专利名称：一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑节能领域，尤其涉及一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统。
背景技术：
资源、能源和环境问题是制约我围经济和社会发展的三大考验，建筑能耗，包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等，是我国能源消耗中的重要组成部分，约占全社会总能耗的 30%，其中最主要的采暖和空调能耗占到20%。因此，建筑节能潜力巨大，对于节约能源、降低含碳和其他有害物质的排放以及实现可持续发展具有非常重要的作用。目前，国家对于建筑节能材料和节能改造技术非常重视，相继出台了一批节能法规和政策以推进建筑节能改造的实施。其中建筑有效的隔热可有效降低建筑空调负荷和空调能耗，是构建节能建筑和实施节能改造的重要组成部分。热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量。目前，在建筑工程中的主要应用范围是由热管组成的热管换热器，用于回收通风、空调系统中的余热(冷)量；由热管组成热管式散热器，成为供热系统中的散热设备；由热管组成太阳能集热器，成为太阳能空调或太阳能热水器的热源；由热管汲取地热资源，构成地热采暖系统的热源等等。但是如何应用热管技术的高导热性能，降低建筑外墙表面空气温度，减少外墙传热量，改善室内空气环境，在工程应用中仍是空白。
发明内容
本发明提供了一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，该装置将外墙干挂饰面与热管式换热器有机的结合起来，不仅能够有效降低外墙干挂饰面和墙体基层之间的空气温度，减少外墙传热量，改善室内空气环境，而且能有效地利用水循环系统带走热管式换热器吸取的空气热量，加热生活热水，在降低夏季室内空调能耗、节省建筑生活使用能耗、改善室内生活环境等方面有很大的应用前景。一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，包括依次串联连接并形成回路的保温储水箱、过滤器、循环水泵、除垢模块以及出口与保温储水箱连通且与外墙干挂饰面一体化设置的热管式换热器；所述的热管式换热器与保温储水箱之间设有止回阀；所述的保温储水箱上设有冷水进水管和热水出水管，热水出水管上设有电子温度计；所述的热管式换热器包括若干并联的热交换支路，所述的热交换支路包括进口端与除垢模块相连且出口端与止回阀相连的上集管、冷凝段穿套在上集管内的若干热管以及穿套在热管蒸发段外部的吸热翅片；所述的吸热翅片外壁面上设有温度感应器。为便于控制，可在冷水进水管上设置一个控制阀门，控制阀门一般选用市场上常见的电动闸阀。保温储水箱的大小一般需要根据实际用户用水量多少确定。过滤器的设置除去了循环水中存在的少量固体颗粒，有利于延长整个系统内设备的使用寿命，保证后续设备的正常运行；为便于清理，所述的过滤器优选为市场上常见的Y型过滤器，当需要清洗时，只要将Y型过滤器内可拆卸的滤筒取出，将杂质清理后直接将滤筒重新装入即可。循环水泵接收温度传感器的温度检测信号来控制整个回路的水循环；为便于检修可在循环水泵的两端的管路上分别设置一个电动间阀，防止循环水泵检修过程中管路漏水。热管式换热器与保温储水箱之间设有止回阀，防止保温储水箱内的水倒流至热管式换热器内，保证整个系统的正常运行。热交换支路的数量可根据实际楼层个数以及每个楼层的高度确定为提高热管式换热器的换热效率，所述的热管内充注的工质优选为无水乙醇、甲醇、蒸馏水、乙二醇或者丙酮。为便于整个热管式换热器的布置所述的热管优选为重力热管，为保证重力热管的正常运行，所述的热管的冷凝段的安装高度高于蒸发段。为便于安装，所述的热管的高度优选为20 30cm ；热管布置的数量可根据实际需要确定；热管可选用导热性较好的金属材质的管道，例如可选用铜质管道。除垢模块的设置保证整个隔热系统使用较长时间时，管道内容易形成的大量水垢能够及时清理，防止水垢的形成导致上集管的传热效率降低的发生；为保证除垢模块检修过程中本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统能够正常运行，优选的除垢模块包括串联设置的第三电动闸阀、电子除垢仪和第四电动闸阀以及与第三电动闸阀、电子除垢仪和第四电动闸阀并联设置的第五电动闸阀；正常运行状态下，第五电动闸阀处于关闭状态，当需要对电子除垢仪进行检修时，可打开第五电动闸阀，同时关闭第三和第四电动闸阀，然后将电子除垢仪取出进行检修即可。为保证每个楼层的循环水量保持均衡，可在所述的上集管与止回阀之间的管路上设置平衡阀；或者，可在所述的上集管与除垢模块之间的管路上设置平衡阀。由于春、秋、冬三季外墙温度较低，为避免低温状态下冻裂管道，降低整个隔热系统的使用寿命，可在所述的除垢模块出水端设置电动泄水闸阀；为进一步保证整个系统内的循环水都能排尽，可在所述的除垢模块与热管式换热器之间的管道上均设置一个电动泄水闸阀。为便于管道布置和安装，所述的热管式换热器安装的位置可选择在每层楼外墙高度的2/3处。本发明的有益效果体现在(1)本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统可以在降低建筑外墙干挂饰面和基墙之间的空气温度，可以有效减少室外空气传导给室内的传热量，降低夏季室内冷负荷，进而降低室内空调能耗；(2)本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统能够有效的带走建筑外墙干挂饰面和基墙之间热量，并预热生活热水，降低了建筑生活热水能耗；(3)本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统具有较好的隔热性能， 可以有效的降低空调峰值负荷，进而降低了整个城市的夏季峰值负荷，有利于城市电网的正常运行；(4)本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统将外墙干挂饰面与重力热管有机结合，一体化设置，简化了施工程序，不仅起到良好的外墙装饰效果，而且具有传统建筑隔热材料良好的隔热效果。
图1为本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统的模块连接示意图；图2为本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统构成原理图；图3为本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统应用于两层楼房的构成原理图。
具体实施例方式如图1和图2所示，一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，包括依次串联连接的冷水进水管14、保温储水箱2、Y型过滤器3、循环水泵5、除垢模块以及出口与保温储水箱2连通且与外墙干挂饰面一体化设置的热管式换热器；热管式换热器与保温储水箱2之间设有止回阀13 ；保温储水箱2上设有热水出水管17，热水出水管17上设有电子温度计16 ；热管内充注的工质可选无水乙醇、甲醇、蒸馏水、乙二醇或者丙酮。 如图2所示，冷水进水管14进口端与自来水管相连，其上设有第六电动闸阀15，用于控制保温储水箱2内冷水的进入。保温储水箱2用于储存用户的用水，可以与其他辅助电加热设备连接，以满足用户对较高温度热水的需求；保温储水箱2左侧底部设有进水口， 与冷水进水管14的出水端连通；保温储水箱2右侧有两个出水口，其中上部出水口与热水出水管17进水端连通，热水出水管17上设有电子温度计16，用于检测保温储水箱2内的水温，下部出水口与Y型过滤器3进水端相连。Y型过滤器3用于过滤循环水路中存在的杂质，保证整个系统中设备的正常运行，Y型过滤器3的出水端与第一电动闸阀4连通，第一电动闸阀4另一端与循环水泵5进水端相连，循环水泵5的出水端通过软管6与第二电动闸阀7相连，第二电动闸阀7另一端与除垢模块进水端相连。除垢模块包括串联设置的第三电动闸阀8、电子除垢仪9和第四电动闸阀10以及与第三电动闸阀8、电子除垢仪9和第四电动闸阀10并联设置的第五电动闸阀11，除垢模块出水端与热管式换热器进水端相连；正常运行状态下，第五电动闸阀11处于关闭状态，当需要对电子除垢仪9进行检修时，需要打开第五电动闸阀11，同时关闭第三电动闸阀8和第四电动闸阀10，然后将电子除垢仪9取出进行检修即可。热管式换热器包括两条并联的热交换支路，热交换支路包括进口端与除垢模块相连且出口端与止回阀13相连的上集管20、冷凝段穿套在上集管20内的若干重力热管18以及穿套在重力热管18蒸发段外部的吸热翅片19 ；吸热翅片19外壁面上设有温度感应器21 ；重力热管18的冷凝段的安装高度高于蒸发段。除垢模块与热管式换热器之间的管道上设有一个电动泄水闸阀。止回阀13的出口端与冷水进水管14靠近保温储水箱 2的管路连通。 如图3所示为本发明的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统用于一个两层别墅的构成原理图，一楼地面27与二楼地面观之间以及二楼地面观与二楼屋面四之间的外墙的高度为H，其中每层设置了两个热管式换热器，分别为一楼的第一热管式换热器 23和第二热管式换热器M以及二楼的第三热管式换热器22和第四热管式换热器1，四个热管式换热器分别并联连接；另外，除垢模块与热管式换热器之间的管道上分别设有一个第一电动泄水闸阀12和第二电动泄水闸阀30 ；二楼安装的热管式换热器与止回阀13之间的管路上设有第一平衡阀沈，一楼安装的热管式换热器与止回阀13之间的管路上设有第二平衡阀25。
本实施例中的热管式换热器安装在每层楼外墙的2ΛΗ高度部位，利用安装干挂饰面的角钢龙骨固定。具体运行过程为当温度传感器21检测室外空气温度大于保温储水箱2内水温，并且温差大于 5°C (温度差的大小也可根据实际需要调整)，循环水泵5开启，这样保温储水箱2内温度较低的水经过Y型过滤器3过滤后循环水泵5送到电子除垢仪9除垢以后分别送入到四个平行设置的热管式换热器内的上集管20内，温度较低的水在第四热管式换热器1、第三热管式换热器22、第二热管式换热器M和第一热管式换热器23吸热，温度上升，温度较高的水再经过止回阀13进入保温储水箱2，完成一个循环；其中以第四热管换热器1为例其内部运行过程为当系统启动运行后，上集管20充有冷水，重力热管18上下端存在一个温差，重力热管18也开始启动运行。吸热翅片19吸收空气的热量通过重力热管18管壁传给重力热管18内液态工质，重力热管18内液态工质受热沸腾蒸发上升到冷凝段，冷凝热通过管壁传给上集管20内冷水，冷水温度上升，水被加热。春、秋、冬三季外墙温度较低时，由自控系统关闭循环水泵5、打开第一电动泄水闸阀12和第二电动泄水闸阀30、关闭保温储水箱2自来水冷水供水管14上的第六电动闸阀 15，放空系统中的水，防止在低温状态下冻裂，系统停止运行。节能效果分析以此户两层别墅为例，夏季自来水温度18-23°C，这里按20°C折算。夏季室外气温 30-400C，考虑5°C的系统启动温差，保温储水箱水从20°C加热到35°C，升温15°C，水吸收的热量 4. 2kJ/0C . LX15°C X500L = 31500kJ(假设为 500L 水箱)。如果这些热量被普通墙体吸收或者通过窗户进入室内，就会给空调额外增加 31500kJ这么多热量(当然这里没有考虑辐射等因素影响，姑且全部按导热考虑)。如果两匹空调机(空调能效比(COP) = 3)要排除这些热量，空调需要运行31500kJX1000/ (4500WX3600) = 1.94小时。也就是说两匹空调机要额外开1. 94小时来排除这些热量，额外耗电量3度左右。另外还可以节省2到3度左右热水器的耗电量，也即夏季此两层别墅可以每天节约5到6度电。
权利要求
1.一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，包括依次串联连接并形成回路的的保温储水箱、过滤器、循环水泵、除垢模块以及出口与保温储水箱连通且与外墙干挂饰面一体化设置的热管式换热器；所述的热管式换热器与保温储水箱之间设有止回阀；所述的保温储水箱上设有冷水进水管和热水出水管，热水出水管上设有电子温度计；其特征在于 所述的热管式换热器包括若干并联的热交换支路，所述的热交换支路包括进口端与除垢模块相连且出口端与止回阀相连的上集管、冷凝段穿套在上集管内的若干热管以及穿套在热管蒸发段外部的吸热翅片；所述的吸热翅片外壁面上设有温度感应器。
2.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的热管内充注的工质为无水乙醇、甲醇、蒸馏水、乙二醇或者丙酮。
3.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的除垢模块包括串联设置的第三电动闸阀、电子除垢仪和第四电动闸阀以及与第三电动闸阀、电子除垢仪和第四电动闸阀并联设置的第五电动闸阀。
4.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的上集管与止回阀之间的管路上设有平衡阀。
5.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的除垢模块与热管式换热器之间的管道上设有电动泄水闸阀。
6.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的热管式换热器安装的位置为每层楼外墙高度的2/3处。
7.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的热管为重力热管；所述的重力热管的冷凝段的安装高度高于蒸发段。
8.根据权利要求1所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的过滤器为Y型过滤器。
9.根据权利要求1 8任一权利要求所述的热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，其特征在于，所述的热管的高度为20 30cm。
全文摘要
本发明公开了一种热管-外墙干挂饰面一体化多功能隔热系统，包括依次串联并形成回路的保温储水箱、过滤器、循环水泵、除垢模块、热管式换热器和止回阀；热管式换热器包括若干并联的热交换支路，热交换支路包括进口端与除垢模块相连且出口端与止回阀相连的上集管、冷凝段穿套在上集管内的若干热管以及穿套在热管蒸发段外部的吸热翅片；吸热翅片外壁面上设有温度感应器。本发明的多功能隔热系统将外墙干挂饰面与热管式换热器有机的结合起来，不仅能够有效减少外墙传热量，而且能有效地利用吸取的空气热量，在降低夏季室内空调能耗、节省建筑生活使用能耗、改善室内生活环境等方面有很大的应用前景。
文档编号E04F13/074GK102162292SQ201110030969
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者乔晓刚, 夏妙水, 郭卫琳 申请人:浙江建设职业技术学院, 浙江新盛建设集团有限公司