一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统，属于建筑节能与制冷技术领域，所述一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统包括设置在相变材料层与室内环境之间的墙壁内的水冷循环管路、设置在建筑顶部的强化辐射散热装置以及热水储存罐，可以吸收建筑墙体中相变材料夏季夜间凝固时向室内方向传导的热量，提高了建筑室内的热舒适性、降低了建筑制冷所需能耗，通过设置热水储存罐，提高了能源利用率，通过应用水冷循环管路，提高了冷却系统的使用寿命和稳定可靠性，且易于加工制造，降低了制造成本和维修成本，简单，控制准确性高，有利于推动建筑领域的节能减排，具有较好的应用前景和推广价值。广价值。广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统


[0001]本专利技术涉及建筑节能与制冷
，具体是涉及一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国人民生活水平的提升，空调能耗迅速增加，如今正快速地逼近国际能耗限定标准。据统计，全球每年有30
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50％的电力消耗用于建筑制冷和供热，而其中80％的电力仍然是通过燃烧化石燃料产生的。因此，降低建筑能耗，发展“绿色建筑”正成为缓解能源危机的重要手段。
[0003]当前，在墙体中应用相变材料以降低建筑能源消耗是一种受到广泛关注的建筑节能技术。其中，最常见的是被动式的相变材料建筑节能技术，其基本原理是利用相变材料在发生相变时能量密度较高的特性进行储热和放热，具体为：当室外温度较高时，室外通过墙体向室内导热，墙体中的相变材料吸收热量熔化，将大量热量储存在相变材料中，熔化过程中相变材料温度保持基本不变，有效的降低了室外向室内传递的热量，从而减缓了室内温度的升高；当室外温度较低时，墙体中熔化的相变材料凝固放出储存的热量，减小了室内通过墙体向室外散失的热量，同时墙体中的相变材料向室内传递的热量有效减缓了室内温度的降低。因此，相变材料可以减小室内温度的波动范围，降低室内高温、提高室内低温，从而减小建筑制冷或供热的能源消耗。
[0004]墙体中应用相变材料的技术在昼夜温差较大的地区应用效果良好，因为这类地区日间有制冷需求、夜间有供热需求，相变材料可以同时减小甚至满足建筑的制冷和供热需求。但是在国内大部分地区，昼夜温差较小，在夏季日间温度较高的同时夜间温度并不是很低，夜间室内并没有供热需求，此时相变材料技术显示出了一个弊端，即相变材料在凝固放热时除了向室外散热还会向室内导热，使夜间室内温度升高，破坏室内的热舒适性，使室内产生制冷需求或者增大了室内的制冷需求，进而降低了相变材料减小建筑温度调节所需能耗的效果。
[0005]现有一种利用相变材料的墙体自动蓄热排热装置，利用换热管路吸收相变材料凝固时放出的热量，但是该装置仅将相变材料应用在内嵌套管的外周，与主流的在墙体中以整层的形式应用相变材料夹层的技术相比储热量较小，且在室外温度较高时阻碍室外向室内导热的隔热效果也有所降低；现有一种基于相变蓄热和夜间辐射的散热系统，用于数据中心机柜和机房的散热，在解决散热问题的同时实现了节能减排。但是两篇专利均采用热管作为换热循环管路的主要构成部分，热管在使用时必须保证严格密封以维持内部的负压状态，一旦发生即使很微小的腐蚀、磨损穿孔也会完全失效，而且在运行过程中工作液体会与管道材料发生化学反应或电化学反应，产生不凝性气体，并最终汇聚到冷凝段使凝结传热恶化，致使热管性能变差或失效，因此在建筑墙体中应用热管的系统的使用寿命和稳定可靠性相对建筑的使用寿命而言存在一定局限性。一旦发生失效，处于建筑墙体中的管道难于维修，且维修成本较高，严重增加了系统的实际成本。同时，使用的是常见的辐射散热
装置，没有考虑到实际建筑中建筑楼顶面积相对四周墙体面积较小，在有限的面积内布置的辐射散热装置其辐射散热量如果未经强化可能难于满足冷却建筑墙体内的相变材料的冷量需求，因此在辐射散热量方面存在一定局限性。
[0006]因此，需要提供一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统，旨在解决上述问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统，以解决上述
技术介绍
中的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统，包括设置在相变材料层与室内环境之间的墙壁内的水冷循环管路、设置在建筑顶部的强化辐射散热装置以及热水储存罐，所述水冷循环管路包括靠近相变材料层的上升管和远离相变材料层的下降管，所述强化辐射散热装置包括若干个相互连接的水平辐射散热板，所述水平辐射散热板上垂直连接有竖直辐射散热板，所述水平辐射散热板和竖直辐射散热板内部均设置有散热管路且二者内部的散热管路相互连通，所述散热管路的出口连接有三通阀，所述上升管的顶端与位于建筑墙体顶部的出液总管的入口相连通，所述出液总管的出口通过出液阀门与散热管路的入口相连通，所述上升管的底端与位于建筑墙体底部的进液总管的出口相连通，所述下降管的顶端与位于建筑墙体顶部的下降总管的出口相连通，所述下降总管的入口与三通阀相连接，所述下降管的底端与位于建筑墙体底部的进液总管的入口相连通，所述进液总管中设有水泵，所述热水储存罐包括罐体，所述罐体顶部设有入水口，入水口通过导管与三通阀相连接。
[0010]作为本专利技术进一步的方案，所述入水口的水平高度不高于散热管路出口的水平高度。
[0011]作为本专利技术进一步的方案，所述热水储存罐底部设有热水供应管路。
[0012]作为本专利技术进一步的方案，所述进液总管通过给水阀门与建筑原有自来水给水管路相连通。
[0013]作为本专利技术进一步的方案，所述建筑墙体中相变材料的相变温度不低于23℃。
[0014]作为本专利技术进一步的方案，所述进液总管底部设有与排水管路相连接的排水阀门。
[0015]作为本专利技术进一步的方案，所述上升管在进液总管和出液总管之间以并联的形式分布，所述下降管在下降总管和进液总管之间以并联的形式分布。
[0016]作为本专利技术进一步的方案，所述散热管路以蛇形管的管路形式设置。
[0017]综上所述，本专利技术实施例与现有技术相比具有以下有益效果：
[0018]1.本专利技术通过设置的水冷循环管路，可以吸收建筑墙体中相变材料夏季夜间凝固时向室内方向传导的热量，将热量由强制水冷循环传递到强化辐射散热装置，利用夜间天空辐射散热的特性将水冷循环吸收的热量散失出去，同时，设置的热水储存罐可以用于存放白天辐射散热装置中被加热的水，以满足用户日间生活所需热水，既克服了建筑墙体中相变材料夏季夜间破坏室内热舒适性，增大室内制冷需求的弊端，又实现了水冷/散热循环
回路在日间不工作时所吸收太阳能量的利用以提高建筑的节能效果；
[0019]2.本专利技术通过对辐射散热装置进行类肋片设置的方式强化其散热效果，提高了冷却系统的制冷量，使有限面积内布置的辐射散热装置能够进一步满足夜间冷却相变材料的制冷需求；
[0020]3.本专利技术通过采用水冷循环管路对相变材料进行冷却的方式，提高了建筑墙体中相变材料的冷却系统的使用寿命和稳定可靠性，且易于加工制造，降低了维修成本和制造成本；
[0021]4.本专利技术通过靠近相变材料层的上升管的密集并联式布置，有效吸收相变材料层凝固时放出来的热量，从而大幅减少相变材料凝固时与室内环境间的热量交换，进一步保证了冷却系统维护室内热舒适性的工作效果；
[0022]5.本专利技术通过出液阀门和三通阀中对应散热管路和下降总管的两个通路阀门的开关与水泵的启停控制水冷/散热循环回路的工作与停止，通过三通阀不同通道阀门的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水冷与强化夜间辐射散热耦合的建筑相变材料冷却系统，其特征在于，包括设置在相变材料层与室内环境之间的墙壁内的水冷循环管路、设置在建筑顶部的强化辐射散热装置以及热水储存罐，所述水冷循环管路包括靠近相变材料层的上升管和远离相变材料层的下降管，所述强化辐射散热装置包括若干个相互连接的水平辐射散热板，所述水平辐射散热板上垂直连接有竖直辐射散热板，所述水平辐射散热板和竖直辐射散热板内部均设置有散热管路且二者内部的散热管路相互连通，所述散热管路的出口连接有三通阀，所述上升管的顶端与位于建筑墙体顶部的出液总管的入口相连通，所述出液总管的出口通过出液阀门与散热管路的入口相连通，所述上升管的底端与位于建筑墙体底部的进液总管的出口相连通，所述下降管的顶端与位于建筑墙体顶部的下降总管的出口相连通，所述下降总管的入口与三通阀相连接，所述下降管的底端与位于建筑墙体底部的进液总管的入口相连通，所述进液总管中设有水泵，所述热水储存罐包括罐体，所述罐体顶部设有入水口，入水口通过导管与三通阀相连接。2.根据权利要求1所述的水冷与强化夜间辐射散热耦合的建...

【专利技术属性】
技术研发人员：金英爱，解博文，马纯强，蒋志鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：