[發明專利]一種結合機械通風的階梯相變蓄能堆積床系統

有效

• 申請號: 201710726409.5
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107543265B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉衍;王夢媛;侯立強;劉江;楊柳;劉加平
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F13/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種結合機械通風的階梯相變蓄能堆積床系統，由階梯相變蓄能堆積床和輔助機械通風系統兩部分組成。根據我國5個建筑熱工設計分區和實際室外熱環境狀況選擇兩種或兩種以上不同相變溫度的相變蓄能材料，將相變蓄能材料封裝于金屬球殼之中，按照相變溫度的階梯變化置于階梯相變蓄能堆積床中；輔助機械通風系統根據其運行原理設置為四個工況，階梯相變蓄能堆積床在不同工況下分別與機械通風、夜間自然通風、太陽能空氣集熱裝置和空氣電加熱裝置結合實現全年工況下高效運行。本發明采用輔助機械設備來提高可再生能源的利用效率，可在滿足室內人體熱舒適需求的同時有效降低建筑能耗。

技術領域

本發明屬于建筑節能技術領域，涉及一種采用輔助機械設備的主動式設計策略結合高效利用夏季夜間自然通風、冬季太陽能采暖的被動式設計策略、匹配多種相變蓄能材料、可在全年工況下適應不同室外氣候條件使用的階梯相變蓄能堆積床系統。

背景技術

在建筑能耗持續攀升導致能源緊張和環境污染背景下，有效利用可再生能源的低能耗建筑已受到人們的廣泛重視。作為一種溫度變化小、蓄能密度大、具有高效潛熱特性的材料，相變蓄能材料在建筑制冷和采暖領域里有著廣闊的應用前景。如何將相變蓄能材料與建筑有效結合并應用是當下研究的熱點。

目前國內的相變蓄能建筑構件，如相變蓄能墻板、相變蓄能地板、相變蓄能天花板等大部分仍舊停留在研發階段，沒有形成產業化生產和相應行業規范標準，存在著導熱系數低、儲能效率低、穩定性差、易發生泄漏及易受到室外環境影響等缺陷。同時，由于相變蓄能材料在冬季和夏季蓄熱原理不同，現階段相變蓄能構件的應用主要針對于單一季節，缺乏全年工況設計利用。我國被動式建筑技術發展緩慢，存在著造價高、可再生能源利用率低等劣勢，僅通過被動式建筑設計策略無法適應自然因素差別較大的室外熱環境，也無法精準調控建筑室內熱環境的舒適度，更無法滿足全年工況下相變蓄能材料的應用。另外，隨著人們對舒適度的要求日益提高，主動式設計策略雖能高效控制室內環境，但其較高的能耗、較高的造價及維護成本不符合當下節能減排的要求。因此應契合中國當下國情，將主動式設計策略作為被動式設計策略對室內環境控制的補充，在滿足人體熱舒適要求的同時最大化的降低建筑能耗。但由于我國現有技術的發展有限、不同氣候分區自然因素的差別較大，如何將主動式設計策略與被動式設計策略高效匹配是當下亟待解決的新問題。

發明內容

針對現有技術及現狀產生的新問題，本發明提出一種結合機械通風的階梯相變蓄能堆積床系統，通過不同相變溫度的相變蓄能封裝球體呈階梯變化的集中放置，實現全年工況的運行，并將可再生能源與輔助機械設備相結合，滿足室內人體熱舒適的同時實現高效節能。因此，本發明對于低能耗建筑設計結合相變蓄能材料應用、實現顯著降低建筑能耗有著重大的意義。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種結合機械通風的階梯相變蓄能堆積床系統，整個系統包括蓄存冷熱量的階梯相變蓄能堆積床箱體和輸送冷熱量的輔助機械通風系統兩個部分；所述的階梯相變蓄能堆積床箱體位于室外空間，其內部擺放有蓄存冷熱量的相變蓄能封裝球體；所述的輔助機械通風系統由階梯相變蓄能堆積床箱體右側的送風段、左側的回風段及上側的加熱段組成，送風段始于階梯相變蓄能堆積床箱體右側的送風風扇出口處并設置有送風口室內外切換裝置，送風口室內外切換裝置連接至送風段的室外管道，在送風道室外管道上設置有送風道閥門，送風道室外管道延伸至房間頂部進入室內，送風段室內管道上設置有室內送風裝置；回風段始于房間內底部設置有室內回風裝置的回風段室內管道，回風段室內回風管道延伸至房間室外并連接回風段室外管道，回風段室外管道上設置有回風道閥門，回風道閥門連接有加熱段管道，最終通過回風口室內外切換裝置連接至階梯相變蓄能堆積床箱體的回風風扇；太陽能空氣集熱裝置和電加熱裝置的熱空氣出口處連接加熱段管道，加熱段管道與回風道閥門后的回風道室外管道連接。

階梯相變蓄能堆積床中的相變蓄能封裝球體，結構分為外部封裝和內部填充兩個部分，外部封裝包括金屬球殼、填充孔洞及密封蓋三部分，其中金屬球殼分為上球殼和下球殼，上下球殼邊緣分別有內外螺紋；內部填充包括翅片結構及相變蓄能材料。