一种用于装配式建筑的内嵌管墙体节能系统

本发明涉及建筑，尤其是一种用于装配式建筑的内嵌管墙体节能系统。

背景技术：

1、装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件(如楼板、墙板、楼梯、阳台等)，运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表。装配式建筑墙结构由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成，是工业化体系建筑中全装配式建筑的主要类型。板材建筑可以减轻结构重量，提高劳动生产率，扩大建筑的使用面积和防震能力。板材建筑的内墙多为钢筋混凝土的实心板或空心板，外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板，也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板。目前，现有的装配式建筑墙结构只是具有保温、隔音和防水等常规功能，在建筑使用后室内的温度仍旧主要依靠冷暖电器(空调、风扇、加热器等)进行调整，通常使用电能、化石能源等高品位热源，不够节能环保。

2、现有装配式预制墙体节能技术多以降低传热系数为主要机制，通过在墙体添加轻质保温材料有效增加热阻，减少温差传热，但该方法蓄热能力小，难以有效衰减室外温度波。而且在承重墙体中增加轻质保温材料，使得墙体承重能力减弱，不足以支撑墙体上部荷载。利用嵌管式围护结构降温技术是近年来伴随着辐射供冷技术的推广发展起来的一种保温技术，将建筑体如楼板、地板或墙体等围护结构内部嵌入流体管道，在混凝土建筑构件内部形成冷量的存储与传递。因此，将嵌管墙与预制混凝土墙体结合起来，研究装配式混凝土建筑外墙控温技术，对建筑节能具有重要意义。现有的嵌管墙降温系统，大多都是只能解决夏季的空调负荷高的问题，夏季空调负荷很大一部分来自太阳辐射能，但建筑各个方向太阳辐射不均匀，以我国为例，夏季南向墙面接受太阳辐射远高于北向墙面，传统系统只能总体调控流量以带走热量，会导致能源浪费或降温不足。现有的嵌管墙采暖系统，大多都是只能解决冬季采暖的问题。没有夏季空调，冬季采暖的一体化解决方案，而且不能实现分区流量调控。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种用于装配式建筑的内嵌管墙体节能系统，在合理选择冷热源的情况下可以能够实现夏季制冷和冬季采暖，可以分区调控、按需调温，降低能耗。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

3、一种用于装配式建筑的内嵌管墙体节能系统，包括：冷热源、保温水箱、入户模块、内嵌管墙体、控制器；

4、所述冷热源用于向保温水箱提供冷源和热源，对保温水箱中的循环水进行加热或冷却；

5、建筑每层均设有入户模块；所述入户模块中设有入户供水管和入户回水管；所述入户供水管的供水进口与保温水箱的出水口相连接，所述入户供水管通过水平供水管与建筑每层的水平供水干管相连接，用于将循环水输送到建筑每层的水平供水干管上；建筑每层的水平回水干管通过水平回水管与所述入户回水管相连接，所述入户回水管的回水出口与保温水箱的回水口相连接，用于将循环水返回给保温水箱；所述入户模块用于控制建筑每层的循环水输入和循环水输出；

6、所述内嵌管墙体用于构成建筑外墙，所述内嵌管墙体中设有控制盒以及铺设有内嵌管；所述控制盒中设有墙供水管和墙回水管；所述墙供水管的供水进口与建筑每层的水平供水干管相连接，所述墙供水管通过第一供水管与内嵌管的进水口相连接；所述墙回水管的回水出口与建筑每层的水平回水干管相连接，所述墙回水管通过第一回水管与内嵌管的出水口相连接；所述控制盒用于控制内嵌管中的循环水输入和循环水输出；

7、所述控制器分别与冷热源、保温水箱、入户模块、内嵌管墙体通讯连接，用于接收采集信号或发送控制信号。

8、优选的，所述入户模块的水平供水管沿供水方向依次设有增压泵、流量控制阀、热量表、过滤器、截止阀；所述入户模块的水平回水管设有截止阀；其中，增压泵、流量控制阀、热量表、过滤器、截止阀均与控制器通讯连接。

9、优选的，所述入户模块还用于连接建筑上下层之间的垂直供水干管和垂直回水干管，将一个或多个入户模块的入户供水管的供水进口、入户回水管的回水出口对应的与保温水箱的出水口、回水口相连接，其余入户模块的入户供水管的供水进口、入户回水管的回水出口对应的与相邻层的入户模块的入户供水管的垂直供水出口、入户回水管的垂直回水进口相连接。

10、优选的，所述入户模块的入户供水管和入户回水管还分别连接排气管路，排气管路上设有自动排气阀。

11、优选的，所述第一供水管上设有温度计、热力执行器、流量计；所述第一回水管上设有温度计、截止阀；其中，温度计、热力执行器、流量计、截止阀均与控制器通讯连接。

12、优选的，所述内嵌管墙体中还设有连接盒；所述连接盒中设有进水连接管和回水连接管；所述进水连接管的进口与墙供水管的第二供水出口相连接，所述回水连接管的出口与墙回水管的第二回水进口相连接；

13、所述连接盒用于连接建筑同一层中的相邻内嵌管墙体之间的墙供水管和墙回水管；将一个或多个内嵌管墙体中的控制盒的墙供水管的供水进口、墙回水管的回水出口对应的与该层建筑的水平供水干管、水平回水干管相连接，其余内嵌管墙体上控制盒的墙供水管的第一供水进口、墙回水管的第一回水出口对应的与相邻内嵌管墙体上连接盒的进水连接管的出口、回水连接管的进口相连接。

14、优选的，内嵌管墙体的内壁上设有室内温度传感器，用于采集室内温度；内嵌管墙体的外壁设有室外辐射传感器，用于采集太阳辐射强度；所述室内温度传感器、室外辐射传感器均与控制器通讯连接。

15、优选的，所述控制器还与设置于室外的气候补偿器通讯连接，所述气候补偿器用于获取室外气温，控制器根据室外气温控制冷热源。

16、优选的，控制器对内嵌管墙体内的流量进行控制，具体如下所示：

17、s11，用户设定室内预定温度为t0；

18、s12，通过设置在内嵌管墙体内壁上的室内温度传感器采集室内温度为t1；通过设置在第一供水管和第一回水管上的温度计51，分别采集墙供水温度为t2、墙回水温度为t3；通过设置在内嵌管墙体外壁上的室外辐射传感器采集太阳辐射强度为r1；各个采集数据均发送给控制器；

19、s13，控制器判断|t0-t1|是否大于等于设定的第一阈值d1，若大于等于，则对该内嵌管墙体内的流量进行调控，执行步骤s14；若小于，则不对该内嵌管墙体内的流量进行调控，执行步骤s15；

20、s14，控制器根据所采集的室内预定温度t0、室内温度t1、墙供水温度t2、墙回水温度t3，计算该内嵌管墙体的所需流量qn＝g(t0,t1，t2,t3)；其中，g(.)为设定的单墙所需流量计算函数；

21、控制器根据所采集的太阳辐射强度r1计算该内嵌管墙体的辐射补偿流量δq＝f(r1)；其中，f(.)为设定的辐射补偿流量计算函数；

22、控制器根据该内嵌管墙体的所需流量qn和辐射补偿流量δq，计算该内嵌管墙体的实际调控流量qfn＝qn+δq；

23、执行步骤s16；

24、s15，该内嵌管墙体保持当前流量，即内嵌管墙体的实际调控流量qfn为当前流量；执行步骤s16；

25、s16，按照步骤s12-s15的方式，控制器分别对各个内嵌管墙体进行判断，并分别得到各个内嵌管墙体的实际调控流量qfn；

26、s17，控制器根据各个内嵌管墙体的实际调控流量qfn，计算得到建筑每层的层流量qi＝σqfn，以及计算得到建筑总流量qo＝σqi；

27、s18，控制器根据各个内嵌管墙体的实际调控流量qfn、建筑每层的层流量qi、建筑总流量qo实现各个内嵌管墙体内的流量调控。

28、本发明的优点在于：

29、(1)本发明的一种用于装配式建筑的内嵌管墙体节能系统，在合理配置冷热源的情况下可以能够实现夏季制冷和冬季采暖，可以分区调控、按需调温，降低能耗。

30、(2)本系统中的入户模块可以实现每层用户的用热(耗冷)量检测，调控各层流量，在结构上便于将垂直供回水管道和墙内水平管道连接。

31、(3)本发明的内嵌管墙体中铺设内嵌管，通过向内嵌管输入循环热水或循环冷水，可以实现对墙体进行加热或降温，从而实现室内的调温控制。

32、(4)本系统可以使用低品位的冷热源来维持室内温度恒定，全年大部分时段可以只通过常温水循环来保持室内温度恒定。

33、(5)控制盒在结构上可以起到施工时精确定位内嵌管道端头，现场安装时相邻两块墙体之间精准对位的作用。容纳并保护传感器等设备，有便于维修的优点。

34、(6)控制盒可以在硬件上实现对单个墙体的流量控制和温度监测(可以后期通过软件更新，实现个性化的温度控制)。

35、(7)连接盒的设计解决了施工时内嵌管道的定位问题，为安装时相邻墙体管道的熔融连接提供操作空间。

36、(8)本系统通过引入对太阳辐射的前馈控制，在外部环境偏离设计值时，通过增加流量的方式，提前抵消太阳辐射的影响。