统103。

所述的南侧集热模块101如图2所示，包括由内而外依次设置的南侧装饰层1、南侧主体墙2、南侧保温层3、蓄热层4、集热板7、集热盘管8、PC板6。

所述南侧集热模块101的制作方法为：首先采用机械压块或热压成型等工艺获得保温性能优良的秸秆板作为生物质南侧主体墙2，南侧主体墙2用结构胶连接固定，在南侧主体墙的外侧采用粘结砂浆粘贴南侧保温层3并用保温钉固定，再用密封胶或发泡胶填缝密封，然后制作能够贮存热量的蓄热层4，该层可采用本土化材料如砂石、夯土等，也可采用相变蓄热材料，以维持夜间墙体温度，抑制室内热量散逸，铺设蓄热层4后需要将该层表面压实找平，然后用冲击电钻在集热板7上制作预留孔洞穿透蓄热层4与南侧保温层3至南侧主体墙2，所述孔洞应适配膨胀螺栓10胀管尺寸，然后利用膨胀螺栓10将集热板7锚固至南侧主体墙2，将热量均匀传导至蓄热层4，集热板7尺寸应略小于蓄热层4，然后利用弯管器将紫铜管制成集热盘管8，所述集热盘管8配管规格、管中心距、管程数、弯曲半径等结构参数应满足GB/T 151-2014《热交换器设计规范》，用冲击电钻在进出水管处制作预留孔洞，该孔洞直径应适配所述集热盘管8外径使其能够穿透至南侧主体墙2内侧，所述集热盘管8应采用U型卡箍与第二螺栓9加固至集热板7，所述集热管与集热板表面均覆盖高吸收率吸热涂层以集取太阳辐射能，然后利用第一螺栓5将高透射率PC板6固定至集热板7，PC板6与蓄热层4缝隙应采用嵌缝材料如聚氨酯泡沫填充，最后在南侧主体墙2内侧加装南侧装饰层1。

所述的北侧释热模块102如图3所示，包括由内而外依次设置的北侧装饰层14、释热盘管16、北侧主体墙13、北侧保温层12、抹灰层11。

所述北侧释热模块102的制作方法为：北侧主体墙13与北侧保温层12的制作、施工连接方式同南侧集热模块101，并在保温层外侧用水泥砂浆抹面防水制作抹灰层11，然后利用弯管器将紫铜管制成释热盘管16，所述释热盘管16由U型卡箍15与自攻螺钉17紧固至北侧主体墙13，最后在北侧主体墙13内侧加装北侧装饰层14。

所述的管道流系统103如图4所示，包括输送管路19、循环水泵20、螺纹接头18。所述管道流系统103进出水口与室内输送管路19两端应采用螺纹接头18紧密连接，所述输送管路19可采用PE-X、PB、PP-R等易施工管材，该部分管段敷设应考虑一定坡度并满足GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》，循环水泵20选型应根据所设计集热、释热盘管水力平衡计算确定，设计流量应选定得当，流量过大或过小均会导致管道流系统103换热不充分引起系统效率下降。所述管道流系统103循环工质应采用高沸点、低凝固点溶液如水/乙二醇混合溶液，以防止气温变化引发管内沸腾或冷凝现象，溶液混合摩尔浓度比应根据其相变点温度确定，所述溶液凝固点应至少低于当地历年平均最低温度，所述溶液沸点应至少高于60℃，所述管道流系统103应保证其封闭性以防止循环泵发生气缚，应在管段设置排气阀、过滤器、闸阀、泄水阀、止回阀、压力表、温度表、流量计，以及时监测与诊断系统故障。当管路距离长、工质流量大或循环工质易汽化且入口压力小时，应在管段额外设置补水装置与补偿器，并做好防腐保温措施，以防止循环泵发生汽蚀，保证管道流系统103稳定高效运行。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，其特征在于：包括：

南侧集热模块(101)

所述的南侧集热模块(101)包括由内而外依次设置的南侧装饰层(1)、南侧主体墙(2)、南侧保温层(3)、蓄热层(4)、集热板(7)、集热盘管(8)、PC板(6)，所述集热板(7)与蓄热层(4)与南侧保温层(3)与南侧主体墙(2)通过膨胀螺栓(10)连接，所述集热盘管(8)固定在集热板(7)上，所述集热盘管(8)与集热板(7)表面均覆盖吸热涂层以集取太阳辐射能，所述PC板(6)为透光板，PC板(6)的周边固定在集热板(7)上；

北侧释热模块(102)

所述的北侧释热模块(102)包括由内而外依次设置的北侧装饰层(14)、释热盘管(16)、北侧主体墙(13)、北侧保温层(12)、抹灰层(11)，所述释热盘管(16)紧固至北侧主体墙(13)；

管道流系统(103)

所述的管道流系统(103)包括输送管路(19)、循环水泵(20)，所述循环水泵(20)安装在输送管路(19)上，输送管路(19)用于连接集热盘管(8)与释热盘管(16)。

2.根据权利要求1所述的预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，其特征在于：所述南侧主体墙(2)以及北侧主体墙(13)均采用秸秆板。

3.根据权利要求1所述的预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，其特征在于：所述南侧保温层(3)以及北侧保温层(12)均采用XPS挤塑板。

4.根据权利要求1所述的预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，其特征在于：所述蓄热层(4)采用砂石、夯土或相变蓄热材料。

5.根据权利要求1所述的预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，其特征在于：所述集热板(7)的尺寸略小于蓄热层(4)，所述PC板(6)与蓄热层(4)之间的缝隙采用聚氨酯泡沫填充。

6.根据权利要求1所述的预制内嵌盘管复合生态墙体蓄放热系统，其特征在于：所述管道流系统(103)的循环工质采用高沸点、低凝固点溶液。

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