一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统

文档序号:129844 发布日期:2021-10-22 浏览:43次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统 (Intelligent regulation type heat collecting wall system based on climate response ) 是由 李超 彭可文 杨勋 曹权华 于 2021-07-15 设计创作,主要内容包括:本发明涉及建筑技术领域,特别涉及一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统,墙体上下部形成有第一通风口及第二通风口,玻璃盖板安装于墙体外侧,玻璃盖板上下部形成有第三通风口及第四通风口,墙体外侧面铺设绝热板,绝热板外侧面贴附吸热板,绝热板与玻璃盖板之间形成空气通道,空气通道的两侧面对称设置一级导流板,二级导流板设置于空气通道的外侧。夏季利用太阳辐射热诱导室内通风、利用室外自然冷风通风降温、强化阴雨天集热墙系统与室外空气的换热,最大程度的利用自然空气冷源,克服传统集热墙夏季无法有效使用甚至在室内热量向室外传导过程中产生不利应用的缺点,达到高效利用自然空气冷源和太阳能的目的。(The invention relates to the technical field of buildings, in particular to an intelligent regulation type heat collection wall system based on climate response. The solar radiant heat is utilized to induce indoor ventilation in summer, outdoor natural cold air is utilized to ventilate and cool, heat exchange between a heat collection wall system and outdoor air in rainy days is enhanced, a natural air cold source is utilized to the maximum extent, the defect that the traditional heat collection wall cannot be effectively used in summer and even has unfavorable application in the process of transmitting indoor heat to the outdoor is overcome, and the purpose of efficiently utilizing the natural air cold source and solar energy is achieved.)

一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统

技术领域

本发明涉及建筑技术领域,特别涉及一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统。

背景技术

被动建筑技术是减少建筑能耗,营造舒适室内环境的重要措施。集热墙系统做为一种典型的被动建筑节能技术,通过吸收太阳辐射热,制造烟囱效应,诱导室内被动通风,理论上既可以用于建筑室内环境的加热采暖也可以用于建筑室内环境的通风降温。

目前建筑上采用的集热墙系统主要用于冬季寒冷气候的采暖,在夏季炎热的气候条件下则难以真正达到通风降温的目的,这主要由于集热墙系统的结构特点对气候环境的适应性差所导致。集热墙也称为特朗伯墙,通常由玻璃盖板、吸热板、空气通道与普通墙体构成,在玻璃盖板、吸热板和普通墙体的上下部分均开设有通风口。冬季,关闭室外侧上下通风口,打开室内侧上下通风口,通过吸热板吸收太阳辐射热升温对流传热,诱导室内冷空气进入空气通道内加热并循环,提升室内空气温度。夏季,关闭室外侧下通风口和室内侧上通风口,打开室外侧上通风口和室内侧下通风口,通过吸热板吸收太阳辐射热升温对流传热,诱导室内空气经空气通道和室外侧上通风口流出室外,同时在室内形成负压诱导室外空气经门窗流出室内,进而达到室内通风降温的目的。但夏季使用时由于室外环境温度高,集热墙系统利用温差制造烟囱效应驱动室内空气流动通风的能力非常有限,且有可能导致多余的热量经室内侧下通风口和普通墙体进入室内,反而提高了室内温度。此外,夏季阴雨天室外温度低时,由于集热墙系统无法利用太阳辐射热且通风口面积小,结构整体热阻大,不利于室内热量向室外传递降温及室内的通风。显然,现有的集热墙系统不适应夏季气候,不能够充分利用自然风提升建筑被动通风降温能力。

因此,亟需一种可以适应夏季气候,并充分利用自然风提升建筑被动通风降温能力的智能调节型集热墙系统。

发明内容

本发明的目的是:针对上述现有的集热墙系统不适应夏季气候,不能够充分利用自然风提升建筑被动通风降温能力的问题,提供一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统。

本发明的技术解决方案是:构造一种基于气候响应的智能调节型集热墙系统,墙体上下部形成有第一通风口及第二通风口,所述第一通风口及所述第二通风口分别配置第一风量调节阀及第二风量调节阀,空气可从所述第一通风口或所述第二通风口进出室内空间;

玻璃盖板安装于墙体外侧,所述玻璃盖板上下部形成有分别与所述第一通风口及所述第二通风口对流的第三通风口及第四通风口,所述第三通风口及所述第四通风口分别配置第三风量调节阀及第四风量调节阀;

墙体外侧面铺设绝热板,所述绝热板外侧面贴附吸热板,所述绝热板与所述玻璃盖板之间形成空气通道;

所述空气通道的两侧面对称设置一级导流板,所述一级导流板的两端分别连接所述玻璃盖板及墙体;

二级导流板设置于所述空气通道的外侧,所述二级导流板安装在旋转轴上,所述旋转轴固定于墙体外侧;

所述旋转轴顶部安装气象站,所述气象站用于检测并输出太阳辐射强度、大气温度、风速、风向、雨量等数据信号;

电动遮阳帘安装在所述玻璃盖板的外侧,所述电动遮阳帘的侧边连接轨道,所述轨道固定安装在墙体上。

优选地,其安装于建筑物朝向南面的墙体。

优选地,所述吸热板朝向所述空气通道的一侧喷涂黑色涂料,便于最大程度吸收太阳辐射热量。

优选地,所述玻璃盖板为low-e双层中空玻璃盖板。

优选地,其具备智能控制处理单元。

优选地,所述一级导流板为防雨百叶窗片或活动挡板。

与现有技术相比,本发明实现了夏季利用太阳辐射热诱导室内通风、利用室外自然冷风通风降温、强化阴雨天集热墙系统与室外空气的换热,最大程度的利用自然空气冷源,克服传统集热墙夏季无法有效使用甚至在室内热量向室外传导过程中产生不利应用的缺点,达到高效利用自然空气冷源和太阳能的目的。

附图说明

图1是本发明的基于气候响应的智能调节型集热墙系统的正面结构示意图;

图2是本发明的基于气候响应的智能调节型集热墙系统的A-A剖面视图;

图3是本发明的基于气候响应的智能调节型集热墙系统的B-B侧面视图;

图4是本发明的基于气候响应的智能调节型集热墙系统的C-C侧面视图。

主要组件符号说明:1、墙体,2、第三通风口,3、第三风量调节阀,4、玻璃盖板,5、空气通道,6、吸热板,7、绝热板,8、第四通风口,9、第四风量调节阀,10、电动遮阳帘,11、第一通风口,12、第一风量调节阀,13、第二通风口,14、第二风量调节阀,15、轨道,16、气象站,17、二级导流板,18、旋转轴,19、一级导流板。

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述:

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提到的方向用语,例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等,仅是参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用以说明及理解本发明,而非用以限制本发明。

请参阅图1-4所示,本发明的基于气候响应的智能调节型集热墙系统,安装于建筑物朝向南面的墙体1上,墙体1上下部形成有第一通风口11及第二通风口13,第一通风口11及第二通风口13分别配置第一风量调节阀12及第二风量调节阀14,空气可从第一通风口11或第二通风口13进出室内空间。第一风量调节阀12及第二风量调节阀14受控于智能控制处理单元(未图示),并可根据智能控制处理单元发出的控制信号执行相应的开闭动作,以实现第一通风口11及第二通风口13的开闭。

墙体1外侧安装玻璃盖板4,其中,玻璃盖板为low-e双层中空玻璃盖板。玻璃盖板4上下部形成有分别与第一通风口11及第二通风口13对流的第三通风口2及第四通风口8,第三通风口2及第四通风口8分别配置第三风量调节阀3及第四风量调节阀9。第三风量调节阀3及第四风量调节阀9受控于智能控制处理单元,并可根据智能控制处理单元发出的控制信号执行相应的开闭动作,以实现第三通风口2及第四通风口8的开闭。

墙体1的外侧面铺设绝热板7,绝热板7外侧面贴附吸热板6,绝热板7用于减少吸热板6向建筑室内的传热;绝热板7与玻璃盖板4之间形成空气通道5;吸热板6朝向空气通道5的一侧喷涂黑色涂料,便于最大程度吸收太阳辐射热量。

空气通道5的两侧面对称设置一级导流板19,一级导流板19的两端分别连接玻璃盖板4及墙体1。一级导流板19可以采用自动或手动调节防雨百叶风口,或者采用可拆卸的活动挡板,及其它可以起到导风防雨作用的装置。

空气通道5的外侧安装有二级导流板17,二级导流板17安装在旋转轴18上,旋转轴18固定于墙体外侧。二级导流板17可以采用手动导流板,或者自动或手动遮阳板,及其它可以可到导风作用的装置。

二级导流板17可以围绕旋转轴18旋转,自动调整角度,最大程度的将室外自然风导经一级导流板17进入空气通道5,并经第一通风口11、第二通风口13、第三通风口2及第四通风口8进入建筑物室内。旋转轴18的顶部安装气象站16,气象站16为小型气象站,用于检测并输出太阳辐射强度、大气温度、风速、风向、雨量等数据信号,并传输到智能控制处理单元,智能控制处理单元根据气象站16检测到各项数据,对各受控部件发出恰当的工作指令信号。一级导流板19及二级导流板17受控于智能控制处理单元,并可根据智能控制处理单元发出的控制信号执行相应的开闭动作,以实现空气导流。旋转轴18受控于智能控制处理单元,并可根据智能控制处理单元发出的控制信号执行相应的旋转动作。

玻璃盖板4的外侧安装有电动遮阳帘10,电动遮阳帘10的侧边连接轨道15,轨道15固定安装在墙体1上。电动遮阳帘10受控于智能控制处理单元,并可根据智能控制处理单元发出的控制信号执行相应的升降动作。

在实际应用中,太阳光照强烈的晴天,电动风量调节阀9、12关闭,电动风量调节阀3、14打开,一级导风板19关闭。当小型气象站16检测的太阳辐射强度信号超过设定值时,电动遮阳帘10自动沿着轨道15运行到玻璃盖板4正中间位置。此时吸热板6上半部分经玻璃板4上半部分透射过来的的太阳辐射热温度升高,并通过对流热传递将与空气通道5接触的空气加热,由于玻璃盖板4有电动遮阳帘10的遮挡,与吸热板6下半部分接触的空气通道5空气温度相对较低,避免吸热板吸收的热量由第二通风口13传入室内。而在温差导致的热浮升力作用下,空气通道5内空气经通风口2流入室外,同时室内空气经第二通风口13吸入空气通道5,建筑围护结构北侧阴凉处温度相对较低的空气在室内微负压的作用下,经门窗吸入建筑室内,在室内形成循环通风,从而提高室内环境的热舒适度。

在实际应用中,太阳光照较弱的阴天,室外空气温度比室内低,电动风量调节阀3、9、12、14均打开,最大程度的增强室外较低温度的空气通过通风口进入建筑室内。当小型气象站16检测的太阳辐射强度信号低于设定值时,电动遮阳帘10保持在最底部位置。一级导流板19叶片角度调整到与地面平行,最大程度的增强集热墙侧面较低温度空气进入空气通道5的能力。同时二级导流板17根据气象站16检测的风向信号,自动调整角度到设计角度以便于最大程度的引导自然风经过一级导流板19进入空气通道5,降低吸热板表面温度,以利于室内热量向室外传递,同时自然风经第一通风口11及第二通风口13进入建筑室内,增强房间的通风能力,降低室内温度,提高人体舒适性。

在实际应用中,太阳光照较弱的雨天,室外空气温度比室内低,电动风量调节阀3、9关闭,12、14均打开,防止雨水进入室内。当小型气象站16检测的太阳辐射强度信号低于设定值时,电动遮阳帘10保持在最底部位置。当小型气象站16检测的雨量信号高于设定值时,一级导流板19叶片角度调整到设定值,在通风的同时防止雨水进入空气通道5。同时二级导流板17根据气象站16检测的风向信号,自动调整角度到设计角度以便于最大程度的引导自然风经过一级导流板19进入空气通道,降低吸热板表面温度,以利于室内热量向室外传递,同时自然风经第一通风口11及第二通风口13进入建筑室内,增强房间的通风能力,降低室内温度,提高人体舒适性。

本发明集热墙系统外部设有电动遮阳帘,可以根据太阳辐射强度信号自动运行到玻璃盖板中部,通过上部吸热板吸收太阳辐射热,加热空气通道上部空气温度,最大程度利用在空气通道内上下部冷热温差形成烟囱效应,强化室内空气经集热墙系统通风口通风换气降温能力,并最大程度减少获得的太阳辐射热经通风口热对流和吸热板导热进入室内,从而提高室内人体热舒适性。相比而言,传统的集热墙系统在夏季只能采用空气通道内设遮阳帘全遮阳的措施,防止吸收的太阳辐射热进入室内,同时无法利用烟囱效应诱导室内自然通风。

本发明集热墙系统空气通道侧面设有自动导风板,系统外部也设有自动导风板,在阴雨天可以最大程度引入室外自然风经集热墙系统进入建筑室内,并且强化集热墙系统与室外的换热,从而最大程度降低室内空气温度,提高人体热舒适性。相比而言,传统集热墙系统在没有太阳辐射光照的天气,特别是雨天,无法起到诱导室内通风降温的目的,而且由于集热墙系统由于墙体相比于传统墙体更小的传热系数,更不利于室内热量向室外的传递,大大的降低了室内人体的舒适性。

本发明实现了夏季利用太阳辐射热诱导室内通风、利用室外自然冷风通风降温、强化阴雨天集热墙系统与室外空气的换热,最大程度的利用自然空气冷源,克服传统集热墙夏季无法有效使用甚至在室内热量向室外传导过程中产生不利应用的缺点,达到高效利用自然空气冷源和太阳能的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

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