一种用于分离式热管置入式墙体的自适应调控装置的制作方法

本发明属于建筑节能控制技术领域，尤其涉及一种用于分离式热管置入式墙体的自适应调控装置。

背景技术：

在我国的总能耗中，建筑能耗占据相当大的比例，并且在不断增加。我国现在已经实施65％的建筑节能标准，并计划2020年全面实施75％的节能标准。墙体是建筑最基本的构成之一，因此也是建筑围护结构节能的重点。常规墙体构造一旦确定，其热阻基本上可看作是常数。为保证节能效果，我国现行的节能标准对各地区墙体的热阻均有一定的要求。但“墙体热阻基本不变”未必有利于节能。热管是目前所知最高效的传热元件，它可通过很小的温差传输大量热量，无需外加动力。重力热管具有优良的传热性能和单向传热特性，与墙体结合可改变常规墙体的传热能力。申请号：201110266862.5公开了一种热管植入式智能换热墙体，包括低能耗建筑物的墙体，其特征是：所述低能耗建筑物墙体的内或外保温层表面分别设有内表面换热管和外表面换热管，所述外表面换热管通过连接管与内表面换热管相连，所述换热管内置有工质。针对低能耗建筑的特性，在墙体的内外表面安装换热管，墙体内外表面换热管之间通过在墙体内的连接管连接，依靠热管内工质相变吸热和放热的特性，利用热管内工质自然重力循环实现室内与室外环境的热交换。将可再生能源与低能耗建筑有机地结合，形成新型的节能、舒适、环保的热环境系统。申请号：201410519908.3公开了一种基于热管的墙体，从墙体的外侧到内侧依次包括：外墙的吸热导热层、外墙的保温层、墙体层以及内墙的导热层，外墙的吸热导热层与内墙的导热层之间连接有重力热管，重力热管的管心线与墙体的厚度方向呈5°到45°，且重力热管靠近外墙的吸热导热层的一端要低于靠近内墙的导热层的一端。本发明还公开了一种供暖系统，包括基于热管的墙体以及供热管道，供热管道设置在基于热管的墙体的吸热导热层中，供热管道与基于热管的墙体的重力热管连接。具有安装方便、无任何动力源、易于将外界热量传入室内的优点。热管易于和墙体混凝土层牢固结合，可省去横向截面钢筋的布置。申请号201810131453.6公开了一种被动式太阳能墙体，包括带有内外抹灰层的混凝土墙体，其特征是：所述混凝土墙体的外抹灰层内设有热管蒸发段管栅、内抹灰层内设有热管冷凝段管栅，所述热管蒸发段管栅通过智能控制阀与热管冷凝段管栅连接，并构成热管置入式墙体；所述混凝土墙体的外侧设有可升降的、带反射涂层百叶栅，所述反射涂层百叶栅的外侧设有玻璃幕墙；所述热管置入式墙体与玻璃幕墙构成整体被动式太阳能墙体，墙体可以是南向、东向和西向墙体。通过在墙体的内外表面安装热管管栅和玻璃幕墙及通风结构，依靠热管内工质自然重力循环过程中相变吸放热的特性和空气的对流换热，实现室内与室外环境的热交换。现有的热管置入式墙体着重突出在冬夏季的使用，对于过渡季节并没有对该墙体加以利用，本发明将介绍一种热管置入式墙体的自适应调控装置，安装此装置的热管置入式墙体可以在全年使用。

因此，发明一种用于分离式热管置入式墙体的自适应调控装置显得非常必要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于分离式热管置入式墙体的自适应调控装置，包括智能控制阀、阀门执行器、可编程逻辑控制器及室内温度传感器，智能控制阀通过通信线缆连接阀门执行器；阀门执行器通信线缆连接可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器通信线缆连接室内温度传感器。

优选的，所述智能控制阀受阀门执行器的控制，且当热量传递方向相反时自动关闭。

优选的，智能控制阀应用于热管置入式墙体时，安装于南墙和北墙墙面上，冬季及秋冬/冬春过渡季北墙控制阀完全关闭，夏季及夏秋/春夏过渡季南墙控制阀完全关闭。

优选的，应用于热管置入式墙体时，所述阀门执行器安装于南北墙内表面，通过通信线缆接收可编程逻辑控制器的输出信号，控制智能控制阀的开启。

优选的，应用于热管置入式墙体时，所述可编程逻辑控制器安装于南北墙内表面，包括电源、cpu、输入单元、输出单元、外设接口、i/o拓展口及与外设接口相连接的编程器，通过通信线缆接受室内温度传感器所测得的数据进行限定条件下的判断，控制阀门执行器的启停。

优选的，应用于热管置入式墙体时，所述室内温度传感器安装于南北墙内表面，实时监测室内温度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过在墙体的内表面安装温度传感器来实现对室内温度的监测，进一步在可编程逻辑控制器进行判断，进一步控制阀门执行器的启停，进一步控制智能控制阀的启停。实现在过渡季节根据室内温度实时调控热管运行与否，实现更加精准的温度控制，进一步实现热管置入式墙体全年运行。当热管单元运行时，依靠热管内工质自然重力循环过程中相变吸放热的特性和空气的对流换热，实现室内与室外环境的热交换。为低能耗建筑建设推广以及提高室内环境热舒适度提供技术支持和技术储备。

附图说明

图1是自适应控制装置的结构示意图；

图2是阀门开闭的判断流程图；

图中：室内温度传感器获取室内温度，将数据实时传输至可编程逻辑控制器，经可编程逻辑控制器，与给定舒适范围进行比较，作出决策，向阀门执行器发出指令，进一步控制智能控制阀的开度，从而使室内温度回到设定范围，进入舒适状态。

图3是本发明应用于热管置入式墙体的示意图；

图中：1、墙体，2、热管冷凝段管栅，3、热管蒸发段管栅，4、连接管，5、工质，6、智能控制阀，7、阀门执行器，8、可编辑逻辑控制器，9、室内温度传感器10、保温层，11、内表面抹灰层，12、外表面抹灰层。

图4是自适应装置安装具体位置示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例：

本实施例提供带有自适应调控装置的分离式热管置入式墙体，包括带有内外抹灰层的混凝土墙体1，所述混凝土墙体的外表面抹灰层12内设有热管冷凝段管栅2，内表面抹灰层11内设有热管蒸发段管栅3，所述热管蒸发段管栅通过智能控制阀6与热管冷凝段管栅连接，并构成热管置入式墙体。所述智能控制阀连接阀门执行器7，所述阀门执行器连接可编程逻辑控制器8，所述可编程逻辑控制器连接室内温度传感器9。所述热管蒸发段管栅及热管冷凝段管栅分别由若干支毛细管构成，所述毛细管均匀分布在混凝土墙体的内外抹灰层内，热管管栅均为微管径重力热管。热管蒸发段管栅安装位置应该低于热管冷凝段管栅。

本实施例的优选方案是，所述智能控制阀通过通信线缆连接阀门执行器，所述阀门执行器通过通信线缆连接可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过通信线缆连接室内温度传感器。

以下为本发明结构进一步说明：

本发明中，混凝土墙体与重力热管结合形成热管置入式墙体。在混凝土墙体内外表面的抹灰层中，设有热管蒸发段管栅和冷凝段管栅，上述热管冷凝段及蒸发段管栅分别由若干支毛细管构成，所述毛细管均匀分布在墙体内表面或外表面抹灰层。内外表面热管管栅间通过装有智能控制阀的绝热连接管相连。墙体的蒸发段热管管栅低于冷凝段热管管栅。可编程逻辑控制器与阀门执行器连接，阀门执行器与智能控制阀连接，根据室内温度控制智能控制阀的开度。室内温度传感器与逻辑控制器连接，向可编程逻辑控制器实时传输数据。

冬季实施方案为：

在低能耗建筑物南墙内外表面安装换热管，外表面换热管的高度低于内表面换热管，通过连接管将内外表面换热热管的干管连接起来。外表面热管内工质由于太阳热辐射作用，温度升高，由液态蒸发成气态，由于重力作用上升进入内表面换热热管，在室内放热后变成液态，再回到外表面换热热管，完成一个吸热放热过程。在室内外表面间的连接管上，安装可以达到单向供热循环功能的智能控制器，实现室外向室内的单项供热循环，如果供热方向相反，自动锁闭阀门。北墙智能控制阀、南墙温度传感器及南墙可编程逻辑控制器在冬季关闭。

夏季实施方案为：

在建筑北墙内外表面安装换热管，内表面换热热管的高度低于外表面换热管，通过连接管将内外表面热管的干管连接起来。当室内温度高于室外温度时，内表面换热热管内工质温度升高，由液态蒸发成气态，由于重力作用上升进入外表面热管，向室外环境放热后变成液态，再回到内表面换热热管，完成一个吸热放热过程。如果传热方向相反，自动锁闭阀门。南墙智能控制阀、北墙温度传感器及北墙可编程逻辑控制器在夏季关闭。

春夏/夏秋过渡时节实施方案为：

经过对寒冷地区自然室温模拟，得出春夏/夏秋过渡时节白天存在室内温度低于室外温度及高于室外温度两种情况，夜间室内温度高于室外温度。当室内温度高于室外温度时，此时需要由可编程逻辑控制器对由室内温度传感器传输的数据作出判断，若室内环境温度处于舒适范围，则关闭智能控制阀，否则开启智能控制阀，此时内表面换热热管内工质温度升高，由液态蒸发成气态，由于重力作用上升进入外表面热管，向室外环境放热后变成液态，再回到内表面换热热管，完成一个吸热放热过程。南墙智能控制阀在春夏/夏秋过渡时节关闭。

秋冬/冬春过渡时节实施方案为：

经过对寒冷地区自然室温模拟，得出秋冬/冬春过渡时节全天室内温度基本上较低，但也存在少数高于舒适度区域温度的情况。此时需要由可编程逻辑控制器对由室内温度传感器传输的数据作出判断，若室内环境温度处于舒适范围，则关闭智能控制阀，否则开启智能控制阀，外表面热管内工质由于太阳热辐射作用，温度升高，由液态蒸发成气态，由于重力作用上升进入内表面换热热管，在室内放热后变成液态，再回到外表面换热热管，完成一个吸热放热过程。北墙智能控制阀在秋冬/冬春过渡时节关闭。

本发明利用了自控技术，在热管置入式墙体上加入自适应调控装置，使热管置入式墙体能够全年运行。在冬季南墙热管白天吸收太阳辐射加热墙体和室内空气，保证室内温度适宜；在夏季，当室内温度高于室外温度时，北墙热管将室内热量传出室外，保证室内温度适宜；在春夏/夏秋过渡时节，当室内温度高于室外温度时，此时需要由可编程逻辑控制器对由室内温度传感器传输的数据作出判断，若室内环境温度处于给定的舒适范围，则关闭智能控制阀，否则开启智能控制阀，此时北墙热管将室内热量传出室外，保证室内温度适宜；在秋冬/冬春过渡时节，由可编程逻辑控制器对由室内温度传感器传输的数据作出判断，若室内环境温度处于舒适范围，则关闭智能控制阀，否则开启智能控制阀，吸收太阳辐射加热墙体和室内空气，保证室内温度适宜。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。