[發明專利]一種定型相變與內嵌管式通風屋面

在審

• 申請號: 201811068101.7
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109403556A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 于靖華;冷康鑫;楊清晨;陶俊威;彭珊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E04D13/00
• 分類號: E04D13/00;E04D13/17;E04D11/02;F24F5/00;F24F13/02;F24F11/89;F24F11/72;F24F13/28;F24F13/08;F24F110/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于建筑節能技術領域，公開了一種定型相變與內嵌管式通風屋面，并給出適用于不同地區的相變層厚度、相變溫度范圍及通風策略；該屋面包括同時具有相變材料層和內嵌管式通風管道的屋面層，以及進風口和出風口，其中，風口設置有電動風閥和風機，風機用于向通風管道輸送室外空氣，電動風閥用于切換室外空氣與內嵌管式通風管道連通與非連通的狀態。本發明與現有傳統屋面系統相比，能有效解決夏季白天有效隔熱和夜間的有效排熱問題，并能利用夜間涼風進行蓄冷，實現夏季近零能耗的屋面結構。本發明與現有類似相變通風磚相比，通過屋面結構的改進、相變材料熱物性的設計和通風策略的優化，使相變通風屋面在不同氣候地區實現最優的隔熱性能。

技術領域

本發明屬于建筑節能技術領域，更具體地，涉及一種定型相變與內嵌管式通風屋面，能夠大幅減少夏季通過屋頂進入室內的太陽輻射得熱，并儲存夜間通風冷量，從而改善室內熱環境，降低空調冷負荷。

背景技術

我國建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消耗量中所占比例已從1978年的10％上升到2016年的33％，其中，用于暖通空調的能耗達到建筑總能耗的65％左右，是建筑能耗的重要組成部分，發明一種在能夠提高室內人員熱舒適并降低空調峰值負荷和能耗的技術具有很大的應用前景。空調冷負荷主要由圍護結構、空氣滲透和室內熱擾組成，其中圍護結構可控性最高，提高其保溫隔熱性能是降低建筑物耗冷量的最有效途徑，而屋面由于直接接收太陽輻射得熱，傳熱量往往大于任何一面外墻，在我國北方地區，夏季作用于屋面的室外空氣綜合溫度最高可達到60℃以上，南方地區最高可達到70℃以上，如此高的屋面外表面溫度導致空調負荷巨大，且導致內表面溫度過高，影響了室內的熱舒適性，因此改善屋面的隔熱性能對降低空調能耗和提高室內熱舒適至關重要。

現有屋面節能技術多以降低傳熱系數為主要機制，通過添加輕質保溫材料有效增加熱阻，減小溫差傳熱，但該方法蓄熱能力小，難以有效衰減室外溫度波。重質結構可有效衰減室外溫度波，但導熱系數大，溫差控制能力差，且要增加承重負荷。相變屋面也有其局限性，單純的相變屋面在白天能通過融化吸收太陽輻射得熱防止屋面內表面溫度過高，但夜間相變材料凝固放熱時，白天所蓄的熱量將有一部分毫無保留地直接傳遞至室內，增加了空調能耗并且降低室內的熱舒適性。

針對這一現狀，開發新型節能屋面并研究該結構的傳熱特性和節能潛力，實現屋面在夏季全天的有效隔熱，對建筑節能具有重要的現實意義，也是建設資源節約型與環境友好型社會的迫切需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種定型相變與內嵌管式通風屋面，其中通過在屋面系統內增加定型相變材料層和通風管道，對系統內各個關鍵組件的設置方式、彼此的連接關系及相應的工作方式等進行設計，在利用相變材料的蓄熱特性、大幅減少通過屋頂的太陽輻射得熱的基礎上，利用電動風閥等對通風管道進行選擇性通風，如夜間通風等，可避免夜間由相變材料釋放的熱量傳遞至室內，并可以充分利用夜間涼風的冷量對混凝土屋面和相變材料進行蓄冷，能夠使屋面內表面溫度在夏季的全天維持在較低水平，從而降低頂層房間的空調峰值負荷和全天總負荷，從而可以減小空調設備的選型而節約初投資，并能節省空調能耗。本發明與現有傳統屋面系統相比，能有效解決夏季白天有效隔熱和夜間的有效排熱問題，并能進行夜間蓄冷，實現夏季的近零能耗屋面結構。并且，本發明還根據不同氣候地區的特點，給出了相應的相變溫度范圍、相變層厚度及通風策略，相較于現有技術中的相變通風磚以及相變屋面，本發明利用屋面結構的改進、相變材料熱物性的設計和通風策略的優化等的綜合作用，對屋面進行具體控制，使該定型相變與內嵌管式通風屋面在不同氣候地區均能夠實現最優的蓄熱性能。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種定型相變與內嵌管式通風屋面，其特征在于，包括同時具有相變材料層(9)和內嵌管式通風管道(6)的屋面層，以及位于該屋面層上的進風口和出風口，其中，所述相變材料層(9)位于所述內嵌管式通風管道(6)的上方，所述相變材料層(9)用于吸收熱量發生相變或者用于相變釋放出熱量；