一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置制造方法
【專利摘要】一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置屬于相變蓄能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。所述裝置從前到后包括空氣過濾層、相變材料填充層和風(fēng)機(jī)層；空氣過濾層采用使用PTFE空氣凈化膜；相變材料填充層由若干個(gè)豎向排列的換熱單元組成，各換熱單元內(nèi)填充相變材料；風(fēng)機(jī)層內(nèi)設(shè)置一臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)。蓄冷時(shí)，將該裝置折疊緊貼于開啟的窗口，利用夜間自然通風(fēng)進(jìn)行蓄冷；釋冷時(shí)，將裝置折疊到距離屋頂一定距離的水平位置利用風(fēng)機(jī)循環(huán)流通室內(nèi)空氣，釋放冷量到室內(nèi)。本實(shí)用新型采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)存放相變材料，同時(shí)輔以機(jī)械通風(fēng)，維持良好的室內(nèi)熱舒適度，構(gòu)造簡單，使用、調(diào)節(jié)方便。并且相對(duì)于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)約常規(guī)能源，具有良好的環(huán)境效益。
【專利說明】一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于相變蓄能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相 變蓄冷調(diào)溫裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界能源危機(jī)的不斷加深，環(huán)境污染日益加重，同時(shí)伴隨著人們對(duì)室內(nèi)舒適 度的要求越來越高，人們?cè)诓粩嗵角笮碌哪芰渴占绞?，在保持良好室?nèi)舒適度的前提下， 可以減少對(duì)常規(guī)化石能源的需求，將能量消耗降到最小。因此目前對(duì)于依靠可再生能源滿 足建筑正常運(yùn)營以及營造良好室內(nèi)舒適度的被動(dòng)式技術(shù)的應(yīng)用及研宄越來越多。
[0003] 夜間通風(fēng)作為一種可利用的新型冷源，具有可以改善室內(nèi)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、簡便 易得等優(yōu)點(diǎn)。又由于相變儲(chǔ)熱材料具有儲(chǔ)熱密度高、蓄放熱過程近似等溫、過程易控制等優(yōu) 點(diǎn)，成為具有發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)能材料。其中有機(jī)相變材料（如石蠟）物理化學(xué)性能穩(wěn)定，重復(fù) 利用性較好，且無毒無腐蝕性，安全系數(shù)高。因此利用相變材料結(jié)合夜間通風(fēng)進(jìn)行蓄冷成為 了關(guān)注熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)此過程的關(guān)鍵在于蓄、釋冷形式的設(shè)計(jì)及相變材料的選取。
[0004] 目前利用相變材料結(jié)合夜間通風(fēng)在建筑中的使用形式多為將相變材料置于圍護(hù) 結(jié)構(gòu)中引入自然通風(fēng)，但掠過圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)速小，且不同位置風(fēng)速大小不一，導(dǎo)致蓄冷 及釋冷效果不理想。同時(shí)目前室外空氣污染嚴(yán)重，直接將室外空氣引入室內(nèi)會(huì)降低室內(nèi)空 氣清潔度。
[0005] 已有的設(shè)計(jì)大多是在建筑內(nèi)墻、屋頂天花板加蓄冷材料，但這種方式或僅能利用 自然通風(fēng)，不利于控制，蓄能調(diào)溫效果差，或需要對(duì)建筑本身進(jìn)行較大的改變；蓄、釋冷方式 以及整個(gè)蓄、釋冷系統(tǒng)的形式，沒有做到既考慮充分利用自然通風(fēng)又能更好的結(jié)合建筑本 身。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫 裝置。
[0007] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：
[0008] 所述裝置從前到后包括空氣過濾層、相變材料填充層和風(fēng)機(jī)層；空氣過濾層采用 使用PTFE空氣凈化膜；相變材料填充層由若干個(gè)豎向排列的換熱單元組成，各換熱單元內(nèi) 填充相變材料；風(fēng)機(jī)層內(nèi)設(shè)置一臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)。
[0009] 所述窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置的尺寸與窗體的尺寸相對(duì)應(yīng)：該裝置的長為所對(duì)應(yīng) 窗戶的長，裝置的寬為所對(duì)應(yīng)窗戶的寬，裝置的厚度等于窗戶上沿到屋頂距離的40%? 60%〇
[0010] 所述相變材料填充層的換熱單元組成板式換熱形式的結(jié)構(gòu)。
[0011] 所述風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)。
[0012] 所述裝置的頂部設(shè)置帶阻尼的水平轉(zhuǎn)軸，并通過水平轉(zhuǎn)軸與窗戶上部的墻體連 接。
[0013] 所述相變材料為石蠟。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0015] (1)該裝置能夠在空氣進(jìn)入室內(nèi)之前首先對(duì)室外空氣進(jìn)行凈化，維持良好的室內(nèi) 空氣潔凈度。
[0016] (2)將相變材料封裝在裝置內(nèi)成為獨(dú)立裝置，排除了對(duì)自然通風(fēng)形式的過分依賴， 充分利用相變材料結(jié)合夜間通風(fēng)進(jìn)行蓄冷，與建筑本體很好的融合，構(gòu)造簡單，使用方便。
[0017] (3)相對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，可以充分節(jié)約能源，在兩個(gè)小時(shí)的釋冷時(shí)間內(nèi)可以節(jié)約2度 電左右，一年可以節(jié)約700多度電。同時(shí)具有良好的環(huán)境效益及較好的應(yīng)用前景，以每天使 用兩個(gè)小時(shí)為例，相對(duì)于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，一年可以減少712kgC0 2,21.9kgS02，193. 7kg煙塵 排放以及10. 68kg氮氧化物排放。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為裝置整體結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖2為蓄冷工況時(shí)裝置放置位置示意圖；
[0020] 圖3為蓄冷結(jié)束時(shí)房間Z = Im處截面等溫線圖；
[0021] 圖4為釋冷工況時(shí)裝置放置位置示意圖；
[0022] 圖5為釋冷結(jié)束時(shí)房間Z = Im處截面等溫線圖；
[0023] 圖中標(biāo)號(hào)：
[0024] 1-空氣過濾層、2-相變材料填充層、3-風(fēng)機(jī)層、4-窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置、5-開啟 的窗戶、6-關(guān)閉的窗戶、7-桌子、8-椅子、9-電腦、10-門。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 本實(shí)用新型提供了一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，下面結(jié)合附圖和

【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0026] 該裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，從前到后包括空氣過濾層1、相變材料填充層2和風(fēng)機(jī)層 3〇
[0027] 所述空氣過濾層1采用使用PTFE空氣凈化膜；PTFE空氣凈化膜具有原纖維狀微 孔結(jié)構(gòu)，孔隙率85%以上。不僅可以達(dá)到凈化空氣的目的，同時(shí)由于空氣過濾膜很薄，僅有 0. Olmm厚，因此空氣過濾層1所需的體積很小，可以增大相變材料填充層2的空間，儲(chǔ)存更 多的冷量。
[0028] 所述相變材料填充層2由若干個(gè)豎向排列的換熱單元組成，各換熱單元內(nèi)填充相 變材料；各換熱單元組合構(gòu)成板式換熱形式結(jié)構(gòu)。相變材料填充層2也可以采用其他換熱 器的結(jié)構(gòu)形式。
[0029] 相變材料為石蠟，并以膨脹珍珠巖作為載體物質(zhì)；載體物質(zhì)首先相變溫度較高，在 工作物質(zhì)的相變溫度范圍內(nèi)保持固體形狀，其次具有多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)液體相變材料具有吸附 作用，可與工作物質(zhì)形成定型相變材料，保證在相變過程中維持原來的形態(tài)。同時(shí)輔有石墨 增加導(dǎo)熱系數(shù)。
[0030] 所述風(fēng)機(jī)層內(nèi)設(shè)置一臺(tái)或多臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)。
[0031] 裝置的尺寸與窗體的尺寸相對(duì)應(yīng)：裝置的長即為所對(duì)應(yīng)窗戶的長，裝置的寬即為 所對(duì)應(yīng)窗戶的寬，裝置的厚等于窗戶上沿到屋頂距離的一半左右，同時(shí)可以根據(jù)所需負(fù)荷 大小，或空間尺寸大小進(jìn)行調(diào)整。裝置的外皮材質(zhì)可選用不銹鋼材料。裝置的頂部設(shè)置帶 阻尼的水平轉(zhuǎn)軸，并通過水平轉(zhuǎn)軸與窗戶上部的墻體連接。
[0032] 本實(shí)用新型提供了一個(gè)具體的實(shí)施例：
[0033] 選取長為5. 5m、寬4m、高3m的房間，裝置所對(duì)應(yīng)的窗戶尺寸為長I. 6m，寬0. 7m，窗 戶上沿距屋頂?shù)木嚯x為0.5m。室內(nèi)有桌子7、椅子8、電腦9、門10。
[0034] 窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4采用不銹鋼材料作為殼體，壁厚為2mm ;窗式相變蓄冷 調(diào)溫裝置4長為I. 6m、寬0. 7m、高0. 3m。相變材料填充層2由15片長0. 6m、寬0. 2m、厚為 0. 06m的換熱單元組成，每兩片換熱單元之間的間隙為0. 04m。
[0035] 窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4在蓄冷時(shí)在房間中的放置位置如圖2所示：蓄冷工況時(shí)， 將窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4折疊到貼附于開啟的窗戶5的位置，由于垂直于窗戶處的風(fēng)速 最大，這樣可以使具有最大風(fēng)速的室外空氣進(jìn)入裝置，增加換熱量。模擬分析中，選取夜間 室內(nèi)初始溫度為28°C，室外冷風(fēng)溫度為23°C。模擬結(jié)果顯示，蓄冷持續(xù)6個(gè)小時(shí)后，裝置內(nèi) 部相變材料可以達(dá)到23°C (效果圖如圖3所示）。
[0036] 窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4在釋冷時(shí)在房間中的放置位置如圖4所示：釋冷工況時(shí)， 將窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4抬起到距屋頂相應(yīng)距離處（與關(guān)閉的窗戶6上沿平齊的水平放 置），開啟風(fēng)機(jī)引導(dǎo)室內(nèi)較熱空氣通過空調(diào)裝置，與相變材料進(jìn)行換熱。模擬分析中，選取白 天室內(nèi)溫度為32°C。模擬結(jié)果顯示，采用機(jī)械通風(fēng)，經(jīng)過3個(gè)小時(shí)，室內(nèi)溫度可以從32°C下 降到27°C (效果圖如圖5所示）。
[0037] 在蓄冷時(shí)，當(dāng)窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4入口處的風(fēng)速大于lm/s時(shí)，利用自然通風(fēng) 進(jìn)行蓄冷。當(dāng)窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置4入口風(fēng)速小于lm/s時(shí)，開啟風(fēng)機(jī)，采用機(jī)械通風(fēng)，提 高換熱量。在釋冷時(shí)，開啟風(fēng)機(jī)，采用機(jī)械通風(fēng)引導(dǎo)室內(nèi)空氣流過裝置進(jìn)行換熱。
[0038] 根據(jù)模擬數(shù)據(jù)（如下表），所選取的相變材料相變溫度可以在23°C-32°C之間，同 時(shí)考慮相變溫度與室內(nèi)溫度之差越大，白天釋放冷量越多。因此選擇相變溫度為24°C。相 變溫度可以根據(jù)實(shí)際溫度情況及負(fù)荷需求進(jìn)行改變。
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，其特征在于，所述裝置從前到后包括 空氣過濾層（1)、相變材料填充層（2)和風(fēng)機(jī)層（3); 所述空氣過濾層（1)采用使用PTFE空氣凈化膜； 所述相變材料填充層（2)由若干個(gè)豎向排列的換熱單元組成，各換熱單元內(nèi)填充相變 材料； 所述風(fēng)機(jī)層（3)內(nèi)設(shè)置一臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，其特征在于， 所述窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置的尺寸與窗體的尺寸相對(duì)應(yīng)：該裝置的長為所對(duì)應(yīng)窗戶的長， 裝置的寬為所對(duì)應(yīng)窗戶的寬，裝置的厚度等于窗戶上沿到屋頂距離的40%?60%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，其特征在于， 所述相變材料填充層（2)的換熱單元組成板式換熱形式的結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，其特征在于， 所述風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，其特征在于， 所述裝置的頂部設(shè)置帶阻巧的水平轉(zhuǎn)軸，并通過水平轉(zhuǎn)軸與窗戶上部的墻體連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合夜間通風(fēng)的窗式相變蓄冷調(diào)溫裝置，其特征在于， 所述相變材料為石蠟。
【文檔編號(hào)】F24F5/00GK204227619SQ201420696262
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】項(xiàng)宇彤, 周國兵 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)