一种室内温度自动调节系统

1.本实用新型属于建筑物节能技术领域，尤其涉及一种室内温度自动调节系统。


背景技术：

2.当前，我国城镇化进入快速发展阶段，使得我国建筑能耗在较长时间内持续刚性增长。建筑能耗中，建筑运行能耗占主要部分，约占我国能源总消费量的21％，且其中有60％～70％用于室内制冷和制热。因此，加强建筑节能、以低成本实现建筑高效运行，是发展绿色建筑、建设生态文明的一个重要措施。
3.在各种建筑中，活动房因其型式多样、规格标准、成本低、施工速度快、可循环利用等优点而迅速发展，但同时也由于围护结构简单、热惰性小而使得居住环境“夏热冬冷”、热舒适性差的特点突出，运行过程中为调节室内温度而产生的能耗较高。目前，在活动房节能中，有学者提出采用冷水喷洒屋面的方法来帮助降温。然而，喷洒降温系统安装较复杂，运行过程中不仅需要消耗电能，而且需要保证供水，对能源、资源都有一定要求，使用范围受限。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供结构简单、可根据环境温度改变屋顶表层辐射性能的室内温度自动调节系统，可以实现夏季制冷、冬季供热的双重功能，有效降低房屋能耗，提高其适用性。
5.为此本实用新型提供的室内温度自动调节系统，包括设置于房屋屋顶并卷绕在第一卷筒上的制冷遮盖物、设置于房屋屋顶并卷绕在第二卷筒上的制热遮盖物、设置在房屋室外用于测温的温度传感器以及驱动所述第一卷筒或第二卷筒转动以将所述制冷遮盖物和所述制热遮盖物交替铺盖在房屋屋顶上的控制模块；其中，
6.所述温度传感器的反馈端电连接至所述控制模块，所述制冷遮盖物背离房屋屋顶的一面上设有天空辐射制冷涂层，所述制热遮盖物背离房屋屋顶的一面上设有光-热选择性吸收涂层。
7.具体的，还包括设置在房屋屋顶为所述控制模块供电的光伏发电模块。
8.具体的，所述第一卷筒和所述第二卷筒并排相对设置，所述制冷遮盖物的自由端与所述制热遮盖物的自由端对接，所述控制模块包括驱动所述第一卷筒旋转以使所述制热遮盖物伸出并铺盖在房屋屋顶上的第一驱动装置、驱动所述第二卷筒旋转以使所述制冷遮盖物伸出并铺盖在房屋屋顶上的第二驱动装置以及控制所述第一驱动装置和第二驱动装置工作的控制器，所述温度传感器与所述控制器连接。
9.具体的，所述第一卷筒设置在房屋屋顶的一端，所述第二卷筒设置在房屋屋顶的另一端，所述第一卷筒和所述第二卷筒均沿房屋屋顶的长度方向或宽度方向设置。
10.具体的，所述第一驱动装置和第二驱动装置均采用步进电机。
11.具体的，所述第一卷筒和第二卷筒上均设有与对应步进电机的转轴对接的轴孔。
12.具体的，所述制冷遮盖物和所述制热遮盖物择一将房屋屋顶遮盖时，所述制冷遮盖物和所述制热遮盖物均与所述房屋屋顶的上表面贴合。
13.具体的，所述制冷遮盖物和所述制热遮盖物均采用锌箔制作。
14.与现有技术相比，本实用新型至少一个实施例具有如下有益效果：控制模块根据温度传感器反馈的室内温度信息，可以驱动第一卷筒或第二卷筒转动，将制冷遮盖物和制热遮盖物交替铺盖在房屋屋顶上，从而利用遮盖物上的光-热选择性吸收涂层和天空辐射制冷涂层改变房屋顶表层的辐射特性，实现夏季制冷、冬季制热的双重功能，达到降低房屋能耗，提高其适用性的目的。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型实施例提供的室内温度自动调节系统夏季运行状态图；
17.图2是本实用新型实施例提供的室内温度自动调节系统冬季运行状态图；
18.图3是本实用新型实施例提供的室内温度自动调节系统工作原理示意图；
19.图4是本实用新型实施例提供的控制模块原理图；
20.图5是本实用新型实施例涉及的天空辐射制冷涂层反射光谱曲线；
21.图6是本实用新型实施例涉及的光-热选择性吸收涂层反射光谱曲线；
22.其中：1、房屋屋顶；2、第一卷筒；3、制冷遮盖物；4、第二卷筒；5、制热遮盖物；6、天空辐射制冷涂层；7、光-热选择性吸收涂层；8、光伏发电模块；9、第一驱动装置；10、第二驱动装置。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.参见图1-图3，一种室内温度自动调节系统，包括设置于房屋屋顶1并卷绕在第一卷筒2上的制冷遮盖物3、设置于房屋屋顶1并卷绕在第二卷筒4上的制热遮盖物5、设置在房屋室外用于测温的温度传感器以及驱动第一卷筒2或第二卷筒4转动以将制冷遮盖物3和制热遮盖物5交替铺盖在房屋屋顶1上的控制模块，房屋室内则设有空调。
27.其中，温度传感器的反馈端电连接至控制模块，制冷遮盖物3背离房屋屋顶1的一面上设有天空辐射制冷涂层6，制热遮盖物5背离房屋屋顶1的一面上设有光-热选择性吸收涂层7，制冷遮盖物3和天空辐射制冷涂层6组成制冷模块，制热遮盖物5和光-热选择性吸收涂层7组成制热模块。天空辐射制冷涂层6在太阳光波段具有较高反射率、大气窗口波段具有较高发射率，能够避免太阳辐射对活动房的直接加热同时增大活动房向外太空的辐射散热，达到降低活动房内温度的效果，光-热选择性吸收涂层7在太阳光波段具有较高吸收率、中红外波段具有较低发射率，能够尽可能吸收太阳辐射能量同时减少由于自身辐射向外散失热量，达到保温的效果。
28.上述结构的室内温度自动调节系统工作原理为：当温度传感器测量的房屋室外温度达到控制模块设定限值时，控制模块驱动对应的卷筒转动，带动铺设在房屋屋顶1上的制冷模块和制热模块进行自动变换，从而实现夏季制冷和冬季制热模式的智能切换，系统运行过程中，制冷与制热均为“被动”式过程，无需外供能源。
29.本实施例中，控制模块根据温度传感器反馈的房屋室外温度信息，可以驱动第一卷筒2或第二卷筒4转动，将制冷遮盖物3和制热遮盖物5交替铺盖在房屋屋顶1上，从而利用遮盖物上的光-热选择性吸收涂层7和天空辐射制冷涂层6改变房屋顶表层的辐射特性，从而配合房屋室内空调调节室内温度，实现夏季制冷、冬季制热的双重功能，达到降低房屋能耗，提高其适用性的目的。
30.需要说明的是，制冷遮盖物3和所述制热遮盖物5均采用柔性材料制作，具体到本实施例中，制冷遮盖物3和制热遮盖物5均采用柔性锌箔制作，当然也可以采用其他热传导性能优异的柔性材料制作。至于光-热选择性吸收涂层7和天空辐射制冷涂层6均采用现有结构。如本实施例中，是将质量比为1:3:1/4的p(vdf-hfp)、丙酮、水组成的溶液以刷涂、喷涂等方式涂敷在柔性锌箔基底上，待丙酮、水完全蒸发后，p(vdf-hfp)在基底表面形成孔径大小不一的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔结构天空辐射制冷涂层6，通过将75℃、0.01mol/l硫酸铜溶液涂敷在柔性锌箔基底上进行60s的置换反应，使得铜颗粒聚集在基底表面即可形成光-热选择性吸收涂层。
31.参见图1和图2，在一些实施例中，本实施例提供的室内温度自动调节系统还包括设置在房屋屋顶1为控制模块供电的光伏发电模块8，光伏发电模块8由光伏发电板、蓄电池等组成，光伏发电模块利用光电效应为控制模块供电，至于具体的原理和连接结构均为现有技术，在此不再赘述。本实施例中，控制模块由光伏发电模块8供电，无需额外提供电源，系统能耗低。当然也可以直接利用外接电源对控制模块供电。
32.具体的，光伏发电板在标准光强下功率为224w/m2；蓄电池由锂电池串联组成，单电池电压为3.7v、容量为2000mah。光伏发电板尺寸和锂电池数量根据实际活动房尺寸确定。
33.参见图1和图2，第一卷筒2和第二卷筒4并排相对设置，制冷遮盖物3的自由端与制热遮盖物5的自由端对接，控制模块包括驱动第一卷筒2旋转以使制热遮盖物5伸出并铺盖
在房屋屋顶1上的第一驱动装置9、驱动第二卷筒4旋转以使制冷遮盖物3伸出并铺盖在房屋屋顶1上的第二驱动装置10以及控制第一驱动装置9和第二驱动装置10工作的控制器，温度传感器的反馈端直接与控制器连接。
34.本实施例中，制冷遮盖物3的自由端与制热遮盖物5的自由端对接，实现制冷遮盖物3与制热遮盖物5收卷和伸出的联动，因此当驱动装置带动对应卷筒上遮盖物收卷时，该卷筒上的遮盖物将带动另一个卷筒上的遮盖物实现伸出，进而实现制冷遮盖物3和制热遮盖物5在房屋屋顶1上的交替铺设，遮盖物收卷和铺设操控方便。
35.参见图1和图2，具体的，第一卷筒2设置在房屋屋顶1的一端，第二卷筒4设置在房屋屋顶1的另一端，第一卷筒2和第二卷筒4均沿房屋屋顶1的宽度方向设置，这样的设计，使得遮盖物沿房屋屋顶1长度方向运动，遮盖物的宽度较小，易于展平，同时能够遮盖整个房屋屋顶1。可替换的，遮盖物还可以沿房屋屋顶1宽度方向运动，即第一卷筒2和第二卷筒4均沿房屋屋顶1的长度方向设置，以实现同样的将遮盖物拉伸并遮盖房屋屋顶1的效果。
36.参见图4，具体的，第一驱动装置和第二驱动装置均采用步进电机，控制模块采用ds18b20温度传感器检测温度并将电信号传输到51单片机的控制器，由51单片机控制步进电机转动，带动转筒转出制冷遮盖物3和制热遮盖物5，制冷遮盖物3和制热遮盖物5将房屋屋顶1遮盖时，制冷遮盖物3和制热遮盖物5均与房屋屋顶1的上表面贴合，从而保证热传导的可靠性。
37.参见图1-图4，上述结构的室内温度自动调节系统工作过程为：ds18b20是单总线数字温度传感器芯片，温度测量范围为-55℃-125℃，测温分辨率可达0.0625℃，步进电机接收到一定顺序的脉冲时会转动一定角度，没有脉冲时会保持当前位置，根据脉冲的控制时序实现顺时针和逆时针的转动，由脉冲个数确定电机的转动角度，在keiluvision4程序中设置制冷温度和制热温度，当检测到的温度高于制冷温度时，单片机输出信号控制步进电机，带动第二转筒顺时针转动一定圈数，使第一转筒上的制冷遮盖物3转出并完整地覆盖房屋屋顶1设计表面；当检测到环境温度低于制热温度时，单片机输出信号控制步进电机，带动第一转筒逆时针转动一定圈数，使第二转筒上的制热遮盖物5转出并完整地覆盖设计表面，当检测到的温度介于制冷温度和制热温度之间时，遮盖物保持在上一次的控制状态。
38.本实施例提供的室内温度自动调节系统具有依时-空自动调节特性，通过设定控制模块中的温度切换值，满足不同气候、不同地区、不同生活习惯的用户需求，符合活动房热环境“安全、智能、舒适、低碳”的高品质要求。此外，通过减少用电、自主发电实现了节能降耗，符合节能减排要求与可持续发展理念，双模块的使用辅助空调调节室内温度，降低了空调运行能耗；光伏发电模块8可以为控制模块提供电能，在能量富裕的情况下还可为室内电器供能。
39.可以理解的是，在第一卷筒2和第二卷筒4上均设有与各自对应步进电机的转轴对接的轴孔，控制器连接步进电机，步进电机上的转轴和卷筒的轴孔相连，固定步进电机，步进电机上的转轴旋转，带动卷筒旋转。
40.具体应用
41.1.制冷遮盖物性能
42.制冷遮盖物的反射光谱曲线如图5所示，该遮盖物在太阳光波段上(0.3-2.5um)的平均反射率可达0.94(涂层表面温度为25℃)，在大气窗口波段上(8.0-13.0um)的平均发射
率为0.95(涂层表面温度为100℃)。
43.2.制热遮盖物性能
44.制热遮盖物的反射光谱曲线如图6所示，该遮盖物在太阳光波段上(0.3-2.5um)的平均吸收率可达0.95(涂层表面温度为25℃)，在中红外波段上(2.5-20.0um)的平均发射率为0.11(涂层表面温度为100℃)。
45.3.实验测试
46.通过搭建实验台对制冷遮盖物(a-i)及制热遮盖物(b-i)性能进行了测试。测试结果为：(1)夏季环境温度平均值为34.1℃时，使用本系统，室内平均温度降低18.3％；(2)冬季环境温度平均值为26.7℃时，使用本系统，室内平均温度升高5.0％。
47.3.能耗模拟
48.使用energyplus 9.2软件计算全年能耗,未应用本实用新型和应用本实用新型的五间标准活动房(103.2m2)的全年能耗如表1所示，应用本实用新型的五间标准活动房(103.2m2)应用于湖南省，全年能耗平均降低9.09gj，节省15.5％能量，相当于310.6kg标准煤释放能量。
49.表1活动房全年能耗
[0050][0051]
上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
[0052]
同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0053]
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0054]
上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。