一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法与流程

本发明一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法,属于被动式建筑节能技术领域，具体涉及一种带相变蓄热的双通道，以及通道上下侧设置有可控风阀，且通过控制风阀完成自然通风墙与空气保温墙之间的灵活转换，从而实现建筑通风和保温功能的系统。技术背景随着社会的发展和人们对生活质量要求的提高，建筑能耗越来越多，其中暖通空调的能耗占到建筑总能耗的50％，在世界能源短缺和化石能源污染严重的背景下，对建筑节能减排的要求越来越强烈。因此必须重视建筑领域的节能技术，提倡建筑节能理念，利用清洁的可再生能源来实现绿色低碳建筑发展。建筑中最早的一种利用可再生能源——太阳能的被动式通风保温墙可以追溯到20世纪60年代，是由法国教授FelixTrombe首次提出的trombe墙，利用吸热材料吸收太阳能热量来加热通道中空气，通过热压作用实现气流运动，从而实现排除室内余热余湿和加热作用。专利201410063784.2公布了一种太阳能集热和辐射制冷综合应用的Trombe墙，在传统Trombe墙基础上增加了一个百叶窗帘，一侧涂有选择性吸收涂层，另一侧涂有选择性辐射涂层，利用两个涂层在不同波段发射率和吸收率的不同实现制冷或供热。专利201410558931.3公布了一种太阳能多功能墙，在传统的Trombe墙系统基础上增加了履带式硅胶结构，通过履带的轮转带动内侧吸收了室内有害气体的硅胶轮转到太阳辐射侧，吸热降解后重新轮转到内侧吸收有害气体。太阳能辐射热量受季节和昼夜影响，传统的功能单一的被动式Trombe墙系统对于季节和昼夜变化的适应性和可调性低，同时其不具有蓄热能力，对于太阳能利用的时间延长作用收到制约，因此需要一种新的通风保温墙系统来解决上述问题。

技术实现要素：
本发明一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法，为了克服以上现有技术上的不足，提出一种带相变蓄热的双通道，以及通道上下侧设置有可控风阀,且通过控制可控风阀完成自然通风墙与空气保温墙之间的灵活转换，从而实现建筑通风和保温功能的蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法，该系统能根据室外气候的不同，调节控制不同的工况，增强系统的适应性以达到提高太阳能利用率的效果。本发明一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统，其特征在于是一种带相变蓄热的双空气通道，以及空气通道上下侧设置有可控风阀,且通过控制可控风阀完成自然通风墙与空气保温墙之间的灵活转换，实现建筑通风和保温功能的蓄热型可控双通道通风保温墙系统。该系统包括外侧透明玻璃盖板，中间固定的吸热材料层和相变蓄热集热材料层，内侧南外墙,在吸热材料层与玻璃盖板之间设有外侧空气通道(Ⅰ)，在相变蓄热集热材料层与南外墙之间设有内侧空气通道(Ⅱ)，在玻璃盖板上下侧、南外墙上下侧和双通道进出口设有可控风阀，南外墙外侧贴有保温层，所述的吸热材料层和相变蓄热集热材料层能够吸收储存太阳入射辐射能，实现储存能量的功能，吸热材料层与玻璃盖板之间设有的外侧空气通道(Ⅰ)和相变蓄热集热材料层与南外墙之间设有的内侧空气通道(Ⅱ)与通道上下两侧可控风阀实现不同工况控制。在可控风阀关闭时，通道转化为空气保温墙，在可控风阀打开时，转化为自然通风墙，控制玻璃盖板上下侧和南外墙上下侧可控风阀，实现系统适应室外气候的不同运行方式。具体的结构为：透明玻璃盖板9安装于南外墙13的外侧，第一可控风阀1安装在透明玻璃盖板9的上侧,第二可控风阀2安装在透明玻璃盖板9的下侧；第三可控风阀3安装在透明玻璃盖板9与吸热材料层10层形成的外侧空气通道(Ⅰ)的上侧，第四控风阀4安装在透明玻璃盖板9与吸热材料层10形成的外侧空气通道(Ⅰ)的下侧，第五可控风阀5安装于相变蓄热集热材料层11与南外墙形成的内侧空气通道(Ⅱ)的上侧，第六可控风阀6安装于相变蓄热集热材料层与南外墙形成的内侧空气通道(Ⅱ)的下侧；第七可控风阀7安装于南外墙13的上侧，第八可控风阀8安装于南外墙13的下侧；保温材料层12安装于南外墙13的外表面，连接其它方向的围护结构14和防雨百叶15。上述的一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统，其特征在于所述的外侧空气通道(Ⅰ)和内侧空气通道(Ⅱ)的中间设置吸热材料层10与相变蓄热集热材料层11，通过灵活转换，使这种蓄热型可控双通道通风保温墙系统与建筑围护结构与室外气候协调运行，达到充分有效利用太阳能，节约建筑能耗。上述的一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统，其特征在于所述的外侧空气通道(Ⅰ)的上侧设置第三可控风阀3，下侧设置第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)的上侧设置第五可控风阀5，下侧设置第六可控风阀6，通过控制可控风阀的启闭，实现自然通风墙与空气保温墙之间的转换。上述的一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统，其特征在于所述的蓄热型可控双通道通风保温墙系统根据室内外热湿环境不同，通过控制第一可控风阀1、第二可控风阀2、第七可控风阀7和第八可控风阀8的开度，能够自由控制进风量、回风量和排风量，可控风阀开度范围为0°到90°。上述的一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统，其特征在于所述南外墙外侧设置了绝热保温层12，有效减少建筑室内负荷。上述一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统的运行方法，其特征在于：对于夏季气候，白天开启第八可控风阀8和第一可控风阀1，开启吸热材料层与玻璃盖板之间设有的外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，使吸热材料层与玻璃盖板以及之间设有的外侧空气通道(Ⅰ)转变为自然通风墙，在热浮力作用下促使空气由室内经吸热材料层与玻璃盖板之间设有的外侧空气通道(Ⅰ)排至室外，实现排除室内余热和余湿；同时，关闭相变蓄热集热材料层与南外墙之间设有的内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6，使相变蓄热集热材料层与南外墙之间设有的内侧空气通道(Ⅱ)转变为空气保温墙，这样即减少了相变蓄热材料层的热损失使夜间放热时间加长，又有效阻挡了太阳辐射热量传入室内，从而达到减少室内负荷的效果。晚上控制第八可控风阀8和第一可控风阀1为适当开度，关闭第二可控风阀2和第七可控风阀7；打开外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6；室内空气从南外墙下侧的第八可控风阀8进入外侧空气通道(Ⅰ)和内侧空气通道(Ⅱ)，被加热后从玻璃盖板上侧的第二可控风阀2处排出室外；外侧空气通道(Ⅰ)和内侧空气通道(Ⅱ)同时打开，增大了空气与吸热材料层和相变蓄热集热材料层的换热面积，强化了换热从而增大了通风量；上述一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统的运行方法，其特征在于：对于过度季气候，通过自然通风满足室内热湿要求，控制第八可控风阀8和第一可控风阀1开度为最大，实现最大自然通风工况，而此时对于系统的要求主要是强化自然通风，因此可打开外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6；强化吸热材料层和相变蓄热集热材料层与空气的对流换热，增大空气通道中的热压驱动力，从而达到增加通风量的效果；上述一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统的运行方法，其特征在于：对于冬季，白天控制玻璃盖板下侧的第二可控风阀2的开度，调节进入室内的新风量；控制第八可控风阀8的开度，调节室内回风量；开启第七可控风阀7；打开外侧空气通道(Ⅰ)上侧第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6；空气从南外墙下侧的第八可控风阀(8)处进入通道，经过加热再送回室内，实现加热室内空气的目的。晚上关闭玻璃盖板上下侧的第一可控风阀1和第二可控风阀2，打开南外墙下侧的第八可控风阀8；关闭外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧第四可控风阀4，形成空气保温墙，增强建筑围护结构的保温效果；打开内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧第六可控风阀6；室内空气从南外墙下侧的第八可控风阀8处进入内侧空气通道(Ⅱ)，被相变蓄热集热材料层加热后，再送回室内，充分利用相变蓄热集热材料层白天储存的热量。本发明一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法的优点和用途：(1)通过控制风阀实现自然通风墙与空气保温墙之间的灵活转换，增强了系统对室内外热湿环境变化的可调性以及随季节变化的适应性，同时吸热材料层和相变蓄热集热材料层的设置延长了系统的使用时间；(2)夏季白天，控制可控风阀使外侧形成自然通风墙，内侧形成空气保温墙，一方面即满足室内自然通风的需要，另一方面又减少储存热量传入室内，延长夜晚使用时间；(3)过渡季节和夏季夜晚，控制可控风阀形成双通道通风墙，增大了空气与吸热材料层和蓄热材料层的对流换热，强化了系统的通风效果。(4)冬季白天，控制可控风阀不同开度，可以自由调节新回风量适应室内热湿需求，同时提高和保证室内空气品质。(5)冬季夜晚，控制可控风阀使外侧形成空气保温墙增强外围护结构的保温性能，内侧形成自然通风墙，可充分利用白天储存热量加热室内循环空气，并起到保温作用。(6)本发明结构简单，安装方便，实现自然通风和加热室内空气，具有节能和提高室内空气品质的作用，可广泛应用于一般居住节能建筑和大型公共节能建筑，具有良好的应用前景。附图说明附图1是本发明蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法安装示意图。附图2是本发明吸热材料层和相变蓄热集热材料层的安装示意图。附图3是本发明蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法夏季白天工况运行示意图。附图4是本发明蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法夏季夜晚工况运行示意图。附图5是本发明蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法过度季工况运行示意图。附图6是本发明蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法冬季白天工况运行示意图。附图7是本发明蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法冬季夜晚工况运行示意图。图中各部件表示：1-第一可控风阀；2-第二可控风阀；3-第三可控风阀；4-第四可控风阀；5-第五可控风阀；6-第六可控风阀；7-第七可控风阀；8-第八可控风阀；9‐玻璃盖板；10‐吸热材料层；11‐相变蓄热集热材料层；12‐保温材料层；13‐南外墙围护结构；14‐其它方向围护结构；15‐防雨百叶；16‐吸热材料层和相变蓄热集热材料层的固定钢结构；17‐膨胀螺钉；18‐吸热材料层和相变蓄热集热材料层的支撑钢结构。具体实施方式下面结合附图对本发明系统进行具体的说明，应理解为这些实施例只用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明以后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式修改均落于本申请所附申请要求所限定的范围。如附图1所示，本发明公开一种蓄热型可控双通道通风保温墙系统及其运行方法，包括安装在南外墙外侧的玻璃盖板9，安装到玻璃盖板上侧的第一可控风阀1,下侧的第二可控风阀2，可使系统与室外空间联通；玻璃盖板与吸热材料层形成的外侧空气通道(Ⅰ)以及通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3，下侧的第四可控风阀4；安装到通道中间的吸热材料层10，相变蓄热集热材料层11，相变蓄热集热材料层11与南外墙13形成的内侧空气通道(Ⅱ)以及内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5，下侧的第六可控风阀6；安装于南外墙13外表面的保温层12，南外墙13上侧的第七可控风阀7和下侧的第八控风阀8，使系统与室内空间联通；其它方向的围护结构14。通道高深比可为20:1～5:1。对于可控风阀，本实施采取可自由改变角度的风阀，角度范围为0到90度，玻璃盖板采用4mm厚普通透明玻璃。按照附图2所示，所述吸热材料层可以采用涂黑漆的金属板，相变蓄热集热材料层11可以采用封装好的32℃相变石蜡，对于其他相变蓄热材料以及封装方式，这里不再赘述；对于吸热材料层和相变蓄热集热材料层本实施用钢结构16整体固定到南外墙13外侧，底部设钢支撑结构18，对于其他固定方式，不再赘述。对于南外墙外侧的保温材料层12，采用绝热毛毡，起到阻止热量传入室内的作用，南外墙以及其他围护结构，采用普通砖墙。下面结合不同工况运行图3～图7，对本发明做进一步说明：夏季白天，如附图3，太阳辐射热量被吸热材料层吸收，相变蓄热集热材料层储存，控制南外墙下侧的第八可控风阀8，玻璃盖板上侧的第二可控风阀2为适当开度，开启外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，室内空气从南外墙下侧的第八可控风阀8进入外侧空气通道(Ⅰ)，被加热后从玻璃盖板上侧的第二可控风阀2处排出室外；保持内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控阀5和下侧的第六可控风阀6关闭，形成空气保温层，一方面阻止相变蓄热集热材料层热量传入室内，另一方面减少相变蓄热集热材料层的热损失从而延长晚间通风时间；保持南外墙上侧和玻璃盖板下侧的第七可控风阀7和第二可控风阀2关闭。夏季夜晚，如附图4，室外气温降低，控制南外墙下侧的第八可控风阀8，玻璃盖板上侧的第二可控风阀2为适当开度，打开外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6；关闭玻璃盖板下侧和南外墙上侧的第一可控风阀1和第七控风阀7；室内空气从南外墙下侧的第八可控风阀8进入外侧空气通道(Ⅰ)和内侧空气通道(Ⅱ)，被加热后从玻璃盖板上侧的第二可控风阀2处排出室外；外侧空气通道(Ⅰ)和内侧空气通道(Ⅱ)同时打开，增大了空气与吸热材料层和相变蓄热集热材料层的换热面积，强化了换热从而增大了通风量。对于过度季，如附图5，考虑到室内舒适性和节能要求，控制南外墙下侧和玻璃盖板上侧的第八可控风阀8和第一可控风阀1开度为最大，关闭南外墙上侧和玻璃盖板下侧的第七可控风阀7和第二可控风阀2，实现最大自然通风工况；开启外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6；，强化吸热材料层和相变蓄热集热材料层的换热，增加通道中的热压驱动力，达到增大通风量的效果。对于冬季白天，如附图6，太阳辐射热量被吸热材料层吸收相变蓄热集热材料层储存，控制玻璃盖板下侧第二可控风阀2、南外墙上侧的第七可控风阀7和下侧的第八可控风阀8为适当开度，打开外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4，内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6；控制玻璃盖板上侧的第一可控风阀1为关闭，室外空气从玻璃盖板下侧第二可控阀2进入外侧空气通道(Ⅰ)、内侧空气通道(Ⅱ)，室内空气从南外墙下侧的第八可控风阀8进入外侧空气通道(Ⅰ)、内侧空气通道(Ⅱ)与新风混合，然后被吸热材料层和相变蓄热集热材料层加热后送入室内，新回风比通过控制第二可控风阀2和第八可控风阀8的不同开度来控制，来适应室内外不同温湿度的变化。冬季夜晚，如附图7，室内外温差很大，关闭玻璃盖板上侧的第一可控风阀1和下侧的第二可控风阀2，打开南外墙上侧的第七可控风阀7和下侧的第八可控风阀8；控制外侧空气通道(Ⅰ)上侧的第三可控风阀3和下侧的第四可控风阀4为关闭状态，控制内侧空气通道(Ⅱ)上侧的第五可控风阀5和下侧的第六可控风阀6为打开状态；室内空气从南外墙下侧的第八可控风阀8进入内侧空气通道(Ⅱ)，被相变蓄热集热材料层11加热后再送回室内，充分利用了相变蓄热材料白天储存的热量；外侧空气通道(Ⅰ)变成空气保温墙，增强建筑围护结构的保温效果。