一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统

1.本发明涉及一种室温控制设备，具体是一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统。


背景技术：

2.近年来，随着人们生活水平的提高，为了通过空调使室内空气始终处于最舒适的温度区间，建筑能耗的占比越来越高。建筑的高能耗，不仅给能源供应带来了巨大压力，同时也带来了更多的污染排放问题，因此推进建筑节能减排刻不容缓。
3.同时，在开启空调控制室内温度的时候，多数人都会紧闭门窗，这严重影响室内空气的流通，导致室内空气浑浊不堪，影响室内人员健康。
4.现有技术中，cn 105569213 b公开了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，能够克服传统集热墙的缺点，具有蓄热能力强，功能多样，操作简单，且不消耗能源的优点，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，具有良好的应用前景。但其对墙体的朝向有限制，仅在南墙使用时效果最佳，且无法实现夏季制冷。此外，传统的太阳能相变通风墙的通风方式采用混合通风，舒适性低，空气品质差，节能性差。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统，可以充分利用和高效储存太阳能，在尽可能减少耗电的情况下，使室内全年保持在最舒适的温度，同时通过置换通风达到保持室内空气清新的目的，实现建筑的节能减排以及室内空气品质的改善。
6.为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统，包括风口、回风口、排风口、供风口、热量交换空腔、外墙墙体、调节阀一和水箱，外墙面保温层、墙体以及内表面砂浆组成外墙墙体，若干个外墙墙体组成房间，相变板一和相变板二通过支架连接，热量交换空腔位于相变板一和相变板二之间，相变板二紧贴外墙墙体内侧，房间顶部通过隔板隔离出顶空腔，顶空腔通过风口与热量交换空腔联通，热量交换空腔贴合的外墙墙体开通孔安装新风进风口，与热量交换空腔相对贴合的外墙墙体开通孔安装排风口，且排风口和顶空腔相连，顶空腔下部开通孔安装回风口；外墙面保温层、墙体以及内表面砂浆组成外墙墙体作为房间的外墙墙体用于隔绝内外温度，形成室内空间，为设备控制室内温度创造基本条件，室内空气经由回风口进入顶空腔，在顶空腔中的室内空气分别按照供暖或者供热需求通过排风口和风口分流至室外和热量交换空腔，进入热量交换空腔的空气按照供暖或者供热需求混合从新风进风口进入的空气，在供风口供风风机的作用下进入室内，从而形成置换通风；同时，借助相变板一和相变板二进行相变储能，在白天太阳能充足时通过相变板一和相变板二积蓄能量，并在夜间释放，使设备可以实现移峰填谷，长效稳定供暖供热。
7.热量交换空腔内部通过支架安装辐射毛细管，辐射毛细管的排水口通过管路依次串联地热弯管、调节阀一、水箱、循环水泵、太阳能光热一体机组和调节阀二，并最终连接至辐射毛细管的进水口，进水口之间设有由换热管支架固定的换热盘管，形成水系统循环；水箱中的水在循环水泵的作用下进入太阳能光热一体机组，太阳能光热一体机组开启制热或者制冷模式，将水处理后通过调节阀二和进水口进入换热盘管，换热盘管中水的热量通过辐射散播至热量或者冷量交换空腔中并被相变板一和相变板二吸收，从而完成热量或者冷量交换，进而完成热量或者冷量的储存。
8.优选的，为了使设备可以有效控制室内风的流动，所述的新风进风口、风口、回风口和排风口均配备电动百叶风口、风管和回止阀。
9.优选的，为了进一步提升设备对室内温度的感知能力，所述的新风进风口、风口、回风口和排风口均配备温度感应器。
10.优选的，为了使设备可以及时控制进入室内的空气流量的同时，有效感知空气温度，所述的供风口配备电动百叶风口以及温度感应器。
11.优选的，所述的相变板一和相变板二内填充有机或无机相变材料，相变板一相变材料的相变温度为23至28℃；相变板二相变材料的相变温度为28至32℃。
12.优选的，所述的相变板一和相变板二之间的热量交换空腔厚度为150至200mm。
13.优选的，为了防止辐射毛细管表面产生冷凝水造成霉点，所述的热量交换空腔底部设有排水管道及电磁阀。
14.优选的，为了方便后续维护，所述的相变板一下部表面开矩形通孔安装维护板。
15.优选的，地热弯管铺设在房间底面，所述的热量交换空腔相对贴合的外墙墙体表面垂直于地面间隔安装两个以上的温度感应器，通过地热弯管作为冬季相变板一和相变板二的补充，有效保证冬季整体供热可靠；同时借助温度感应器提升设备对室内温度的控制能力。
16.借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
17.(1)该系统需求的热水温度比传统空调低，而冷水温度比传统空调的冷水温度高，这就为充分利用太阳能等可再生能源创造了条件，节能降耗。
18.(3)相变板蓄热蓄冷，避免了太阳能的不稳定性，实现了全天候的供冷供暖需求。
19.(4)该系统采用低温差送风，通过低速送风有效降低了设备运行时的噪音，室内舒适性好。
20.(5)供暖实现自下而上的供暖方式，适合人体脚暖头凉的健身理论，且避免了传统空调冬季供暖效果不佳的弊端，舒适性和供暖效果均比传统空调好；
21.(6)该发明可实现夏季制冷、冬季制热的同时，改善室内空气品质；而过渡季节则可充分利用室外舒适空气改善室内环境。
22.(7)该发明不局限于某一面墙，适用于除北墙以外的所有墙体，可以根据需要将太阳能光热一体机组安装在房顶、南墙、东墙或者西墙之类可以被阳光照射的位置，可以有效使用多层楼、平房高层楼等等建筑，适用范围广。
附图说明
23.图1是一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统的结构示意图；
24.图2是图1中的辐射毛细管的结构示意图；
25.图中：1、新风进风口，2、风口，3、回风口，4、排风口，5、供风口，6、相变板一，7、辐射毛细管，701、排水口，702、换热盘管，703、换热管支架，704、进水口，8、相变板二，9、热量交换空腔，10、外墙墙体，11、调节阀一，12、水箱，13、循环水泵，14、太阳能光热一体机组，15、调节阀二，16、顶空腔，17、温度感应器，18、地热弯管。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步说明。
27.如图1所示，本一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统，包括风口2、回风口3、排风口4、供风口5、辐射毛细管7、热量交换空腔9、外墙墙体10、调节阀一11和水箱12，外墙面保温层、墙体以及内表面砂浆组成外墙墙体10，若干个外墙墙体10组成房间，相变板一6和相变板二8通过支架连接，热量交换空腔9位于相变板一6和相变板二8之间；相变板二8紧贴外墙墙体10内侧；房间顶部通过隔板隔离出顶空腔16，顶空腔16通过风口2与热量交换空腔9联通，热量交换空腔9贴合的外墙墙体10开通孔安装新风进风口1，与热量交换空腔9相对贴合的外墙墙体10开通孔安装排风口4，且排风口4和顶空腔16相连，顶空腔16下部开通孔安装回风口3。
28.外墙面保温层、墙体以及内表面砂浆组成外墙墙体10作为房间的外墙墙体用于隔绝内外温度，形成室内空间，为设备控制室内温度创造基本条件，通过对新风进风口1、风口2、回风口3、排风口4和供风口5的开合进行控制，使室内空气经由回风口3进入顶空腔16，在顶空腔16中的室内空气分别按照供暖或者供冷需求通过排风口4和风口2分流至室外和热量交换空腔9，进入热量交换空腔9的空气按照供暖或者供冷需求进行加温或者降温后，混合新风进风口1进入的空气，在供风口5供风风机的作用下进入室内，从而形成置换通风；同时，借助相变板一6和相变板二8进行相变储能，在白天太阳能充足时通过相变板一6和相变板二8积蓄能量，并在夜间释放，使设备可以实现移峰填谷，长效稳定供暖供热。
29.如图1和图2所示，热量交换空腔9内部通过支架安装辐射毛细管7，辐射毛细管7的排水口701通过管路依次串联地热弯管18、调节阀一11、水箱12、循环水泵13、太阳能光热一体机组14和调节阀二15，并最终连接至辐射毛细管7的进水口704，进水口704之间设有由换热管支架703固定的换热盘管702，形成水系统循环；水箱12中的水在循环水泵13的作用下进入太阳能光热一体机组14，太阳能光热一体机组14开启制热或者制冷模式，将水处理后通过调节阀二15和进水口704进入换热盘管702，换热盘管702中水的热量通过辐射散播至热量或者冷量交换空腔9中并被相变板一6和相变板二8吸收，从而完成热量或者冷量交换，进而完成热量或者冷量的储存。
30.通过太阳能光热一体机组14及其附属循环设备，可以在日照充足时为房间提供温度调节服务的同时，为相变板一6和相变板二8充能，便于相变板一6和相变板二8在没有日照时为热量交换空腔9提供冷量或者热量。
31.为了使设备可以有效控制室内风的流动，所述的新风进风口1、风口2、回风口3和排风口4均配备电动百叶风口、风管和回止阀。
32.为了进一步提升设备对室内温度的感知能力，所述的新风进风口1、风口2、回风口3和排风口4均配备温度感应器。
33.为了使设备可以及时控制进入室内的空气流量的同时，有效感知空气温度，所述的供风口5配备电动百叶风口以及温度感应器。
34.优选的，所述的相变板一6和相变板二8内填充有机或无机相变材料，相变板一(6)相变材料的相变温度为23至28℃；相变板二8相变材料的相变温度为28至32℃。
35.优选的，所述的相变板一6和相变板二8之间的热量交换空腔9厚度为150至200mm。
36.为了防止辐射毛细管7表面产生冷凝水造成霉点，所述的热量交换空腔9底部设有排水管道及电磁阀。
37.为了方便后续维护，所述的相变板一6下部表面开矩形通孔安装维护板。
38.优选的，地热弯管18铺设在房间底面，所述的热量交换空腔9相对贴合的外墙墙体10表面垂直于地面间隔安装两个以上的温度感应器17，通过地热弯管18作为冬季相变板一6和相变板二8的补充，有效保证冬季整体供热可靠；同时借助温度感应器17提升设备对室内温度的控制能力。
39.使用时将一种太阳能相变储能置换通风供冷供热系统安装，并接通电源设备即可投入使用。
40.有益效果：通过合理的通风规划和水系统循环作为冷量和热量循环介质，以及相变板一6和相变板二8的有效储能，可以实现通过太阳能对相变板蓄热蓄冷，避免了太阳能的不稳定性，实现了全天候的供冷供暖需求；采用低温差送风，室内舒适性好；低风速送风，噪音低；实现夏季制冷、冬季制热的同时，改善室内空气品质；而过渡季节则可充分利用室外舒适空气改善室内环境。
41.本发明在使用时，具体工作如下：
42.夏季夜间置换通风模式：太阳能光热一体机组14关闭，开启夜间置换通风模式。新风进风口1、回风口3、排风口4和供风口5开启，新风进风口1、回风口3和排风口4的电动百叶风口均开至最大。夜间室外冷风通过新风进风口1进入热量交换空腔9，充分利用夜间自然风冷量的同时，吸收相变层相变板一6和相变板二8所释放的冷量；冷空气通过供风口5送入房间，实现夏季夜间近零能耗供冷，同时，改善空气品质。
43.夏季白天供冷模式下水系统循环流程：太阳能光热一体机组14开启制冷模式，机组产生的冷水通过调节阀二15，进入辐射毛细管7，冷却热量交换空腔9内的空气，同时多余的冷量储存在相变板一6和相变板二8中；从辐射毛细管流出的冷水，通过地热弯管18和调节阀一11进入水箱12，通过循环水泵13，循环回到太阳能光热一体机组14，完成循环。
44.夏季白天供冷模式下通风系统循环流程：新风进风口1、风口2、回风口3和供风口5开启，其中，新风进风口1和风口2的电动百叶风口按照新风和回风量的比例开启。室外新风通过新风进风口1进入热量交换空腔9；回风通过回风口3进入顶空腔16，流经风口2后，进入热量交换空腔9；回风与新风在热量交换空腔9内混合后，穿越辐射毛细管7，吸收冷量；然后由供风口5送入房间；低速的冷空气在房间底部形成空气湖，随后流向热源(人或设备)形成热气流以烟羽的形式向上流动，并在室内的上部空间形成滞留层。从滞留层将室内的余热和污染物排出。实现低风速、低紊流度、小温差供冷和节能的同时，工作区舒适性好，空气品质好。
45.过渡季节置换通风模式：太阳能光热一体机组14关闭，开启夜间置换通风模式。新风进风口1、回风口3、排风口4和供风口5开启，新风进风口1、回风口3和排风口4的电动百叶
风口均开至最大。室外新鲜空气通过新风进风口1进入热量交换空腔9，通过供风口5送入房间，充分利用室外舒适的新鲜空气，改善室内空气品质。
46.冬季白天供暖模式下水系统循环流程：太阳能光热一体机组14开启制热模式，机组产生的热水通过调节阀二15，进入辐射毛细管7，加热热量交换空腔9内的空气，同时多余的热量储存在相变板一6和相变板二8中；从辐射毛细管7流出的热水，通过地热弯管18和调节阀一11，进入水箱12，通过循环水泵13，循环回到太阳能光热一体机组14，完成循环。
47.冬季白天供暖模式下通风系统循环流程：新风进风口1、风口2、回风口3和供风口5开启，其中，新风进风口1和风口2的电动百叶风口按照新风和回风量的比例开启。室外新风通过新风进风口1进入热量交换空腔9；回风通过回风口3进入顶空腔16，流经风口2后，进入热量交换空腔9；回风与新风在热量交换空腔9内混合后，穿越辐射毛细管7，吸收热量；然后由供风口5送入房间。热空气从底部送入房间，避免了常规空调送风口在上，热空气难以送到工作区的弊端。供暖效果好。且保证了冬季新鲜空气的进入，室内空气品质好。
48.冬季夜间供暖模式下通风系统循环流程：太阳能光热一体机组14关闭，开启风口2、回风口3和供风口5开启，电动百叶风口均开至最大。室内回风通过回风口3进入顶空腔16，流经风口2后，进入热量交换空腔9，吸收相变板一6和相变板二8所释放的热量后由供风口5送入房间。充分利用相变层的储放热特性，实现冬季夜间近零能耗供暖。