[发明专利]一种结合机械通风的阶梯相变蓄能堆积床系统

说明书

本发明公开了一种结合机械通风的阶梯相变蓄能堆积床系统，由阶梯相变蓄能堆积床和辅助机械通风系统两部分组成。根据我国5个建筑热工设计分区和实际室外热环境状况选择两种或两种以上不同相变温度的相变蓄能材料，将相变蓄能材料封装于金属球壳之中，按照相变温度的阶梯变化置于阶梯相变蓄能堆积床中；辅助机械通风系统根据其运行原理设置为四个工况，阶梯相变蓄能堆积床在不同工况下分别与机械通风、夜间自然通风、太阳能空气集热装置和空气电加热装置结合实现全年工况下高效运行。本发明采用辅助机械设备来提高可再生能源的利用效率，可在满足室内人体热舒适需求的同时有效降低建筑能耗。

技术领域

本发明属于建筑节能技术领域，涉及一种采用辅助机械设备的主动式设计策略结合高效利用夏季夜间自然通风、冬季太阳能采暖的被动式设计策略、匹配多种相变蓄能材料、可在全年工况下适应不同室外气候条件使用的阶梯相变蓄能堆积床系统。

背景技术

在建筑能耗持续攀升导致能源紧张和环境污染背景下，有效利用可再生能源的低能耗建筑已受到人们的广泛重视。作为一种温度变化小、蓄能密度大、具有高效潜热特性的材料，相变蓄能材料在建筑制冷和采暖领域里有着广阔的应用前景。如何将相变蓄能材料与建筑有效结合并应用是当下研究的热点。

目前国内的相变蓄能建筑构件，如相变蓄能墙板、相变蓄能地板、相变蓄能天花板等大部分仍旧停留在研发阶段，没有形成产业化生产和相应行业规范标准，存在着导热系数低、储能效率低、稳定性差、易发生泄漏及易受到室外环境影响等缺陷。同时，由于相变蓄能材料在冬季和夏季蓄热原理不同，现阶段相变蓄能构件的应用主要针对于单一季节，缺乏全年工况设计利用。我国被动式建筑技术发展缓慢，存在着造价高、可再生能源利用率低等劣势，仅通过被动式建筑设计策略无法适应自然因素差别较大的室外热环境，也无法精准调控建筑室内热环境的舒适度，更无法满足全年工况下相变蓄能材料的应用。另外，随着人们对舒适度的要求日益提高，主动式设计策略虽能高效控制室内环境，但其较高的能耗、较高的造价及维护成本不符合当下节能减排的要求。因此应契合中国当下国情，将主动式设计策略作为被动式设计策略对室内环境控制的补充，在满足人体热舒适要求的同时最大化的降低建筑能耗。但由于我国现有技术的发展有限、不同气候分区自然因素的差别较大，如何将主动式设计策略与被动式设计策略高效匹配是当下亟待解决的新问题。

发明内容

针对现有技术及现状产生的新问题，本发明提出一种结合机械通风的阶梯相变蓄能堆积床系统，通过不同相变温度的相变蓄能封装球体呈阶梯变化的集中放置，实现全年工况的运行，并将可再生能源与辅助机械设备相结合，满足室内人体热舒适的同时实现高效节能。因此，本发明对于低能耗建筑设计结合相变蓄能材料应用、实现显著降低建筑能耗有着重大的意义。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种结合机械通风的阶梯相变蓄能堆积床系统，整个系统包括蓄存冷热量的阶梯相变蓄能堆积床箱体和输送冷热量的辅助机械通风系统两个部分；所述的阶梯相变蓄能堆积床箱体位于室外空间，其内部摆放有蓄存冷热量的相变蓄能封装球体；所述的辅助机械通风系统由阶梯相变蓄能堆积床箱体右侧的送风段、左侧的回风段及上侧的加热段组成，送风段始于阶梯相变蓄能堆积床箱体右侧的送风风扇出口处并设置有送风口室内外切换装置，送风口室内外切换装置连接至送风段的室外管道，在送风道室外管道上设置有送风道阀门，送风道室外管道延伸至房间顶部进入室内，送风段室内管道上设置有室内送风装置；回风段始于房间内底部设置有室内回风装置的回风段室内管道，回风段室内回风管道延伸至房间室外并连接回风段室外管道，回风段室外管道上设置有回风道阀门，回风道阀门连接有加热段管道，最终通过回风口室内外切换装置连接至阶梯相变蓄能堆积床箱体的回风风扇；太阳能空气集热装置和电加热装置的热空气出口处连接加热段管道，加热段管道与回风道阀门后的回风道室外管道连接。

阶梯相变蓄能堆积床中的相变蓄能封装球体，结构分为外部封装和内部填充两个部分，外部封装包括金属球壳、填充孔洞及密封盖三部分，其中金属球壳分为上球壳和下球壳，上下球壳边缘分别有内外螺纹；内部填充包括翅片结构及相变蓄能材料。