主動式與被動式相結合的全年性利用相變儲能房的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于能源利用技術領域，更具體地，涉及一種主動式與被動式相結合的全年性利用相變儲能房。
【背景技術】
[0002]在建筑領域，需求一種能夠蓄集大量熱量以減緩室內溫度波動同時能夠在熱量需求較大時及時將儲存的熱量放出的建筑材料或建筑儲能系統(tǒng)已成為建筑節(jié)能研宄的重要方向。相變墻體的應用日益成為節(jié)能領域的研宄熱點。
[0003]相變材料在相變區(qū)間內進行蓄、放熱時，其潛熱放熱量明顯大于普通材料的顯熱放熱量，將其與傳統(tǒng)建筑材料進行摻混制成相變墻板并作為建筑墻體，在夏季，能夠降低室外環(huán)境透過墻體對室內的輻射傳熱量，從而降低室內的峰值溫度，在冬季，相變墻體通過對室內入射光照的輻射熱量的吸收，能夠提高夜間的谷值溫度；而在過渡季，通過“削峰填谷”，能夠減緩室內的溫度波動，使室內溫度維持在人體舒適區(qū)，而且能夠降低室內的冷、熱負荷，具有極大的節(jié)能潛力。
[0004]盡管現(xiàn)階段有諸多關于相變墻體在各季節(jié)條件下的應用方式研宄，但由于冬、夏季的蓄熱原理不同，未有一種利用方式能夠做到對相變墻體的全年性儲能利用。相變墻體在夏季的節(jié)能利用是通過作為建筑外墻的相變墻體對直射在墻體上的太陽輻射熱量的“阻隔”作用來減緩溫度波向室內的傳遞，從而降低室內的峰值溫度，并在夜間將墻體蓄集的熱量通過自然通風或制冷設備帶出室內。相變墻體在冬季的節(jié)能利用是通過相變墻體對通過窗戶或透明頂棚的太陽直射輻射熱量的“吸收”作用蓄集熱量并在夜間將熱量放出，從而提高夜間的谷值溫度。可以看出，一個是對外的“阻隔”，一個是對內的“吸收”，單純依靠被動式的蓄能方式難以使冬、夏季的利用方式相結合。
[0005]此外，由于相變材料固有的導熱系數(shù)低的特點及相變墻體的應用往往受到室外環(huán)境影響等原因，相變墻體在儲能階段及放能階段存在著蓄、放熱效率低的缺陷。在儲能階段，一方面相變材料的導熱系數(shù)較低，即使相變墻體的一側不斷有太陽直射熱量的流入，較低的導熱效率也會導致墻體不能在一定的時間內蓄集盡可能多的熱量；另一方面，如果相變墻體以輻射蓄熱為主要的儲能方式，由于太陽輻射在一天中不斷發(fā)生變化，峰值輻射并不能持續(xù)很長時間。同時墻體的輻射蓄熱會受到陰雨天氣的影響，而且受室內布局的影響，直射墻體并不能大面積地接受太陽輻射，所以單純依靠太陽的直射輻射作為相變墻體的儲能方式并不可靠。在放能階段，相變墻體同樣會由于相變材料的低導熱系數(shù)的特性，致使其不能在一定的時間內將其所蓄集的熱量完全放出。單純依靠被動式蓄熱將極大地受以上諸多條件的限制，相變材料的儲能優(yōu)勢并不能完全發(fā)揮。所以，提高相變墻體的蓄、放熱效率是推動相變材料在建筑中大力應用的重要問題。
[0006]近些年，不斷有研宄者指出:通過改變相變材料的材料特性，如在相變材料中添加石墨或金屬粉等方式進來改善其導熱性能，能夠在一定程度上提高相變儲能系統(tǒng)的蓄、放熱效率。但采用改變材料特性的方式對相蓄、放熱效率的改善畢竟是有限的，并且如果將相變材料應用于建筑領域，相變墻板的蓄、放熱效率在很大程度上還會受到外界環(huán)境變化的影響。

【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足之處，發(fā)明人認為:強制性蓄熱或放熱的方式即主動的方式是提高相變墻板蓄、放熱效率的有效手段?；诖?，本發(fā)明提出一種合理、有效、便捷的主動式與被動式相結合并做到全年性利用的相變儲能房，對新能源及相變材料在建筑中的利用率的提尚有很大意義。
[0008]本發(fā)明的目的為:使應用相變材料的建筑物節(jié)能運行并使其墻體對室內空氣的全年性調節(jié)、主動地提取自然冷量；提高相變墻板的蓄、效率及蓄、放熱量和蓄熱、蓄冷效率；提升室內的空氣品質和室內舒適度。
[0009]本發(fā)明的上述目的是通過如下的技術方案實現(xiàn)的:
[0010]一種主動式與被動式相結合的全年性利用相變儲能房，包括:屋面采光房、相變組合墻體、水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)；所述屋面采光房包括四面不透光墻體的墻體和采光用的透光屋頂；相變組合墻體包括相變墻板、相變材料砂漿、毛細管網(wǎng)、玻璃蓋板、風道及風口 ；所述水系統(tǒng)包括冷熱水裝置、儲水裝置和末端裝置；所述通風系統(tǒng)包括送風裝置、風道、風口及相應的密封裝置。
[0011]進一步地，所述墻體采用輕質彩鋼板制成。
[0012]進一步地，透光屋頂為雙層中空low-e玻璃，由多塊透光玻璃組成，通過該多塊玻璃的靈活開啟能使室內有良好的自然通風，且四面墻體均可作為外墻或內墻。
[0013]進一步地，所述相變墻板是由相變磚體通過組合并粘結而成。
[0014]進一步地，相變墻板與所述內彩鋼板之間留有夾層，其中布置毛細管，內彩鋼板表面貼附反射層，在相變墻板的外側間隔一定空隙設置玻璃蓋板，空隙內設置透光隔板，且在空隙的兩側布置通風系統(tǒng)，并在每個隔板之間布置送風口。
[0015]進一步地，所述通風系統(tǒng)的風口包括進風口、新風口、排風口和出風口，其中，進風口用于引入室內空氣，新風口用于引入室外空氣，出風口用于向室內送入空氣，排風口用于向室外排出空氣。
[0016]進一步地，所述新風口及進風口出配有風機。
[0017]進一步地，所述各風口設置有風閥，各風閥通過如下設置方式實現(xiàn)室內換氣、室內自循環(huán)、相變墻板蓄冷三種通風方式:
[0018](i)開啟進風口風閥(VI)、出風口風閥(V4)及屋頂窗，關閉新風口風閥(V2)和排風口風閥(V3)形成室內換氣的通風形式，將新風送入室內，同時通過屋頂窗將室內空氣排出以維持風量平衡；
[0019](ii)關閉新風口風閥(V2)、排風口風閥(V3)及屋頂窗，開啟進風口風閥(Vl)和出風口風閥(V4)形成室內自循環(huán)的通風形式，即機械通風形式；
[0020](iii)關閉進風口風閥(VI)、出風口風閥(V4)，開啟新風口風閥(V2)和排風口風閥(V3)形成夏季或過渡季夜間相變墻板蓄冷，控制相變墻板的放熱效率及放熱量；
[0021](iv)關閉風閥進風口風閥(VI)、新風口風閥(V2)、排風口風閥(V3)和出風口風閥(V4)，同時向相變墻板內通熱水或冷水，形成相變墻板封閉式蓄熱或蓄冷模式；
[0022](V)當僅開啟屋頂窗時，即形成室內的自然通風。
[0023]進一步地，所述冷熱水裝置包括太陽能集熱器和風冷式熱泵，儲水裝置包括保溫水箱，末端裝置包括戶用冷熱水和相變墻。
[0024]進一步地，所述太陽能集熱器與保溫水箱之間、冷水進水端與保溫水箱之間、排空及溢流端與保溫水箱之間、保溫水箱與風冷式熱泵之間、保溫水箱與戶用冷熱水端之間，以及保溫水箱與相變墻之間均連接且通過閥門控制所述連接。
[0025]本發(fā)明的有益效果如下:
[0026]I)將相變材料應用于建筑墻體，通過“削峰填谷”的作用達到了建筑的節(jié)能運行；
[0027]2)相變墻體的被動式蓄、放熱與主動式蓄、放熱相結合實現(xiàn)了墻體對室內空氣的全年性調節(jié)；
[0028]3)房間四周封閉，頂部開窗的采光方式不僅能夠大大增加房間的采光面積，而且能增加相變墻體的太陽直射面積，提高房間對相變墻體的利用率；
[0029]4)通過太陽能集熱器的使用不僅可以在最大程度上減少陰雨天氣對的相變墻體光照利用率的影響，而且能夠擴大相變墻體的光照利用面積；
[0030]5)通過風冷式熱泵的使用，使得相變墻體從被動地利用自然冷量的方式變?yōu)橹鲃拥靥崛∽匀焕淞康姆绞剑?br>[0031]6)通過在相變墻板一側布置水管并通入冷、熱水的強制性蓄冷、蓄熱方式，極大地提高了相變墻板的蓄、效率及蓄、放熱量；
[0032]7)通過將相變墻板與室內空氣隔離以減少墻板與室內的對流換熱量，提高了相變墻板的蓄熱、蓄冷效率；
[0033]8