CN110925915A - 一种主动适应性节能外墙及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动适应性节能外墙及方法，其技术方案为：包括墙体和安装于墙体外保温层内的毛细管网，毛细管网的顶部和底部分别连接毛细总管；顶部的毛细总管一端与第一室内管道相连，另一端连接第一室外管道；底部的毛细总管一端通过第一轴流风机与第二室内管道相连，另一端通过第二轴流风机与第二室外管道相连；第一室内管道、第一室外管道、第二室内管道、第二室外管道均安装阀门；还包括分别用于监测室内温度、室外温度、毛细管网温度的温度感应设备，温度感应设备发送信号至中央控制***处理，中央控制***控制第一轴流风机、第二轴流风机及阀门动作。本发明能够根据室内外环境温度、墙体内部温度自主改变墙体物性，达到节能的目的。

Description

一种主动适应性节能外墙及方法
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种主动适应性节能外墙及方法。
背景技术
建筑节能要求外墙具有良好的保温隔热性能，对于寒冷严寒地区的外墙，通常需要添加保温层才可以满足需求。发明人发现，传统的建筑外墙在施工完毕之后，其保温隔热性能难以进行调整，难以适应多变的外部环境。例如在夏季，当太阳辐射照射于建筑外墙之上时，墙体会大量吸收并储存热量，并将其传递进室内，显著增加建筑内冷负荷；在冬季，无太阳辐射时，外墙会吸收室内热量，并将其传递至室外，显著增加建筑热负荷。如果建筑外墙以考虑保温为主，则其具有较大的热惰性与热存储能力，虽然可以减少室内外环境之间冷热量的传递，但在夏季将大量吸收太阳辐射并进行存储；在冬季将大量吸收室内的热量并进行存储，增加建筑后续运行时间内的冷负荷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种主动适应性节能外墙及方法，能够根据室内外环境温度、墙体内部温度自主改变墙体物性，达到节能的目的。
本发明采用下述技术方案：
一种主动适应性节能外墙，包括墙体和安装于墙体外保温层内的毛细管网，所述毛细管网的顶部和底部分别连接毛细总管；
顶部的毛细总管一端与第一室内管道相连，另一端连接第一室外管道；底部的毛细总管一端通过第一轴流风机与第二室内管道相连，另一端通过第二轴流风机与第二室外管道相连；第一室内管道、第一室外管道、第二室内管道、第二室外管道均安装阀门；
还包括分别用于监测室内温度、室外温度、毛细管网温度的温度感应设备，所述温度感应设备发送信号至中央控制***处理，所述中央控制***控制第一轴流风机、第二轴流风机及阀门动作。
进一步的，所述第一室外管道通过管道转换接口与毛细总管相连，且第一室外管道端部安装风帽外气口。
进一步的，所述第一室内管道通过管道转换接口与毛细总管相连。
进一步的，所述第二室内管道通过管道转换接口与毛细总管相连，第一轴流风机安装于管道转换接口靠近第二室内管道一侧。
进一步的，所述第二室外管道通过管道转换接口与毛细总管相连，第二轴流风机安装于管道转换接口靠近第二室外管道一侧；所述第二室外管道端部安装风帽外气口。
进一步的，所述第一轴流风机、第二轴流风机的为双向轴流风机。
进一步的，所述温度感应设备为温度传感器。
进一步的，所述毛细管网、毛细总管与墙体外保温层内部的空隙由聚合物砂浆填充。
进一步的，所述阀门安装防尘网。
一种主动适应性节能外墙的控制方法，通过温度传感器实时监测室内温度T1、毛细管网温度T2、室外温度T3，并分别发送信号至中央控制***，中央控制***将不同情况下监测温度与室内控制温度To比较，并输出相应的控制信号；中央控制***根据控制信号控制第一轴流风机、第二轴流风机及各阀门的运行，使室内温度达到适宜温度To。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过温度传感器实时监测外墙内外环境及内部温度，并根据监测结果计算并输出控制信号，控制外墙内部毛细管换热器中空气流动状态，达到夏季减少热量进入，冬季阻止热量散出的目的；本发明可根据环境温度分布改变外墙自身物性，实现环境的自主适应，从而达到节能保温效果，可以广泛应用于各种公共以及民用建筑物；
(2)本发明的主要使用材料为毛细管网，其本身具有一定的保温节能效果，与其它材料相比造价较低，保温性能好、施工难度低；且本发明置于墙体外保温层内，其空隙由聚合物砂浆进行填充，阻水性好，进一步提高了保温层节能保温效果；当毛细管内为真空状态时，墙体的防火性增强；
(3)本发明的各阀门分别安装防尘网，能够防止灰尘、垃圾等进入毛细管网内部，发生堵塞，影响装置运行。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一的主视图；
图3为本发明实施例一的1-1模式温度图；
图4为本发明实施例一的1-2模式温度图；
图5为本发明实施例一的1-3模式温度图；
图6为本发明实施例一的1-4模式温度图；
图7为本发明实施例一的模式温度图；
其中，1、毛细管网，2、毛细总管，3.1、第一轴流风机，3.2、第二轴流风机，4、管道转换接口，5.1、第一阀门，5.2、第二阀门，5.3、第三阀门，5.4、第四阀门，6、防尘网，7、风帽外气口，8.1、第一温度传感器，8.2、第二温度传感器，8.3、第三温度传感器，9、中央控制***。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在保温隔热性能难以进行调整、难以适应多变的外部环境的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种主动适应性节能外墙及方法。
实施例一：
下面结合附图1-图7对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：
本实施例提供了一种主动适应性节能外墙，包括墙体、毛细管网1、毛细总管2、第一室内管道、第一室外管道、第二室内管道、第二室外管道、温度感应设备和中央控制***9，毛细管网1置于墙体外保温层内，所述毛细管网1有多根，且沿竖直方向间隔设置；毛细管网1的顶部和底部分别通过毛细总管2相连。
顶部的毛细总管2一端通过管道转换接口4与第一室内管道相连，第一室内管道穿过墙体延伸至室内。所述第一室内管道上安装第三阀门5.3，且第三阀门5.3安装防尘网6。顶部的毛细总管2另一端通过管道转换接口4与第一室外管道相连，第一室外管道穿过墙体外保护层延伸至室外。第一室外管道上安装第一阀门5.1，第一阀门5.1安装防尘网6；且第一室外管道位于室外的一端安装风帽外气口7。
底部的毛细总管2一端通过管道转换接口4与第二室内管道相连，第二室内管道穿过墙体延伸至室内。所述第二室内管道上安装第四阀门5.4，且第四阀门5.4安装防尘网6；第二室内管道靠近管道转换接口4一端安装第一轴流风机3.1。
底部的毛细总管2另一端通过管道转换接口4与第二室外管道相连，第二室外管道穿过墙体外保护层延伸至室外。第二室外管道上安装第二阀门5.2，第二阀门5.2安装防尘网6；且第二室外管道位于室外的一端安装风帽外气口7；第二室外管道靠近管道转换接口4一端安装第二轴流风机3.2。在本实施例中，第一轴流风机3.1和第二轴流风机3.2为双向轴流风机。
第一阀门5.1、第二阀门5.2、第三阀门5.3和第四阀门5.4分别连接中央控制***9。所述温度感应设备包括安装于室内的第一温度传感器8.1、安装于毛细管网1上的第二温度传感器8.2、安装于室外的第三温度传感器8.3，且第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3分别连接中央控制***9。第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3发送信号至中央控制***9处理，通过中央控制***9控制第一轴流风机3.1、第二轴流风机3.2及第一阀门5.1、第二阀门5.2、第三阀门5.3和第四阀门5.4动作。
进一步的，毛细管网1安装与基层墙体外部，由专用粘贴胶粘贴并由聚合物砂浆进行填充，保持保温层墙面平整，进一步安装防水层、防裂层、饰面层。毛细总管2顶部室外换气口与顶部室内换气口应置于建筑物顶部等位置较高处，底部室外进气口置于建筑物底部，可以使气体从换气口通过，维持室内温度在适宜温度，极大程度了减少了能量的损失。
本实施例节能外墙的控制方法为：
通过第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3实时监测室内温度T1、毛细管网温度T2、室外温度T3，并分别发送信号至中央控制***9，中央控制***9将不同情况下监测温度与室内控制温度To比较，并输出相应的控制信号；中央控制***9根据控制信号控制第一轴流风机3.1、第二轴流风机3.2及各阀门的运行，使室内温度达到适宜温度To。
具体的，本实施例的运行模式包括模式1-1室内外换热对室内降温、模式1-2室内外换热对室内升温、模式1-3室内与毛细管网换热对室内升温、模式1-4毛细管网1与室外换热降低墙体温度、模式1-5毛细管网1真空保温五种工作状态。
(1)模式1-1：
如图3所示，若T1>T2>To>T3；T1>To>T2>T3；T2>T1>To>T3；
第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3向中央控制***9发送信号所表示的温度状态为以上三种时，中央控制***9控制第一轴流风机3.1关闭，第二轴流风机3.2打开，第一阀门5.1关闭，第二阀门5.2打开，第三阀门5.3打开，第四阀门5.4关闭，第二轴流风机3.2把室外温度较低的气体输送到室内顶部，冷空气温度低，密度大，在室内冷空气向下运动，使室内温度T1降低到适宜温度To。
(2)模式1-2：
如图4所示，若T1<T2<To<T3；T1<To<T2<T3；
第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3向中央控制***9发送信号所表示的温度状态为以上两种时，中央控制***9控制第一轴流风机3.1开启，第二轴流风机3.2关闭，第一阀门5.1打开，第二阀门5.2关闭，第三阀门5.3关闭，第四阀门5.4打开，第一轴流风机3.1把室外温度较高的气体输送到室内底部，热空气温度高、密度小，在室内热空气向上运动，使室内温度T1升高到适宜温度To。
(3)模式1-3：
如图5所示，若T1<T3<To<T2；T1<T3<T2<To；
第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3向中央控制***9发送信号所表示的温度状态为以上两种时，中央控制***9控制第一轴流风机3.1开启，第二轴流风机3.2关闭，第一阀门5.1关闭，第二阀门5.2关闭，第三阀门5.3打开，第四阀门5.4打开，第一轴流风机3.1把室内顶部温度较低的气体输通过毛细管网1，吸收毛细管网1中的能量温度升高，温度升高后的气体从室内底部返回室内，热空气温度高、密度小，在室内热空气向上运动，使室内温度T1升高到适宜温度To。
(4)模式1-4：
如图6所示，若T3<T1<To<T2；
第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3向中央控制***9发送信号所表示的温度状态为以上一种时，中央控制***9控制第一轴流风机3.1关闭，第二轴流风机3.2开启，第一阀门5.1打开，第二阀门5.2打开，第三阀门5.3关闭，第四阀门5.4关闭，第二轴流风机3.2把毛细管网温度较高的气体输通过毛细管网1，输送到室外，与室外温度较低的气体进行换热，从而降低墙体温度。
(5)模式1-5：
如图7所示，若To>T1>T2>T3；To>T2>T1>T3；T2>T3>T1>To；T3>T2>T1>To；
第一温度传感器8.1、第二温度传感器8.2和第三温度传感器8.3向中央控制***9发送信号所表示的温度状态为以上四种时，中央控制***9控制第一轴流风机3.1开启，第二轴流风机3.2开启，第一阀门5.1关闭，第二阀门5.2打开，第三阀门5.3关闭，第四阀门5.4打开，第一轴流风机3.1和第二轴流风机3.2分别把毛细管网1内气体排出，风机工作3分钟后，毛细管网1内气体几乎被排尽，中央控制***9控制第一轴流风机3.1关闭，第二轴流风机3.2关闭，第二阀门5.2关闭，第四阀门5.4关闭，使毛细管网1内部保持真空状态，减少室内能量的损失。
本实施例可根据环境温度分布改变外墙自身物性，实现环境的自主适应，从而达到节能保温效果，运行时包括室内外换热对室内降温、室内外换热对室内升温、室内与毛细管网换热升高室温、毛细管网与室外换热降低墙体温度、毛细管网真空保温等工作状态，可以广泛应用于各种公共以及民用建筑物。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主动适应性节能外墙，其特征在于，包括墙体和安装于墙体外保温层内的毛细管网，所述毛细管网的顶部和底部分别连接毛细总管；
顶部的毛细总管一端与第一室内管道相连，另一端连接第一室外管道；底部的毛细总管一端通过第一轴流风机与第二室内管道相连，另一端通过第二轴流风机与第二室外管道相连；第一室内管道、第一室外管道、第二室内管道、第二室外管道均安装阀门；
还包括分别用于监测室内温度、室外温度、毛细管网温度的温度感应设备，所述温度感应设备发送信号至中央控制***处理，所述中央控制***控制第一轴流风机、第二轴流风机及阀门动作。
2.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述第一室外管道通过管道转换接口与毛细总管相连，且第一室外管道端部安装风帽外气口。
3.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述第一室内管道通过管道转换接口与毛细总管相连。
4.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述第二室内管道通过管道转换接口与毛细总管相连，第一轴流风机安装于管道转换接口靠近第二室内管道一侧。
5.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述第二室外管道通过管道转换接口与毛细总管相连，第二轴流风机安装于管道转换接口靠近第二室外管道一侧；所述第二室外管道端部安装风帽外气口。
6.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述第一轴流风机、第二轴流风机的为双向轴流风机。
7.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述温度感应设备为温度传感器。
8.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述毛细管网、毛细总管与墙体外保温层内部的空隙由聚合物砂浆填充。
9.根据权利要求1所述的一种主动适应性节能外墙，其特征在于，所述阀门安装防尘网。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种主动适应性节能外墙的控制方法，其特征在于，通过温度传感器实时监测室内温度T1、毛细管网温度T2、室外温度T3，并分别发送信号至中央控制***，中央控制***将不同情况下监测温度与室内控制温度To比较，并输出相应的控制信号；中央控制***根据控制信号控制第一轴流风机、第二轴流风机及各阀门的运行，使室内温度达到适宜温度To。
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