利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统技术方案

本发明专利技术涉及通风技术领域，尤其涉及一种利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，包括，太阳能烟囱单元、进风单元、辐射制冷单元、相变蓄冷装置和通风控制模块，所述通风控制模块用以通过分析室内温度判断是否开启所述系统对室内进行被动通风降温并根据室内进风温度判断是否通过开启循环泵进行冷量转换降低进风温度以使室内温度降低，本发明专利技术提供一种集合辐射制冷和相变蓄冷并将辐射制冷所制得冷量储蓄在相变蓄冷材料中实现全时段提供冷量的系统，同时利用太阳能烟囱结构强化通风的太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统。动式通风系统。动式通风系统。

【技术实现步骤摘要】
利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统


[0001]本专利技术涉及通风
，尤其涉及一种利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统。

技术介绍

[0002][0003]随着能源消耗问题和环境问题的提出，利用自然通风改善室内环境越来越受到人们的重视。利用自然通风既可以满足房间一定的舒适性要求，又可以节约设备和运行费用以及维修费用。而由室内外空气密度差引起的热压自然通风即所谓的“烟囱效应”。太阳能烟囱是一种热压作用下的自然通风设备，将太阳能和烟囱效应两者有机结合起来，利用太阳辐射作为动力，空气流动提供浮升力，将热能转化为动能。
[0004]在已有的建筑用太阳能烟囱系统中,由于进入室内的空气没有进行预处理，存在室内环境受室外气候因素影响大的问题，夏季会出现室内过热的情况，进而会增加室内的能源消耗；其次，夏季，室外的空气进入室内，由于温度的降低会出现结露现象，对建筑和人体舒适性等方面带来许多不良影响，建筑结构中的湿积累，容易引发霉菌生长，墙体表面或墙角腐蚀，装饰层脱落，同时建筑材料会变软、粉化，保温材料性能降低。
[0005]地球大气在8
‑
13μm波段透射率很高，这一波段称为“大气窗口”。所谓夜间辐射制冷技术，是指制冷表面在夜间通过“大气窗口”与温度很低的外太空进行辐射换热，实现被动制冷。由于整个制冷过程零能耗、无污染，夜间辐射制冷技术具备很强的节能潜力。同时，辐射制冷技术兼具除湿的作用。
[0006]由此，辐射制冷技术可以相应的解决现有太阳能烟囱装置所存在的问题，将太阳能和辐射制冷技术有效的融入建筑设计当中，可以很好地调节室内温度和室内空气品质，优化可再生能源在建筑领域的利用，是一个值的研究的方向。
[0007]中国专利公开号：CN208108360U公开了一种基于太阳能烟囱的被动蒸发冷却通风空调系统，其公开的技术包括位于建筑物顶部的蒸发冷却单元以及建筑物两侧对称分布的太阳能烟囱；蒸发冷却单元包括与建筑物接通的壳体，沿壳体内壁一周均匀分布不少于两个的直接蒸发单元，每个直接蒸发单元对应的壳体上设置有进风口；由此可见，所述基于太阳能烟囱的被动蒸发冷却通风空调系统的制冷效率由水的蒸发带走的热量决定，申请人认为该技术存在以下问题：1、如要实现较高的制冷效率则需要增大水的蒸发量，由于水的比热容一定，要增加水的蒸发量要通过扩大蒸发水的表面积的方式从而使其蒸发冷却单元的占地增大，在实际操作过程中可能无法实现，从而无法带来良好的制冷效果；2、受环境湿度影响较为明显，若环境中空气湿度较大，则其蒸发冷却单元的蒸发量相应降低，从而无法达到较为满意的制冷效果。

技术实现思路

[0008]为此，本专利技术提供一种利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，
用以克服现有被动式通风技术中室内环境制冷温度完全依赖室外气候因素，无法进行制冷温度调节的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供一种利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，包括，
[0010]太阳能烟囱单元，设置在室内阳光照射面对应的墙体处，用以通过太阳能烟囱对室内进行被动式通风；
[0011]进风单元，其设置在室内远离所述太阳能烟囱单元的墙体上，用以使室外空气进入室内并对进入室内的空气进行降温；
[0012]辐射制冷单元，其设置在面向大气层并与所述进风单元相连接，用以通过辐射制冷储存冷量；
[0013]相变蓄冷装置，其分别与所述进风单元和所述辐射制冷单元相连，用以通过相变蓄冷材料对所述辐射制冷单元制备的冷量进行储存、转换并通过冷量释放对进入室内的空气进行降温；
[0014]通风控制模块，其分别与所述进风单元、所述辐射制冷单元和所述相变蓄冷装置相连接，所述通风控制模块用以通过分析室内温度判断是否开启所述系统对室内进行被动通风降温并根据室内进风温度判断是否通过开启循环泵进行冷量转换降低进风温度以使室内温度降低，以及通过判断所述相变蓄冷装置中相变蓄冷材料的温度和所述进风单元中相变蓄冷材料的温度确定所述系统的冷量转换是否符合标准、所述相变蓄冷装置是否达到冷量储存上限以判断是否控制所述系统关闭循环泵。
[0015]进一步地，所述太阳能烟囱单元包括蓄热墙、透明玻璃面板、太阳能集热板、室内出风口和室外出风口，其中，
[0016]所述蓄热墙设置在室内墙体中面对阳光照射的墙体且所述蓄热墙上部与室内房顶连接、所述蓄热墙左右与相邻室内墙体连接；所述透明玻璃面板设置在所述蓄热墙面对阳光照射一侧与所述蓄热墙平行且所述透明玻璃面板下部与室内地面相连接、所述透明玻璃面板左右与相邻室内墙体连接；所述太阳能集热板设置在所述蓄热墙外表面靠近所述透明玻璃面板一侧并与所述蓄热墙相连接；所述室内出风口设置在所述蓄热墙下部，所述室外出风口设置在所述透明玻璃面板的上部，所述透明玻璃面板、所述室外出风口、所述蓄热墙、所述室内出风口、所述室内地面、所述室内相邻墙体围成的空间为所述太阳能烟囱单元的空气流道。
[0017]所述透明玻璃面板用于透射太阳辐射，使述太阳能烟囱单元的空气流道内的空气加热；所述蓄热墙(也称为Trombe墙)在夏季用于储存房屋外部的热量，防止房屋外部的热量进入屋内使屋内冷量散失，在冬季用于积蓄屋内的热量，防止屋内热量散失；所述太阳能集热板用于将太阳辐射热量进行收集并将所述空气流道内空气加热；所述室内出风口用以将室内空气与所述空气流道内空气相连通；所述室外出风口用以将所述空气流道内空气与室外空气相连通，所述室内出风口、所述空气流道与所述室外出风口形成室内外空气通道用于使室内空气沿所述空气流道流动至室外。
[0018]所述太阳能烟囱单元的工作原理为：室外阳光经透明玻璃面板照射至位于储热墙表面的太阳能集热板上，随着太阳能集热板上热量逐渐富集，太阳能集热板将热量传导至蓄热墙并加热太阳能烟囱单元的空气流道内空气，使太阳能烟囱单元的空气流道内空气与
室内空气、室外空气产生温度差和压强差并驱动空气流道内空气经由空气流道流向室外出风口并驱动室内空气经由室内出风口流向空气流道，形成室内空气沿空气流道流向室外的被动通风效果。
[0019]进一步地，所述进风单元设置在室内墙体中远离所述太阳能烟囱单元的墙体上，所述进风单元为箱体式结构，包括室外进风口、室内进风口和相变蓄冷材料；
[0020]所述室外进风口设置在箱体式结构侧壁中所处墙体的室外墙体的侧壁上，所述室内进风口设置在箱体式结构侧壁中所处墙体的室内墙体的侧壁上，所述室外进风口与所述室内进风口之间通过若干进气通道导通以将室外空气与室内空气连通，所述箱体式结构各侧壁与所述进气通道形成的封闭空间内填充有所述相变蓄冷材料。
[0021]所述进风单元的工作过程为：当室外空气经由所述进风单元流向室内时，室外空气流经所述进风单元中室外进风口与所述室内进风口之间的若干进气通道，由于，所述进风单元的箱体各侧壁与所述进气通道形成的封闭空间内填充有相变蓄冷材料，室外空气在所述进气通道与室外空气发生热交换而降温，从而降低进入室内的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，包括，太阳能烟囱单元，设置在室内阳光照射面对应的墙体处，用以通过太阳能烟囱对室内进行被动式通风；进风单元，其设置在室内远离所述太阳能烟囱单元的墙体上，用以使室外空气进入室内并对进入室内的空气进行降温；辐射制冷单元，其设置在面向大气层并与所述进风单元相连接，用以通过辐射制冷储存冷量；相变蓄冷装置，其分别与所述进风单元和所述辐射制冷单元相连，用以通过相变蓄冷材料对所述辐射制冷单元制备的冷量进行储存、转换并通过冷量释放对进入室内的空气进行降温；通风控制模块，其分别与所述进风单元、所述辐射制冷单元和所述相变蓄冷装置相连接，所述通风控制模块用以通过分析室内温度判断是否开启所述系统对室内进行被动通风降温并根据室内进风温度判断是否通过开启循环泵进行冷量转换降低进风温度以使室内温度降低，以及通过判断所述相变蓄冷装置中相变蓄冷材料的温度和所述进风单元中相变蓄冷材料的温度确定所述系统的冷量转换是否符合标准、所述相变蓄冷装置是否达到冷量储存上限以判断是否控制所述系统关闭循环泵。2.根据权利要求1所述的利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，所述太阳能烟囱单元包括蓄热墙、透明玻璃面板、太阳能集热板、室内出风口和室外出风口，其中，所述蓄热墙设置在室内墙体中面对阳光照射的墙体且所述蓄热墙上部与室内房顶连接、所述蓄热墙左右与相邻室内墙体连接；所述透明玻璃面板设置在所述蓄热墙面对阳光照射一侧与所述蓄热墙平行且所述透明玻璃面板下部与室内地面相连接、所述透明玻璃面板左右与相邻室内墙体连接；所述太阳能集热板设置在所述蓄热墙外表面靠近所述透明玻璃面板一侧并与所述蓄热墙相连接；所述室内出风口设置在所述蓄热墙下部，所述室外出风口设置在所述透明玻璃面板的上部，所述透明玻璃面板、所述室外出风口、所述蓄热墙、所述室内出风口、所述室内地面、所述室内相邻墙体围成的空间为所述太阳能烟囱单元的空气流道。3.根据权利要求1所述的利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，所述进风单元为箱体式结构，包括室外进风口、室内进风口和相变蓄冷材料，其中，所述室外进风口设置在箱体式结构侧壁中室外墙体的侧壁上，所述室内进风口设置在箱体式结构侧壁中室内墙体的侧壁上，所述室外进风口与所述室内进风口之间通过若干进气通道导通以将室外空气与室内空气连通；所述箱体式结构各侧壁与所述进气通道形成的封闭空间内填充有所述相变蓄冷材料。4.根据权利要求1所述的利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，所述辐射制冷单元包括：辐射制冷板，包括铝制基板和覆盖在所述铝制基板表面的辐射制冷选择性发射涂层；制冷板支架，其设置在所述铝制基板上，用以调节所述辐射制冷板的角度。
5.根据权利要求1所述的利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，所述相变蓄冷装置包括相变蓄冷材料、用以盛放相变蓄冷材料的蓄冷箱箱体、第一液体通道和第二液体通道，所述蓄冷箱箱体设置为箱体结构，所述第一液体通道和所述第二液体通道设置为填充有用以进行冷量交换的液体的封闭管路，其中，所述第一液体通道包括第一蛇形管路、第二蛇形管路和第一连接管路，所述第一蛇形管路设置在远离所述铝制基板表面的辐射制冷选择性发射涂层的所述铝制基板表面且其与所述铝制基板设置为面接触，所述第二蛇形管路设置在所述蓄冷箱箱体表面且其与所述蓄冷箱箱体表面设置为面接触，所述第一连接管路用于连接所述第一蛇形管路和所述第二蛇形管路以形成一个封闭的液体回路；所述第二液体通道包括第三蛇形管路、进风单元管路和第二连接管路，所述第三蛇形管路设置在所述蓄冷箱箱体表面中与所述第二蛇形管路所在蓄冷箱箱体表面平行的蓄冷箱箱体表面，且其与所述蓄冷箱箱体表面设置为面接触；所述进风单元管路设置在所述进风单元内并与所述进风单元中的相变蓄冷材料接触，用以将所述相变蓄冷装置储存的冷量通过液体交换置换为所述进风单元中填充的相变蓄冷材料中的冷量；所述第二连接管路用于连接所述第三蛇形管路和所述进风单元管路以形成一个封闭的液体回路。6.根据权利要求1所述的利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，所述蓄冷箱箱体中和所述进风单元中填充的相变蓄冷材料组成包括月桂酸和正辛酸，配比为质量比为21∶79，得到的所述相变蓄冷材料融点为7.0℃，相变潜热130.8kJ/kg。7.根据权利要求1所述的利用太阳能烟囱结构和辐射制冷复合的被动式通风系统，其特征在于，所述系统还包括用以检测所述被动式通风系统的工作状态的检测模块，所述检测模块包括用以检测所述蓄冷箱箱体内相变蓄冷材料温度的第一温度检测器、用以检测所述进风单...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥飞，姜厚泽，王路，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：