CN212673537U - 一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，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。本实用新型具有夏季吸附、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。

Description

一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***
技术领域
本实用新型属于能源利用技术的领域，具体涉及太阳能集热和发电以及室内除湿净化的应用。
背景技术
建筑能耗作为中国社会总能耗的重要组成部分，随着人们对室内条件方面有了更高的要求，进而导致建筑能耗的持续增加，预计到2020年中国建筑能耗所占比例将达到社会总能耗的30%左右。在建筑中人们可以对可再生能源进行充分利用，进而对建筑能耗比例进行降低，促进建筑节能目标的实现。面对能源逐渐紧缺的严峻现实,利用可再生能源减缓传统能源消耗越来越受到重视。
太阳能是一种丰富且洁净的可再生能源,以多种形式被利用在建筑中。太阳能光电技术主要用于产电、照明、电器使用等方面；光热技术主要是用来生产热水、采暖、制冷、通风。太阳墙结构—Trombe墙具有显著的绿色节能优势,可使采暖季的建筑供暖能耗降低20%左右。传统的Trombe墙的工作原理为室内冷空气在热虹吸的作用下通过下通风口进入空气夹层被加热后回到室内用于室内冬季采暖，冬季夜间热量主要通过集热蓄热墙体向室内供暖。虽然经过国内外学者数十年的研究，对传统Trombe墙功能进行了许多改进和扩充，但仍然存在一些缺点，第一，Trombe墙对室内空气处理功能仍然很单一，只能用于室内采暖和通风，但没有实现对室内空气湿度及清洁度的改善；第二，Trombe墙在夏季情况下，闷晒的空气流道层严重增加室内冷负荷。如申请号201821263560.6，公布了一种新型高效光伏光热集热墙体，在内外墙上下设有通风口，将光伏电池集成在内墙外侧，利用中间的空气流道对电池进行降温，具有结构简单的优势，但其功能单一，只能进行集热与发电的应用，且只关注于发电效率的提升难以满足人们对于建筑环境的需求。
实用新型内容
为了实现既能满足室内采暖和通风的要求，又能实现对室内空气湿度及清洁度的改善，本实用新型提供一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***。
一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***包括集热蓄热墙5，集热蓄热墙5的顶部设有连通室内的上气道，集热蓄热墙5的中部设有连通室内的中间气道，集热蓄热墙5的底部设有连通室内的下气道；所述上气道的内端口设上室内挡板8，所述中气道的内端口设中室内挡板12，所述下气道的内端口设下室内挡板9，改进在于：
所述集热蓄热墙5的外部设有玻璃墙1，上气道、中间气道和下气道分别贯通玻璃墙1；
上气道和中间气道之间的玻璃墙1和集热蓄热墙5之间填充有吸附材料3，吸附材料3的吸附再生温度为50℃-60℃；
中间气道以下的玻璃墙1和集热蓄热墙5之间形成空气层4，空气层4的横截面不小于集热蓄热墙5墙体的横截面；中间气道的中部设有通风挡板13，使中间空气层4能有效分隔成上流道和下流道；
所述玻璃墙1的内表面上设有PV层2，PV层2为由若干太阳能电池片平铺串联构成；
贯通玻璃墙1的上气道的外端口上设有上室外挡板6，贯通玻璃墙1的下气道的外端口上设有下室外挡板7，贯通玻璃墙1的中部气道的外端口上设有上下对开的对开挡板；
设T1为空气层温度、T2为吸附材料温度、T3为室内温度、T4为室外温度、Tcr为吸附材料吸附再生温度；
当T4>T3，且T1<Tcr时，进入夏季吸附工作模式，中间气道被对开挡板与通风挡板13分隔成上流道和下流道，上流道中，室内空气流经吸附材料3进行室内空气的净化除湿，下流道中，室外空气的循环流动可以起到对PV层2和集热蓄热墙5的冷却效果，有效提升发电效率以及降低室内冷负荷；
当T4<T3，且T1<Tcr时，进入冬季吸附工作模式，玻璃墙1上所有挡板处于关闭状态，上室内挡板8与下室内挡板9处于打开状态，室内冷空气从空气层4下部被加热，接着流经吸附材料3进行室内空气的除湿净化，随后重新进入室内，形成循环，过程中PV层2能有效利用太阳能进行发电；
当T1>Tcr时，***进入脱附工作模式，室内的上室内挡板8、中室内挡板12和下室内挡板9关上，上气道、中间气道和下气道处于关闭状态，上室外挡板6与下室外挡板7处于打开状态，室外空气从空气层4下部进入，被加热的室外空气流经吸附材料3，带走吸附材料3中的水蒸气以及气态污染物，实现了吸附材料3的再生，过程中PV层2能有效利用太阳能进行发电。
进一步限定的技术方案如下：
玻璃墙1的玻璃为全波段高透硼硅酸盐玻璃，其在100 nm - 400 nm的紫外光波段透过率83%，其他波段透过率>90%。
所述吸附材料3为硅胶或活性炭纤维，能有效吸附室内空气中含有的水蒸气及甲醛等有机污染物。
所述空气层4厚度为0.1-0.2m；所述集热蓄热墙5厚度为0.24-0.36m。
所述对开挡板由对开上挡板10和对开下挡板11组成。
集热蓄热墙5上的上气道、中间气道、下气道和贯通玻璃墙1的上气道、中间气道、下气道的位置相同，且大小相同。
所述空气层4中、吸附材料3中、室内以及室外均设置有相应的温度传感器。
本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
1、在传统集热蓄热墙（Trombe墙）中增设有吸附模块，通过太阳加热夹道空气产生的热虹吸作用使室内空气流过吸附模块，由于吸附模块为硅胶或活性碳纤维，能有效除去室内空气中的水蒸气和甲醛等有机室内污染物；由挡板开关的闭合状态来控制其不同的工作模式，当吸附模块达到吸附饱和或吸附量达到一定比例时，切换模式为脱附模式，能利用太阳能将吸附模块加热至再生温度时，能有效实现吸附模块再生，避免传统吸附材料需要定期更换所带来的不便。
2、通过对空气流道的重新设计，通过不同的通风口挡板组合，能够实现不同的功能，上部空气流道可用于室内空气的除湿净化，下部流道具有冷却PV电池层提高发电效率的作用，通过不同功能的结合，使得其能够适用于多种不同的工况条件。
3、在空气层、吸附模块、室内以及室外等4个地方中设置温度传感器，通过增设的温度传感器的反馈数据来选择不同的工作模式，当温度达到吸附剂的再生温度时，可通过温度传感器反馈的信息自动控制挡板开关从而有效实现不同模式的自动切换，实现***的智能化控制，减少人为操作带来的不便；
4、将空气层从中间隔开一分为二，能在实现吸附净化功能的同时，保留Trombe墙传统的集热功能，同时能利用空气流动给PV层降温，提高PV层的发电效率。
综上所述，本实用新型所述的一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙（光伏Trombe墙）***拓宽了传统Trombe墙的功能及应用范围，具有极大的市场经济价值。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型所述***夏季吸附工作模式；
图3为本实用新型所述***冬季吸附工作模式；
图4为本实用新型所述***脱附工作模式。
上图中序号：玻璃墙1、PV层2、吸附材料3、空气层4、集热蓄热墙5、上室外挡板6、下室外挡板7、上室内挡板8、下室内挡板9、对开上挡板10、对开下挡板11、中室内挡板12、通风挡板13。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。
实施例1
参见图1，一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***包括集热蓄热墙5，集热蓄热墙5的顶部开设有连通室内的上气道，集热蓄热墙5的中部开设有连通室内的中间气道，集热蓄热墙5的底部开设有连通室内的下气道。上气道的内端口安装着上室内挡板8，中气道的内端口安装有中室内挡板12，下气道的内端口安装有下室内挡板9。
集热蓄热墙5的外部安装有玻璃墙1，上气道、中间气道和下气道分别贯通玻璃墙1。集热蓄热墙5上的上气道、中间气道、下气道和贯通玻璃墙1的上气道、中间气道、下气道的位置相同，且大小相同。
玻璃墙1的玻璃为全波段高透硼硅酸盐玻璃，其在100 nm - 400 nm的紫外光波段透过率83%，其他波段透过率>90%。
上气道和中间气道之间的玻璃墙1和集热蓄热墙5之间填充有吸附材料3，吸附材料3的吸附再生温度为50℃-60℃。吸附材料3为活性炭纤维，能有效吸附室内空气中含有的水蒸气及甲醛等有机污染物。
中间气道以下的玻璃墙1和集热蓄热墙5之间形成空气层4，空气层4的横截面不小于集热蓄热墙5墙体的横截面；空气层4的厚度为0.18m；所述集热蓄热墙5厚度为0.30m。中间气道的中部安装有通风挡板13，使中间空气层4能有效分隔形成上流道和下流道。
玻璃墙1的内表面上安装有PV层2，PV层2为由若干太阳能电池片平铺串联构成。
贯通玻璃墙1的上气道的外端口上安装有上室外挡板6，贯通玻璃墙1的下气道的外端口上安装有下室外挡板7，贯通玻璃墙1的中部气道的外端口上安装有上下对开的对开挡板；对开挡板由对开上挡板10和对开下挡板11组成。
在空气层4中、吸附材料3中、室内以及室外均安装有相应的温度传感器。
本实用新型的工作原理详细说明如下：
设T1为空气层温度、T2为吸附材料温度、T3为室内温度、T4为室外温度、Tcr为吸附材料吸附再生温度。
参见图2，当T4>T3，且T1<Tcr时，进入夏季吸附模式，此时上室内挡板8、下室外挡板7和对开下挡板11打开，下室内挡板9、上室外挡板6和对开上挡板10关闭，中室内挡板12处于打开状态，通风挡板13将将空气层4的上端分割形成上流道和下流道。室内空气通过室内中间气道进入吸附材料3中，将室内空气中的水蒸气和气态有机污染物（如甲醛、苯等）由吸附材料3吸附，净化后的干燥空气通过室内上通风口回到室内；同时，室外空气通过室外下气道进入空气层4，对玻璃墙1的墙体和PV层2起到降温作用，有效增加PV层2的发电功率及减少室内冷负荷，被加热后的空气经后经室外中间气道回到室外，能有效防止增加室内冷负荷；另外，在整个过程中，***中PV层2能有效利用太阳能进行发电。
参见图3，当T4<T3，且T1<Tcr时，进入冬季吸附模式，此时，室内的上室内挡板8、下室内挡板9打开，玻璃墙1上其它挡板均处于关闭状态，而通风挡板13和中室内挡板12均处于垂直于地面位置上，集热蓄热墙5上的中间气道关闭。室内空气经室内的下气道依此经过空气层4、吸附材料3，室内冷空气在空气层4中被加热，接着室内空气中水蒸气和气态有机污染物（如甲醛、苯等）被吸附于吸附材料3上，被加热的干净空气通过室内的上气道回到室内；另外，在整个过程中，***中PV层2能有效利用太阳能进行发电。
参见图4，当T1>Tcr时，***进入脱附模式，此时室外的上室外挡板6、下室外挡板7打开，室内的上室内挡板8、下室内挡板9及室外对开上挡板10、对开下挡板11关闭，而通风挡板13和中室内挡板12均处于垂直于地面位置上，集热蓄热墙5上的中间气道关闭。室外空气经过下气道依此进入空气层4和吸附材料3，经过空气层4加热的热空气再进入吸附材料3时能有效带走吸附材料3中吸附的水蒸气和气态有机污染物（如甲醛、苯等），实现吸附材料的再生，最后经过上气道排出室外。另外，在整个过程中，***中PV层2能有效利用太阳能进行发电。

Claims (7)

1.一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，包括集热蓄热墙（5），集热蓄热墙（5）的顶部设有连通室内的上气道，集热蓄热墙（5）的中部设有连通室内的中间气道，集热蓄热墙（5）的底部设有连通室内的下气道；所述上气道的内端口设上室内挡板（8），所述中气道的内端口设中室内挡板（12），所述下气道的内端口设下室内挡板（9），其特征在于：
所述集热蓄热墙（5）的外部设有玻璃墙（1），上气道、中间气道和下气道分别贯通玻璃墙（1）；
上气道和中间气道之间的玻璃墙（1）和集热蓄热墙（5）之间填充有吸附材料（3），吸附材料（3）的吸附再生温度为50℃-60℃；
中间气道以下的玻璃墙（1）和集热蓄热墙（5）之间形成空气层（4），空气层（4）的横截面不小于集热蓄热墙（5）墙体的横截面；中间气道的中部设有通风挡板（13），使中间空气层（4）能有效分隔成上流道和下流道；
所述玻璃墙（1）的内表面上设有PV层（2），PV层（2）为由若干太阳能电池片平铺串联构成；
贯通玻璃墙（1）的上气道的外端口上设有上室外挡板（6），贯通玻璃墙（1）的下气道的外端口上设有下室外挡板（7），贯通玻璃墙（1）的中部气道的外端口上设有上下对开的对开挡板；
设T1为空气层温度、T2为吸附材料温度、T3为室内温度、T4为室外温度、Tcr为吸附材料吸附再生温度；
当T4>T3，且T1<Tcr时，进入夏季吸附工作模式，中间气道被对开挡板与通风挡板（13）分隔成上流道和下流道，上流道中，室内空气流经吸附材料（3）进行室内空气的净化除湿，下流道中，室外空气的循环流动起到对PV层（2）和集热蓄热墙（5）的冷却效果；
当T4<T3，且T1<Tcr时，进入冬季吸附工作模式，玻璃墙（1）上所有挡板处于关闭状态，上室内挡板（8）与下室内挡板（9）处于打开状态，室内冷空气从空气层（4）下部被加热，接着流经吸附材料（3）除湿净化，重新进入室内，形成循环，过程中PV层（2）能有效利用太阳能进行发电；
当T1>Tcr时，***进入脱附工作模式，气道上位于室内的挡板均关，上气道、中间气道和下气道处于关闭状态，上室外挡板（6）与下室外挡板（7）处于打开状态，室外空气从空气层（4）下部进入，被加热并流经吸附材料（3），带走吸附材料（3）中的水蒸气以及气态污染物，实现了吸附材料（3）的再生，过程中PV层（2）能有效利用太阳能进行发电。
2.根据权利要求1所述一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，其特征在于：玻璃墙（1）的玻璃为全波段高透硼硅酸盐玻璃，其在100 nm - 400 nm的紫外光波段透过率83%，其他波段透过率>90%。
3.根据权利要求1所述一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，其特征在于：所述吸附材料（3）为硅胶或活性炭纤维，能有效吸附室内空气中含有的水蒸气及甲醛等有机污染物。
4.根据权利要求1所述一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，其特征在于：所述空气层（4）厚度为0.1-0.2m；所述集热蓄热墙（5）厚度为0.24-0.36m。
5.根据权利要求1所述一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，其特征在于：所述对开挡板由对开上挡板（10）和对开下挡板（11）组成。
6.根据权利要求1所述一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，其特征在于：集热蓄热墙（5）上的上气道、中间气道、下气道和贯通玻璃墙（1）的上气道、中间气道、下气道的位置相同，且大小相同。
7.根据权利要求1所述一种自调节的带除湿净化功能的光伏集热蓄热墙***，其特征在于：所述空气层（4）中、吸附材料（3）中、室内以及室外均设置有相应的温度传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114110867A (zh) * 2021-11-16 2022-03-01 青岛海信日立空调***有限公司 一种空气调节装置

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