CN111535437B - 一种低能耗相变建筑舒适健康*** - Google Patents

一种低能耗相变建筑舒适健康*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低能耗相变建筑舒适健康***，安装在建筑主体上，包括：冷热一体新风机、相变温控末端和气候控制***；所述建筑主体上开设有第一进气口，所述第一进气口连通室内外；所述相变温控末端相变点根据气候区调制；所述气候控制***控制所述冷热一体新风机的启停。本发明提供了一种低能耗相变建筑舒适健康***，可以解决空调舒适方案带来的耗能和健康问题和相变温控方案不能保证全年舒适温度的问题。相对空调方案本方案具有环保、舒适、维护运行成本低相对空调***节能率高达40‑90％。相对传统的相变温控方本***控温更可靠，可满足全年舒适的需求。

Description

一种低能耗相变建筑舒适健康***
技术领域
本发明涉及建筑暖通技术领域，更具体的说是涉及一种低能耗相变建筑舒适健康***。
背景技术
人有90％以上的时间在室内度过，一个舒适健康的室内环境对我们非常重要。目前的室内舒适解决方案主要是依靠空调***。空调***主要依靠压缩机来实现制冷剂的相变来实现换热这一过程伴随着大量的能源消耗和碳排放。
随着科学技术的快速发展，能源逐渐成为人类赖以生存的基础，但是能源的供应与需求都有较强的时间性，为了提高能源利用效率、保护环境、解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用，电力的“移峰填谷”，废热回收利用以及建筑与空调的节能中，相变蓄热技术已正成为世界范围内研究的热点。
国外对于相变材料的研究要追溯到20世纪60年代。当时，美国宇航和太空总署(NASA)为了保护宇宙飞船内的精密仪器和宇航员不受外界剧烈变化的温度的影响，开始重视对相变材料的研究工作。此后，美国空军(USAF)、海军(NAVY)、能源部(DOE)、农业部(DOA)和美国国家基金(NSF)陆续多次资助该方面的研究项目。特别受80年代能源危机的影响，相变储热(LTES)的基础理论和应用技术研究在发达国家(如美国、加拿大、日本、德国等)迅速崛起并得到不断发展。
目前相变材料在建筑中的应用停留在与建筑围护结构的复合的层面上。国内外已经由一些项目将相变材料用于建筑围护结构(室内地板、墙体、天花板，相变材料玻璃等)。相变材料通过与室内环境进行热量交换，使室内保持人体感觉较为舒适的温度。
但是，现有技术中存在的以下问题：
问题1：空调舒适方案带来的能源与健康的问题
目前的室内舒适解决方案主要是依靠空调***。空调***主要依靠压缩机来实现制冷剂的相变来实现换热这一过程伴随着大量的能源消耗和碳排放。并长期长期处在空调环境中而出现头晕、头痛、食欲不振、上呼吸道感染、关节酸痛健康问题。中央空调可能能造成靠空气传播的空气传播的病毒在室内的交叉感染。
问题2：相变舒适方案不能保证全年舒适的问题
相变材料是一种新型的建筑材料，当材料吸收外界环境热量到24℃时，开始从固态转变到液态，相变熔化的过程中，材料吸收并储存大量的潜热；当材料冷却至24℃时，储存的热量开始散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量也称为“相变潜热”。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。将相变相变材料与建筑围护结构复合可以稳定室内温度。但是仅靠相变材料与建筑围护结构的复合并不能保证建筑全年温度在人体舒适区内。例如在夏天如果相变材料白天蓄的热能不能在夜间完全释放可能会造成热量累积，影响室内舒适度，增加空调负荷。冬天如果连续经历连续低温天气相变材料白天不能吸收足够的热能，室内的温度也不能足以稳定在人体舒适温度内。
因此，如何提供一种可以解决空调舒适方案带来的耗能、健康和相变温控方案不能保证全年舒适温度的舒适健康***是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低能耗相变建筑舒适健康***，可以解决空调舒适方案带来的耗能和健康问题和相变温控方案不能保证全年舒适温度的问题。相对空调方案本方案具有环保、舒适、维护运行成本低相对空调***节能率高达40-90％。相对传统的相变温控方本***控温更可靠，可满足全年舒适的需求。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低能耗相变建筑舒适健康***，安装在建筑主体上，包括：冷热一体新风机、相变温控末端和气候控制***；所述建筑主体上开设有第一进气口，所述第一进气口连通室内外；所述相变温控末端相变点根据气候区调制；所述气候控制***控制所述冷热一体新风机的启停。
优选的，在上述的一种低能耗相变建筑舒适健康***中，所述气候控制***包括：温度传感器、二氧化碳传感器和显示及控制器；所述温度传感器至少包括三个；分别是第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器，分别监控室内、室外和相变温控末端的温度；所述温度传感器和所述二氧化碳传感器均与所述显示及控制器连接；所述二氧化碳传感器监测室内二氧化碳的浓度。
优选的，在上述的一种低能耗相变建筑舒适健康***中，所述显示与控制器显示一周天气预报、节能量、相变温控末端温度、二氧化碳浓度，并控制所述冷热一体新风机的启停。
优选的，在上述的一种低能耗相变建筑舒适健康***中，所述温度传感器和所述二氧化碳传感器均与所述显示及控制器通过有线或无线的方式连接。
优选的，在上述的一种低能耗相变建筑舒适健康***中，所述相变温控末端包括但不限于：相变墙体、相变吊顶、相变家具、相变地板。
优选的，在上述的一种低能耗相变建筑舒适健康***中，还包括云端平台；所述云端平台与所述显示及控制器连接，所述云端平台获取天气数据；手机端或***平台通过所述云端平台对所述冷热一体新风机进行控制。
优选的，在上述的一种低能耗相变建筑舒适健康***中，还包括冷热一体板；所述冷热一体板由上到下依次是LDPE盖板制冷集热百叶、一体板主体；所述一体板主体上设置有第二进气口和保温气管；所述保温气管与所述第一进气口连通；所述直流风机的出风口与所述保温气管连通。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种低能耗相变建筑舒适健康***，将建筑维护结构控温(被动式)和机械暖通***(主动式)结合起来的建筑方案，可以解决空调舒适方案带来的耗能和健康问题和相变温控方案不能保证全年舒适温度的问题。相对空调方案本方案具有环保、舒适、维护运行成本低相对空调***节能率高达40-90％。相对传统的相变温控方本***控温更可靠，可满足全年舒适的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图；
图2附图为本发明的冷热一体板的结构示意图；
图3附图为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种低能耗相变建筑舒适健康***，可以解决空调舒适方案带来的耗能和健康问题和相变温控方案不能保证全年舒适温度的问题。相对空调方案本方案具有环保、舒适、维护运行成本低相对空调***节能率高达40-90％。相对传统的相变温控方本***控温更可靠，可满足全年舒适的需求。
实施例1：
一种低能耗相变建筑舒适健康***，安装在建筑主体1上，其特征在于，包括：冷热一体新风机2、相变温控末端3和气候控制***4；建筑主体1上开设有第一进气口5，第一进气口5连通室内外；相变温控末端3相变点根据气候区调制；气候控制***4控制冷热一体新风机2的启停。
为了进一步优化上述技术方案，气候控制***4包括：温度传感器、二氧化碳传感器和显示及控制器；温度传感器至少包括三个；分别是第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器，分别监控室内、室外和相变温控末端3的温度；温度传感器和二氧化碳传感器均与显示及控制器连接；二氧化碳传感器监测室内二氧化碳的浓度。
为了进一步优化上述技术方案，显示与控制器显示一周天气预报、节能量、相变温控末端3的温度、二氧化碳浓度，并控制冷热一体新风机2的启停。
为了进一步优化上述技术方案，温度传感器和二氧化碳传感器均与显示及控制器通过有线或无线的方式连接。
为了进一步优化上述技术方案，相变温控末端3包括但不限于：相变墙体、相变吊顶、相变家具、相变地板。
进一步，相变材料可以选择于生活环境的相变材料，相变温度在18℃～30℃，相变焓值在90kJ/kg～250kJ/kg；如包括石蜡、脂肪酸、无机水合盐。相变点可根据气候区进行调制，得到最佳的节能效果。一是针对温度长期偏高或长期偏低的地区，不适宜使用相变温度与环境温度相差较大的相变材料；而在高海拔地区或早晚温差较大的地区，更适合采用相变材料。二是针对四季分明的地区，可采用两种熔点的相变材料，以加热主导的气候适合采用低熔点相变材料，以冷却主导的气候适合采用高熔点的相变材料。三是针对一年四季气候变化不大的地区，适合采用相变温度为20℃～26℃左右的相变材料，缓解室内波动，提高环境舒适度。
为了进一步优化上述技术方案，还包括云端平台；云端平台与显示及控制器连接，云端平台获取天气数据；手机端或***平台通过云端平台对冷热一体新风机2进行控制。
实施例2：
一种低能耗相变建筑舒适健康***，安装在建筑主体1上，其特征在于，包括：冷热一体新风机2、相变温控末端3和气候控制***4；建筑主体1上开设有第一进气口5，第一进气口5连通室内外；相变温控末端3相变点根据气候区调制；气候控制***4控制冷热一体新风机2的启停。
为了进一步优化上述技术方案，气候控制***4包括：温度传感器、二氧化碳传感器和显示及控制器；温度传感器至少包括三个；分别是第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器，分别监控室内、室外和相变温控末端3的温度；温度传感器和二氧化碳传感器均与显示及控制器连接；二氧化碳传感器监测室内二氧化碳的浓度。
为了进一步优化上述技术方案，显示与控制器显示一周天气预报、节能量、相变温控末端3温度、二氧化碳浓度，并控制冷热一体新风机2的启停。
为了进一步优化上述技术方案，温度传感器和二氧化碳传感器均与显示及控制器通过有线或无线的方式连接。
为了进一步优化上述技术方案，相变温控末端3包括但不限于：相变墙体、相变吊顶、相变家具、相变地板。
为了进一步优化上述技术方案，还包括云端平台；云端平台与显示及控制器连接，云端平台获取天气数据；手机端或***平台通过云端平台对冷热一体新风机2进行控制。
为了进一步优化上述技术方案，还包括冷热一体板6；冷热一体板6由上到下依次是LDPE盖板61、制冷集热百叶62、一体板主体63；一体板主体63上设置有第二进气口65和保温气管66；保温气管66与第一进气口5连通；直流风机64的出风口与保温气管66连通。
制冷集热百叶：
基材：不锈钢；
集热面：不锈钢表面附有黑镍涂层。黑镍涂层的吸收比α可达0.93～0.96，热发射比ε为0.08～0.15，α/ε接近6～12，其吸收性能较好。为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性，可采用中间涂层(如Ni，Cu，Cd)或双层镍涂层。集热面可以使穿过百叶底下的空气加热到60℃；
集冷面：8-13微米波段高发射率白色辐射制冷涂料，锐钛矿型Ti02、金红石型Ti02分别与A1203粉末按照不同的配比组合、并以硅酸钠为粘结剂来制备一种具有良好光谱选择性的辐射制冷涂料。发射率高达0.91可将通过百叶底下的空气降温达6℃；
透明LDPE盖板：阻隔空气对流造成的热量或冷量流失；
直流风机64：低能耗直流风机64，向室内输送；
第二进气口65：空气过滤网防止蚊虫、过滤空气；
***由低能耗耗冷热补偿低能耗冷热一体新风机、冷热一体吸收板相变控温末端、气候控制***构成各项部分功能及设计要点见表1低能耗建筑舒适健康***设计要点说明。***工作模式及控制要点详见表2。
表1、低能耗建筑舒适健康***设计要点说明
Figure GDA0003819822840000081
Figure GDA0003819822840000091
表2***工作模式及控制要点
Figure GDA0003819822840000092
Figure GDA0003819822840000101
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种低能耗相变建筑舒适健康***，安装在建筑主体上，其特征在于，包括：冷热一体新风机、相变温控末端、冷热一体板和气候控制***；所述建筑主体上开设有第一进气口，所述第一进气口连通室内外；所述相变温控末端相变点根据气候区调制；所述气候控制***控制所述冷热一体新风机的启停；所述冷热一体板由上到下依次是LDPE盖板、制冷集热百叶、一体板主体；所述一体板主体上设置有第二进气口和保温气管；所述保温气管与所述第一进气口连通；直流风机的出风口与所述保温气管连通；***工作模式及控制要点为：
Figure FDA0003819822830000021
2.根据权利要求1所述的一种低能耗相变建筑舒适健康***，其特征在于，所述气候控制***包括：温度传感器、二氧化碳传感器和显示及控制器；所述温度传感器至少包括三个；分别是第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器，分别监控室内、室外和相变温控末端的温度；所述温度传感器和所述二氧化碳传感器均与所述显示及控制器连接；所述二氧化碳传感器监测室内二氧化碳的浓度。
3.根据权利要求2所述的一种低能耗相变建筑舒适健康***，其特征在于，所述显示与控制器显示一周天气预报、节能量、相变温控末端温度、二氧化碳浓度，并控制所述冷热一体新风机的启停。
4.根据权利要求2所述的一种低能耗相变建筑舒适健康***，其特征在于，所述温度传感器和所述二氧化碳传感器均与所述显示及控制器通过有线或无线的方式连接。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗相变建筑舒适健康***，其特征在于，所述相变温控末端包括但不限于：相变墙体、相变吊顶、相变家具、相变地板。
6.根据权利要求2所述的一种低能耗相变建筑舒适健康***，其特征在于，还包括云端平台；所述云端平台与所述显示及控制器连接，所述云端平台获取天气数据；手机端或***平台通过所述云端平台对所述冷热一体新风机进行控制。
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