一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置制造方法
【专利摘要】一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置属于相变蓄能技术应用领域。所述装置从前到后包括空气过滤层、相变材料填充层和风机层；空气过滤层采用使用PTFE空气净化膜；相变材料填充层由若干个竖向排列的换热单元组成，各换热单元内填充相变材料；风机层内设置一台或多台风机。蓄冷时，将该装置折叠紧贴于开启的窗口，利用夜间自然通风进行蓄冷；释冷时，将装置折叠到距离屋顶一定距离的水平位置利用风机循环流通室内空气，释放冷量到室内。本实用新型采用独立结构存放相变材料，同时辅以机械通风，维持良好的室内热舒适度，构造简单，使用、调节方便。并且相对于传统空调系统，节约常规能源，具有良好的环境效益。
【专利说明】一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于相变蓄能技术应用领域，特别是涉及一种结合夜间通风的窗式相 变蓄冷调温装置。
【背景技术】
[0002] 随着世界能源危机的不断加深，环境污染日益加重，同时伴随着人们对室内舒适 度的要求越来越高，人们在不断探求新的能量收集方式，在保持良好室内舒适度的前提下， 可以减少对常规化石能源的需求，将能量消耗降到最小。因此目前对于依靠可再生能源满 足建筑正常运营以及营造良好室内舒适度的被动式技术的应用及研宄越来越多。
[0003] 夜间通风作为一种可利用的新型冷源，具有可以改善室内环境、经济、节能、简便 易得等优点。又由于相变储热材料具有储热密度高、蓄放热过程近似等温、过程易控制等优 点，成为具有发展潜力的储能材料。其中有机相变材料（如石蜡）物理化学性能稳定，重复 利用性较好，且无毒无腐蚀性，安全系数高。因此利用相变材料结合夜间通风进行蓄冷成为 了关注热点。实现此过程的关键在于蓄、释冷形式的设计及相变材料的选取。
[0004] 目前利用相变材料结合夜间通风在建筑中的使用形式多为将相变材料置于围护 结构中引入自然通风，但掠过围护结构表面的风速小，且不同位置风速大小不一，导致蓄冷 及释冷效果不理想。同时目前室外空气污染严重，直接将室外空气引入室内会降低室内空 气清洁度。
[0005] 已有的设计大多是在建筑内墙、屋顶天花板加蓄冷材料，但这种方式或仅能利用 自然通风，不利于控制，蓄能调温效果差，或需要对建筑本身进行较大的改变；蓄、释冷方式 以及整个蓄、释冷系统的形式，没有做到既考虑充分利用自然通风又能更好的结合建筑本 身。
【发明内容】
[0006] 本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温 装置。
[0007] 本实用新型采用的技术方案为：
[0008] 所述装置从前到后包括空气过滤层、相变材料填充层和风机层；空气过滤层采用 使用PTFE空气净化膜；相变材料填充层由若干个竖向排列的换热单元组成，各换热单元内 填充相变材料；风机层内设置一台或多台风机。
[0009] 所述窗式相变蓄冷调温装置的尺寸与窗体的尺寸相对应：该装置的长为所对应 窗户的长，装置的宽为所对应窗户的宽，装置的厚度等于窗户上沿到屋顶距离的40%? 60%〇
[0010] 所述相变材料填充层的换热单元组成板式换热形式的结构。
[0011] 所述风机为轴流风机。
[0012] 所述装置的顶部设置带阻尼的水平转轴，并通过水平转轴与窗户上部的墙体连 接。
[0013] 所述相变材料为石蜡。
[0014] 本实用新型的有益效果为：
[0015] (1)该装置能够在空气进入室内之前首先对室外空气进行净化，维持良好的室内 空气洁净度。
[0016] (2)将相变材料封装在装置内成为独立装置，排除了对自然通风形式的过分依赖， 充分利用相变材料结合夜间通风进行蓄冷，与建筑本体很好的融合，构造简单，使用方便。
[0017] (3)相对于空调系统，可以充分节约能源，在两个小时的释冷时间内可以节约2度 电左右，一年可以节约700多度电。同时具有良好的环境效益及较好的应用前景，以每天使 用两个小时为例，相对于传统空调系统，一年可以减少712kgC0 2,21.9kgS02，193. 7kg烟尘 排放以及10. 68kg氮氧化物排放。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为装置整体结构图；
[0019] 图2为蓄冷工况时装置放置位置示意图；
[0020] 图3为蓄冷结束时房间Z = Im处截面等温线图；
[0021] 图4为释冷工况时装置放置位置示意图；
[0022] 图5为释冷结束时房间Z = Im处截面等温线图；
[0023] 图中标号：
[0024] 1-空气过滤层、2-相变材料填充层、3-风机层、4-窗式相变蓄冷调温装置、5-开启 的窗户、6-关闭的窗户、7-桌子、8-椅子、9-电脑、10-门。
【具体实施方式】
[0025] 本实用新型提供了一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，下面结合附图和
【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
[0026] 该装置结构如图1所示，从前到后包括空气过滤层1、相变材料填充层2和风机层 3〇
[0027] 所述空气过滤层1采用使用PTFE空气净化膜；PTFE空气净化膜具有原纤维状微 孔结构，孔隙率85%以上。不仅可以达到净化空气的目的，同时由于空气过滤膜很薄，仅有 0. Olmm厚，因此空气过滤层1所需的体积很小，可以增大相变材料填充层2的空间，储存更 多的冷量。
[0028] 所述相变材料填充层2由若干个竖向排列的换热单元组成，各换热单元内填充相 变材料；各换热单元组合构成板式换热形式结构。相变材料填充层2也可以采用其他换热 器的结构形式。
[0029] 相变材料为石蜡，并以膨胀珍珠岩作为载体物质；载体物质首先相变温度较高，在 工作物质的相变温度范围内保持固体形状，其次具有多孔结构，对液体相变材料具有吸附 作用，可与工作物质形成定型相变材料，保证在相变过程中维持原来的形态。同时辅有石墨 增加导热系数。
[0030] 所述风机层内设置一台或多台轴流风机。
[0031] 装置的尺寸与窗体的尺寸相对应：装置的长即为所对应窗户的长，装置的宽即为 所对应窗户的宽，装置的厚等于窗户上沿到屋顶距离的一半左右，同时可以根据所需负荷 大小，或空间尺寸大小进行调整。装置的外皮材质可选用不锈钢材料。装置的顶部设置带 阻尼的水平转轴，并通过水平转轴与窗户上部的墙体连接。
[0032] 本实用新型提供了一个具体的实施例：
[0033] 选取长为5. 5m、宽4m、高3m的房间，装置所对应的窗户尺寸为长I. 6m，宽0. 7m，窗 户上沿距屋顶的距离为0.5m。室内有桌子7、椅子8、电脑9、门10。
[0034] 窗式相变蓄冷调温装置4采用不锈钢材料作为壳体，壁厚为2mm ;窗式相变蓄冷 调温装置4长为I. 6m、宽0. 7m、高0. 3m。相变材料填充层2由15片长0. 6m、宽0. 2m、厚为 0. 06m的换热单元组成，每两片换热单元之间的间隙为0. 04m。
[0035] 窗式相变蓄冷调温装置4在蓄冷时在房间中的放置位置如图2所示：蓄冷工况时， 将窗式相变蓄冷调温装置4折叠到贴附于开启的窗户5的位置，由于垂直于窗户处的风速 最大，这样可以使具有最大风速的室外空气进入装置，增加换热量。模拟分析中，选取夜间 室内初始温度为28°C，室外冷风温度为23°C。模拟结果显示，蓄冷持续6个小时后，装置内 部相变材料可以达到23°C (效果图如图3所示）。
[0036] 窗式相变蓄冷调温装置4在释冷时在房间中的放置位置如图4所示：释冷工况时， 将窗式相变蓄冷调温装置4抬起到距屋顶相应距离处（与关闭的窗户6上沿平齐的水平放 置），开启风机引导室内较热空气通过空调装置，与相变材料进行换热。模拟分析中，选取白 天室内温度为32°C。模拟结果显示，采用机械通风，经过3个小时，室内温度可以从32°C下 降到27°C (效果图如图5所示）。
[0037] 在蓄冷时，当窗式相变蓄冷调温装置4入口处的风速大于lm/s时，利用自然通风 进行蓄冷。当窗式相变蓄冷调温装置4入口风速小于lm/s时，开启风机，采用机械通风，提 高换热量。在释冷时，开启风机，采用机械通风引导室内空气流过装置进行换热。
[0038] 根据模拟数据（如下表），所选取的相变材料相变温度可以在23°C-32°C之间，同 时考虑相变温度与室内温度之差越大，白天释放冷量越多。因此选择相变温度为24°C。相 变温度可以根据实际温度情况及负荷需求进行改变。
[0039]
【权利要求】
1. 一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，其特征在于，所述装置从前到后包括 空气过滤层（1)、相变材料填充层（2)和风机层（3); 所述空气过滤层（1)采用使用PTFE空气净化膜； 所述相变材料填充层（2)由若干个竖向排列的换热单元组成，各换热单元内填充相变 材料； 所述风机层（3)内设置一台或多台风机。
2. 根据权利要求1所述的一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，其特征在于， 所述窗式相变蓄冷调温装置的尺寸与窗体的尺寸相对应：该装置的长为所对应窗户的长， 装置的宽为所对应窗户的宽，装置的厚度等于窗户上沿到屋顶距离的40%?60%。
3. 根据权利要求1所述的一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，其特征在于， 所述相变材料填充层（2)的换热单元组成板式换热形式的结构。
4. 根据权利要求1所述的一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，其特征在于， 所述风机为轴流风机。
5. 根据权利要求1所述的一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，其特征在于， 所述装置的顶部设置带阻巧的水平转轴，并通过水平转轴与窗户上部的墙体连接。
6. 根据权利要求1所述的一种结合夜间通风的窗式相变蓄冷调温装置，其特征在于， 所述相变材料为石蜡。
【文档编号】F24F5/00GK204227619SQ201420696262
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】项宇彤, 周国兵 申请人:华北电力大学