具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用

本发明涉及建筑节能，尤其是具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用。

背景技术：

1、在建筑领域里，制冷、制热与通风系统的能耗占总能耗的很大一部分，当高湿的室外空气进入室内时，室内潜热负荷的处理对于制冷、制热与通风系统来说是一项艰巨的任务，现有的空调系统中普遍采用热湿耦合的处理方法，造成能量利用上的浪费，限制了自然冷源的利用和制冷设备效率的提高，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度满足要求，但温度过低，还需要对空气进行在热处理，使之达到送风温度的要求，造成了能源的进一步浪费与损失，我国现行相关建筑节能设计标准中通常用建筑围护结构传热系数和气密性来评价节能性，却忽略了墙体吸放湿及太阳能热利用系统对建筑能耗的影响，因此需要充分利用太阳能，及时处理湿气，从而分离潜热和显热来减少冷热负荷，达到降低建筑能耗的目的。

2、专利cn201610405307.9公开了一种适用于亚热带地区的特朗勃幕墙，包括由薄膜太阳电池组件制成的幕墙体和作为反射隔热墙的可驱动的百叶窗，所述幕墙体与百叶窗之间间隔设置，所述幕墙体与百叶窗之间的间隔为空气流道，所述百叶窗的上下分别对应设有室内上通风口及下通风口，所述上通风口处设有上挡板，所述下通风口处设有下挡板，所述幕墙体的上方设有室外通风口，该通风口处安装有风机。该幕墙具有集热功能、太阳能发电功能，又能降低热负荷，同时透光采光性好，不遮挡视野，其功能多样化，适用领域广。但是该专利不能处理室内湿气，潜热负荷较高，能耗较大。

3、专利cn202010669557.x公开了一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙系统，属于能源利用技术的领域。包括具有上气道、中间气道和下气道的集热蓄热墙，集热蓄热墙的外部设有玻璃墙，上气道和中间气道之间的玻璃墙和集热蓄热墙之间填充有吸附材料，中间气道以下的玻璃墙和集热蓄热墙之间形成空气层；中间气道的中部设有通风挡板，使中间气道能有效分隔成上流道和下流道；贯通玻璃墙的上气道、中间气道和下气道两端端口均设有挡板。玻璃墙的内表面上设有由若干太阳能电池片平铺串联构成的pv层。本发明具有夏季吸附、冬季吸附和脱附三种工作模式，通过不同的通风口挡板的组合，能够适用于多种不同的工况条件。但是该专利循环模式较为单一，除湿效果较差，能耗较大。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用，避免处理室内湿气潜热负荷较高，能耗较大，避免循环模式单一，循环效率较低。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内风循环的循环系统，所述循环系统包括玻璃层与蓄热墙形成的外通风层，蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，以及实现室内、外通风层循环和室内、内通风层循环的排风装置；所述排风装置包括将蓄热墙与吸放湿层相连通的第一上通风管、第一下通风管，以及设于吸放湿层上的上通风口、下通风口；在第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口内设有风扇，在内通风层、外通风层内设有温度传感器，还包括控制循环系统实现多个通风模式的控制器，所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温。

3、进一步，所述吸放湿层采用纸纤维素材料。

4、进一步，在冬季白天通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管和上通风口、下通风口，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内与外通风层之间流动的内外循环，所述内通风层与室内形成内循环通道，实现空气在室内与内通风层之间的内内循环，内内循环与内外循环协同作用，形成集热双循环模式。

5、进一步，在夏季夜晚通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内、外通风层之间流动的内外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，再将干燥的空气排出到室内，形成除湿自主循环，内外循环与除湿自主循环协同作用，形成除湿降温双循环模式。

6、具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内、屋外风循环的循环系统，所述循环系统包括蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，将蓄热墙与玻璃层相连通的第二通风管，以及设于吸放湿层上的下通风口；在内通风层内设有温度传感器，在第二通风管、下通风口内设有风扇，还包括控制循环系统实现夏季白天通风模式的控制器；所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，所述内通风层与室外形成外循环通道，实现空气从室内排到室外的外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，湿气随外循环排到室外，实现夏季白天除湿降温。

7、进一步，在室内设有湿度传感器，所述湿度传感器发送信号至控制器。

8、具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统在建筑体中的应用。

9、进一步，将该被动式建筑围护系统应用于建筑体的整面墙体或部分墙体。

10、进一步，将该被动式建筑围护系统应用于整个屋面或部分屋面。

11、本发明具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用的有益效果是：吸放湿层采用纸纤维素材料，利用其多孔的结构，可以自主吸附室内湿气，同时也起到了保温的作用；设置内通风层、外通风层，实现了空气的双循环，利用冬季太阳能集热来减少显热负荷，提高了室内空气的循环效率，有效降低建筑能耗；夏季白天，吸放湿层吸附室内湿气，将室内高温、湿度较大的空气，通过内通风层排到室外，除湿冷却减少显热和潜热负荷，大大降低建筑能耗；夏季夜间外通风层辐射冷却减少显热负荷，室内空气通过外通风层、室内循环，达到降温目的，同时吸放湿层自主吸附湿气，降低室内湿度，避免了直接引入室外空气，造成室内湿度上升，潜热负荷增加，建筑能耗增大。

技术特征：

1.具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，其特征在于：还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内风循环的循环系统，所述循环系统包括玻璃层与蓄热墙形成的外通风层，蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，以及实现室内、外通风层循环和室内、内通风层循环的排风装置；所述排风装置包括将蓄热墙与吸放湿层相连通的第一上通风管、第一下通风管，以及设于吸放湿层上的上通风口、下通风口；在第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口内设有风扇，在内通风层、外通风层内设有温度传感器，还包括控制循环系统实现多个通风模式的控制器，所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温。

2.根据权利要求1所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：所述吸放湿层采用纸纤维素材料。

3.根据权利要求2所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：在冬季白天通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管和上通风口、下通风口，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内与外通风层之间流动的内外循环，所述内通风层与室内形成内循环通道，实现空气在室内与内通风层之间的内内循环，内内循环与内外循环协同作用，形成集热双循环模式。

4.根据权利要求2所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：在夏季夜晚通风模式下，所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管，所述控制器控制风扇转动，所述外通风层与室内形成内外循环通道，实现空气在室内、外通风层之间流动的内外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，再将干燥的空气排出到室内，形成除湿自主循环，内外循环与除湿自主循环协同作用，形成除湿降温双循环模式。

5.具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，包括设于两墙体之间的蓄热墙，其特征在于：还包括设于蓄热墙外侧的玻璃层，设于蓄热墙内侧的用于吸附湿气、放出湿气的吸放湿层，还包括实现屋内、屋外风循环的循环系统，所述循环系统包括蓄热墙与吸放湿层形成的内通风层，将蓄热墙与玻璃层相连通的第二通风管，以及设于吸放湿层上的下通风口；在内通风层内设有温度传感器，在第二通风管、下通风口内设有风扇，还包括控制循环系统实现夏季白天通风模式的控制器；所述温度传感器发送信号至控制器，所述控制器发送信号至风扇，控制风扇运行，所述内通风层与室外形成外循环通道，实现空气从室内排到室外的外循环，同时吸放湿层自主将室内湿气吸附进内通风层，湿气随外循环排到室外，实现夏季白天除湿降温。

6.根据权利要求1-5任一项所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统，其特征在于：在室内设有湿度传感器，所述湿度传感器发送信号至控制器。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统在建筑体中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将该被动式建筑围护系统应用于建筑体的整面墙体或部分墙体。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将该被动式建筑围护系统应用于整个屋面或部分屋面。

技术总结
本发明公开了具有除湿、冷却与集热功能的被动式建筑围护系统及应用，包括蓄热墙，玻璃层，吸放湿层，循环系统，以及控制循环系统的控制器；所述循环系统包括外通风层，内通风层，以及排风装置；所述排风装置包括第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口、第二通风管，在第一上通风管、第一下通风管、上通风口、下通风口、第二通风管内设置有风扇，风扇通过控制器控制，开启冬、夏季通风模式，实现冬季加湿集热与夏季除湿降温，采用本发明的系统可以实现空气的多循环，自助吸附室内湿气，降低室内潜热负荷及显热负荷，降低能耗。

技术研发人员：马青松
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13