一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造的制作方法

本发明属于建筑节能技术领域，尤其涉及一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造。

背景技术：

受温度因素影响，我国大部分地区在冬季都需要通过保温设备进行取暖。由于传统的采暖及空调制冷消耗大量煤电资源，并造成严重的空气污染，随着近些年来国家对节能减排工作的快速推进和建筑节能事业的迅猛发展，更多的新节能方式逐渐进入人们的生活。其中建筑节能是我国节能工作的重点之一，而外墙外保温已成为建筑节能的主产品。

目前我国的建筑节能大体分三种形式：

第一，通过降低围护结构的传热系数，如加厚保温材料或采用空气复合保温层等常规保温材料，从而达到建筑节能效果。但是以上常规节能方式，均没有解决室内能量向外耗散及外门窗空气渗透的问题，该部分耗能占采暖制冷总耗能的80%以上。

第二，采用太阳能、地源热泵等自然能源来减少常规能源使用，这种节能方式初投资大，回收周期长，设备使用寿命短，实际上节能效果并不突出。

第三，采用保温性能更强的绝热材料，不消耗煤炭、石油、电力等常规能源的零能耗建筑，将建筑能源需求转向太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等自然能源。但这种零耗能建筑造价昂贵，没有广泛的适用性。

以上几种建筑节能结构并不能做到室内空气与室外空气绝热，室内仍然需要采暖及空调制冷。而发明人发现，市面上也不存在成熟的节能绝热外墙结构。

技术实现要素：

本发明提供了一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造，以解决现有建筑墙体节能以及保温方式效果不好的问题。

本发明节能原理如下：

（1）首先，控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造节能构造，包括低传热系数透光外封闭构造、控温封闭空气层及内封闭构造；通过控制封闭空气层温度，使之与室内温度保持一致，则室内空气与封闭空气层不发生热传递，从而维持室内温度恒定，相当于达到了室内空气与室外空气绝热的效果。

（2）其次，重视太阳能辐射得热对封闭空气层的影响。冬天由于密闭空气层的控温主要是控温装置提升空气层的温度，因此外界的太阳辐射得热有利于减少控温装置的耗能。夏天由于密闭空气层的控温主要是控温装置降低空气层的温度，外界太阳辐射得热增加了控温装置的耗能，因此本发明合理设置通风设施，使空气流动带走空气层内多余的热量。

为解决上述技术问题，基于上述节能原理，本发明采用了如下技术方案：

一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造，包括由外封闭构造、控温封闭空气层及内封闭构造构成的多层复合结构，其中：

所述外封闭构造由低传热系数透光材料构成；所述内封闭构造由墙体构成；所述控温封闭空气层为所述外封闭构造与所述内封闭构造中间封闭形成的空气层；

所述外封闭构造上设置有与所述控温封闭空气层连通的可控风孔；

所述控温封闭空气层内设置有调节层内温度的控温装置。

进一步的，所述可控风孔包括可控通风孔和可控补风孔；更进一步的，所述可控通风孔位于外封闭构造上部，所述可控补风孔位于外封闭构造下部。

进一步的，所述外封闭构造为真空玻璃、透光膜或者中空玻璃。

进一步的，所述控温封闭空气层优选厚度为10cm-100cm；当然根据实际情况计算，也可以相应增加或者减小厚度。

进一步的，所述内封闭构造为砌块墙体、预制墙板或玻璃幕墙。

本发明的控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造与现有的建筑保温外墙相比，具有以下显著优点：

1、因为空气层体积小，封闭好，控制封闭空气层温度和室内空气温度一致只需较低成本，就能实现室内空气与室外空气绝热，达到节能60%以上，易于实现及推广。

2、冬季白天可利用太阳照射得热，减少控温能耗。夏季可开启通风设备通过可控风孔加快空气流动,降低室内温度。

3、因为封闭空气层能够均匀覆盖到各个房间，所以可以使室内各房间冷热均匀。

4、由于可操作性强，能广泛用于公建、住宅等各类新建建筑及老旧建筑节能改造。

本发明使室内空气与室外空气绝热，并通过控制封闭空气层温度，达到室内保温的目的；同时，重视太阳能辐射得热对封闭空气层的影响，比如冬天由于密闭空气层的控温主要是控温装置提升空气层的温度，因此外界的太阳辐射得热有利于减少控温装置的耗能；夏天由于密闭空气层的控温主要是控温装置降低空气层的温度，外界太阳辐射得热增加了控温装置的耗能，因此本发明合理设置通风设施，使空气流动带走空气层内多余的热量。本发明构造简单，实用性强，可实现取消室内的采暖及空调制冷，能够广泛用于各类新建建筑及老旧建筑节能改造，具有较强的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的夏季工作原理图；

图3为本发明的冬季工作原理图；

图中：1、外封闭构造，2、控温封闭空气层，3、内封闭构造，4、控温装置，5、地面保温层，6、屋面保温层，7、可控通风孔，8、可控补风孔。

具体实施方式

本发明提供了一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造，该种控温空气层阻断式绝热节能外墙构造使室内空气与室外空气绝热，并通过控制封闭空气层温度，达到室内保温的目的，下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造，包括：外封闭构造1、控温封闭空气层2及内封闭构造3。外封闭构造1由低传热系数透光材料构成，比如真空玻璃，但不限于真空玻璃。外封闭构造1上设置有可控通风孔7与可控补风孔8，其中可控通风孔位7于外封闭构造1的上部，可控补风孔8位于外封闭构造1下部。控温封闭空气层2为外封闭构造1与内封闭构造3中间封闭形成的空气层，控温封闭空气层2的厚度为10cm-50cm，其上设置有控温装置4。内封闭构造3包括但也不限于砌块墙体、预制墙板或玻璃幕墙。

本发明由外封闭构造1、控温封闭空气层2及内封闭构造3共同组成，控温封闭空气层2内部设置有控温装置4，通过控温装置4调整控温封闭空气层2内部的温度，使之与室内温度保持一致，则室内空气与封闭空气层不发生热传递，从而维持室内温度恒定，相当于达到了室内空气与室外空气绝热的效果。外封闭构造1由低传热系数透光材料构成，不易与外部形成热交换，减少热量损失，同时不影响房屋日常照明。

图3为本发明的冬季工作原理图，冬季室外温度较低，通风口关闭，需要控温装置4主动加热温度，使控温封闭空气层2与室内温度保持一致，同时冬天由于密闭空气层2的控温装置4主要是控温装置提升空气层的温度，因此外界的太阳辐射得热有利于减少控温装置的耗能。

图2为本发明的夏季工作原理图，夏季室外温度高于室内温度，需要控温装置4主动降低温度，外界太阳辐射得热增加了控温装置的耗能，因此通过开启可控通风孔7与可控补风孔8，使空气流动带走空气层内多余的热量，进一步控制温度，保证室内温度稳定。

现以某地区为例，本发明与集中采暖及空调制冷分别进行经济对比分析。

样本房间参数：房间面积：10m×10m；层高：3m；

外封闭构造（南、北）面积：m=60㎡；

外封闭构造传热系数：k=0.8w/（㎡•k）。

控温装置能效比以常规空调考虑，能效比3.5；设备电费0.55元/（kw•h）；

冬季采暖时长为120天，夏季制冷时长100天。

冬季采暖计算参数：室外计算温度t1=-7℃；室内（控温封闭空气层）设计温度t2=18℃；控温设备一天需开启时间h=16h（白天可利用太阳辐射得热，加热封闭空气层温度达到设计温度，按8h太阳辐射计算）；

夏季制冷计算参数：空调室外计算温度t3=35℃（封闭空气层受太阳照射得热对计算结果有影响，照射得热温度t3′=45℃，太阳照射时间8h）；室内（封闭空气层）设计温度t4=26℃。

冬季比较：

本发明封闭空气层冬季热负荷：

q=km(t2-t1)=0.8×60×（18+7）=1200w。

冬季一天的耗电量:

qh/3.5=1200w×16h/3.5=5.49kw•h。

运用本发明该户冬季费用：

5.49kw•h×0.55元/（kw•h）×120天=362.34元。

考虑实际与理论计算差距，将能耗扩大50%

则实际费用为362.34元×（1+50%）=543.51元

目前集中供暖成本35元/m2，该户冬季需缴采暖费用为35元/m2×100m2=3500元.

相比可节省2956.49元。

节省百分比达2956.49÷3500×100%=84.5%

夏季比较：

本发明白天太阳照射8h内的小时冷负荷为：

q1=km(t3′-t4)=0.8×60×（45-26）=912w。

其余16h内的小时冷负荷为：

q2=km(t3-t4)=0.8×60×（35-26）=432w。

一天耗电量为（8h×q1+16h×q2）÷3.5=4.06kw•h

本发明夏季该户需缴费为：

4.06kw•h×0.55元/（kw•h）×100天=223.3元。

考虑实际与理论计算差距，将能耗扩大50%

则实际费用为223.3元×（1+50%）=334.95元

而若该户采用空调制冷，空调厂家推荐选型标准200w/㎡，则该户需要选择20kw制冷量的空调，同样按空调能耗比3.5考虑，按该户每天仅开启8h小时计算

一日空调使用耗电量为20kw÷3.5×8h=45.68kw•h。

则该户夏季空调使用费用为：

45.68kw•h×0.55元/（kw•h）×100天=2512.4元。

相比可节省2512.4-334.95=2177.45元。

节省百分比达2177.45÷2512.4×100%=86.7%

通过比较，本发明明显比集中采暖及空调制冷的节能效果更好，本使用新型弥补现有技术不足的同时，达到了更经济实用的效果，并且单体住宅户数越多，经济效果越明显。

本发明提供了一种控温空气层阻断式绝热超低能耗外墙构造，该种控温空气层阻断式绝热节能外墙构造针对现有技术存在的不足，提供一种使室内空气与室外空气绝热，更节能、更经济的外墙节能构造。且构造简单，实用性强，与现有保温外墙相比，有比较大的创新，具有较强的推广应用价值，可以广泛应用于各种建筑的外墙保温改造。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。