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的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能利用系统，具体涉及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。
【背景技术】
[0002]前瞻产业研究院《2013-2017年中国智能建筑行业市场前景与投资战略规划分析报告》数据显示，我国建筑能耗在能源总消耗中所占比例已经上升到27.45%。暖通空调和热水系统的能耗又占到建筑总能耗的60%以上，建筑节能减排已成为亟需解决的问题。我国人口众多，居住形式多样，虽然城市化发展迅速，但在广大的农村地区以及部分城市地区域仍然存在着大量结构相对简单、能耗水平高的家庭独立住宅。独立住宅的节能减排措施依然是一个值得研究的课题。
[0003]2006年国家颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，提倡可再生能源的利用，增加能源供给，实现经济社会的可持续发展。可再生能源包括太阳能、风能、水能、潮汐能等。鉴于风能、水能等可再生能源的不稳定性与地区差异，在建筑节能中难以有效利用和推广，而太阳能分布广泛，资源丰富，但利用形式仍旧比较单一，在独立住宅中的利用形式以太阳能集热器提供热水为主。随着建筑一体化技术与太阳能利用技术的不断结合，有理由相信太阳能将在未来的建筑节能中扮演重要角色。
[0004]相变材料(PCM-Phase Change Material)是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。这种材料一旦在人类生活中被广泛应用，将成为节能环保的最佳绿色环保载体，在我国已经列为国家级研发利用序列。其蓄热能力大，热惰性强，作为建筑材料应用在建筑结构中，能够稳定室内温度，提高室内热舒适性。同时，相变材料种类众多，物理性质也各有不同，可以根据某一房屋的使用特性进行相变材料的选择。
[0005]室内自然通风依然靠热压和风压的作用，一般情况下热压与压风压较小，室内很难形成有效的通风换气。无集中供暖的独立住宅，墙体形式简单，建筑材料蓄热能力差，不能充分利用冬季白天的太阳辐射加热室内空气，冬季需要额外消耗能源来供暖。Trombe墙(集热墙)的出现是零能耗强化室内自然通风与冬季供暖的突破性进展，它由重质墙体和相隔一定距离的玻璃盖板组成，其间形成空气通道，通过不同季节对不同通风口的启闭来调节集热墙的性能。但传统的集热墙，蓄热能力弱，功能单一，只能用来供暖或通风降温，并且容易出现夏季过热、冬季昼夜温度波动较大的情况。
[0006]申请号为201310062987.5的中国专利公开了一种无能耗的建筑自然通风系统，该系统采用Trombe墙技术，并在空气通道顶部设置风诱导式旋转排风帽，在进风口设置风诱导式旋转进风帽，强化室内自然通风。但其集热墙体为普通墙体，蓄热能力有限，功能单一。并且在冬季工况下难以应用，不能做到室内气流的自循环加热，供暖效果差，甚至降低室内温度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供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，其功能多样，操作简单，不消耗能源，能够克服传统Trombe墙(集热墙)的缺点。
[0008]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]—种太阳能相变储热墙，该太阳能相变储热墙由填充有相变材料的高温相变层、中温相变层和低温相变层依次连接构成，且高温相变层、中温相变层和低温相变层内填充的相变材料的相变温度依次降低。
[0010]所述的高温相变层的外侧设有能够升降的外隔热卷帘，低温相变层的外侧设有能够升降的内隔热卷帘。
[0011]所述的高温相变层的外表面涂有吸热涂层。
[0012]所述的高温相变层、中温相变层和低温相变层内填充的相变材料为无机相变材料或有机相变材料，高温相变层内填充的相变材料的相变温度为38?42°C、中温相变层内填充的相变材料的相变温度为28?32°C、低温相变层内填充的相变材料的相变温度为18?22Γ。
[0013]该通风系统的外墙由围护结构和玻璃盖板构成，其中外墙的东、西、北、上、下侧都由围护结构构成，外墙的南侧由玻璃盖板构成;且北侧的围护结构的上部设有室外进风口，玻璃盖板的上部设有室外排风口；外墙内设有太阳能相变储热墙和热水系统，其中太阳能相变储热墙靠近玻璃盖板设置，且太阳能相变储热墙的高温相变层朝南，太阳能相变储热墙与玻璃盖板之间留有空气通道，太阳能相变储热墙与上侧的围护结构之间设有上通风口，太阳能相变储热墙与下侧的围护结构之间设有下通风口；室外进风口、室外排风口、上通风口和下通风口上均设有能够打开和关闭的挡风板;热水系统穿过太阳能相变储热墙的低温相变层进行换热。
[0014]所述的热水系统由水箱、分水器、集水器、出水阀和若干根集热水管构成，其中水箱设置在上侧的围护结构的上方并与分水器相连通，每根集热水管的两端分别与分水器和集水器相连通，所有集热水管均竖直的埋覆于太阳能相变储热墙的低温相变层内，分水器和集水器水平的埋覆于太阳能相变储热墙的低温相变层内，出水阀位于太阳能相变储热墙的外部并与集水器相连通。
[0015]所述的分水器、集热水管和集水器的材质为铜。
[0016]所述的围护结构为空心砖墙体。
[0017]所述的玻璃盖板为双层中空玻璃。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0019]本发明提供的太阳能相变储热墙，其中设置了三级不同相变温度的相变层，而且在建造及使用时，将其设置为由南向北相变层的相变温度依次降低的状态，这样在储热时，由最南侧的高温相变层来吸收太阳辐射，并逐渐传导热量至中温相变层和低温相变层，能够提高该储热墙的蓄热量;而在放热过程中，由低温相变层对室内温度进行加热，并对热水系统中的冷水进行加热，中温相变层和高温相变层中的热量依次向低温相变层内进行补充，能够延长放热时间，并克服太阳能的不稳定性。
[0020]进一步的，本发明提供的太阳能相变储热墙，在高温相变层的外表面涂刷吸热涂层，能够增强其对太阳能的吸收利用。而且在高温相变层的外侧设置可升降的外隔热卷帘，当放下外隔热卷帘遮挡住高温相变层时，可以阻挡高温相变层吸收太阳辐射，并能够阻挡高温相变层对外界环境放热。同时在低温相变层的外侧设置可升降的内隔热卷帘，当放下内隔热卷帘遮挡住低温相变层时，可以阻挡低温相变层对外界环境放热。
[0021]本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统，能够克服传统Trombe墙(集热墙)的缺点，其蓄热能力强，功能多样，操作简单，且不消耗能源。在夏季可以起到通风降温并加热生活用水的作用，在冬季可以用来供暖，克服了传统太阳能集热通风系统在冬季工况下难以应用的问题。本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统，在夏季时，白天利用太阳能相变储热墙吸收太阳辐射，强化室内自然通风与加热生活用水，夜晚利用太阳能相变储热墙所储蓄的热量，能够继续强化室内自然通风与加热生活用水，因此能够提高空气品质并降低建筑能耗;在冬季时，白天利用太阳能相变储热墙吸收太阳辐射，使室内气流自循环加热，对室内进行供暖，供暖效果好，夜晚利用太阳能相变储热墙所储蓄的热量，能够继续使室内气流自循环加热，对室内进行供暖，供暖效果好，因此能够降低室内热负荷。所以本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统能够有效克服传统太阳能集热墙功能单一、夏季白天过热与冬季夜间过冷及昼夜温度波动较大的问题，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0022]图1为本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统的结构示意图。
[0023]图2为本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统中热水系统的结构示意图。
[0024]图3为本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统的冬季白天工作模式的示意图。
[0025]图4为本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统的冬季夜间工作模式的示意图。
[0026]图5为本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统的夏季白天工作模式的示意图。
[0027]图6为本发明提供的带有太阳能相变储热墙的通风系统的夏季夜间工作模式的示意图。
[0028]其中:I为水箱、2为上通风口、3为室外排风口、4为分水器、5为玻璃盖板、6为外隔热卷帘、7为空气通道、8为集水器、9为下通风口、10为高温相变层、11为中温相变层、12为集热水管、13为低温相变层、14为内隔热卷帘、15为出水阀、16为室外进风口、17为围护结构。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0030]本发明总的构思是:以trombe墙原理为基础，采用具有多级相变点的太阳能相变储热墙替代传统重质墙体，丰富集热墙功能的同时提升墙体性能，本发明提供的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能够达到利用太阳能夏季强化室内自然通风降温、冬季供暖的功能。为了详细说明本发明的技术内容以及构造和目的，下面结合附图进行具体介绍。[0031 ]由图1可知，本发明提供的太阳能相变储热墙，由相变温度从高到低的高温相变层
10、中温相变层11和低温相变层13依此连接构成，且在高温相变层10的外侧设有可活动的外隔热卷帘6，在低温相变层13的外侧设有可活动的内隔热卷帘14。其中高温相变层10的外表面涂有黑色的吸热涂层，内部填充相变微胶囊，相变材料可以是无机相变材料、有机相变材料，相变点40 °C左右。中温相变层11内部填充相变微胶囊，相变材料可以是无机相变材料、有机相变材料，相变温度点30 °C左右。低温相变层13内部填充相变微胶囊，相变材料可以是无机相变材料、有机相变材料，相变点20 °C左右。
[0032]在