相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统

1.本发明涉及一种相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快和人们生活质量的提高，人们对室内热舒适性的要求逐渐升高，大部分建筑能耗用于暖通空调系统以维持高质量的室内环境。如何在减少建筑能耗的同时维持人们的生活质量已成为当下难题。相变储能技术为低品位能源的多级利用提供了一个有效途径，将相变储能技术与新风系统、地板辐射采暖系统以及天花板辐射供冷系统相结合，有助于在冬夏两季实现低温热源和高温冷源的多级利用，减少暖通空调能耗，减少建筑物的碳排放。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统，该系统充分考虑了冷量和热量供应方式对人体舒适度的影响，在实现低温热源和高温冷源的多级利用的同时，符合“头冷脚热”的人体舒适性要求，结合相变储热技术与新风供应、辐射供冷、辐射供暖系统，实现了低品位能源利用率的提升，在冬夏两季下实现建筑室内环境舒适度的高效调控和新风供应，促进建筑物的节能减排。
4.为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统，包括冷热水供应系统、相变蓄冷蓄热新风系统、相变辐射蓄冷天花板系统及相变蓄热辐射地板系统；
5.所述相变辐射蓄冷天花板系统包括天花板系统进水管道、天花板系统出水管道、一条及以上的冷水盘管、天花板表面层、一个及以上的相变蓄冷单元、第一保温层及楼板结构层；所述相变蓄冷单元包括蓄冷框体及相变蓄冷材料，所述相变蓄冷材料设在蓄冷框体内；所述楼板结构层、第一保温层、蓄冷框体及天花板表面层从上至下依次分布，相邻两所述蓄冷框体上下分布，所述天花板系统进水管道的进水口与冷热水供应系统的冷水出水口连通；所述冷水盘管位于对应的相变蓄冷材料中，冷水盘管的进水口与天花板系统进水管道的出水口连通并设有第一电磁阀，冷水盘管的出水口与天花板系统出水管道的进水口连通；
6.所述相变蓄热辐射地板系统包括地板系统进水管道、地板系统出水管道、一条及以上的热水盘管、地板表面层、水泥砂浆找平层、混凝土层、一个及以上的相变蓄热单元、第二保温层及钢筋混凝土结构层；所述相变蓄热单元包括蓄热框体及相变蓄热材料，所述相变蓄热材料设在蓄热框体内；所述地板表面层、水泥砂浆找平层、混凝土层、蓄热框体、第二保温层及钢筋混凝土结构层从上至下依次分布，相邻两所述蓄热框体上下分布，所述地板系统进水管道的进水口与冷热水供应系统的热水出水口道连通；所述热水盘管设在相变蓄热材料中，热水盘管的进水口与地板系统进水管道的出水口连通并设有第二电磁阀，热水盘管的出水口与地板系统出水管道的进水口连通；
7.所述相变蓄冷蓄热新风系统包括新风管道、一个及以上的相变蓄能单元及一条及以上的水盘管；所述新风管道的进风口与外界连通，新风管道的出风口与室内连通；所述相变蓄能单元包括蓄能框体及蓄能材料，所述蓄能材料设在蓄能框体中；所述蓄能框体设在新风管道中，所述水盘管设在蓄能材料中，水盘管的进水口与三通电磁阀的d口连通，所述三通电磁阀的c口与天花板系统出水管道连通，三通电磁阀的e口与地板系统出水管道连通，所述水盘管的出水口与冷热水供应系统的进水口连通。
8.在本技术方案中，还包括第一反射膜，所述第一反射膜设在蓄冷框体与第一保温层之间。
9.在本技术方案中，还包括第二反射膜，所述反射膜设在蓄热框体与第二保温层之间。
10.本发明与现有技术相比的优点为：该系统通过将相变储能技术与新风系统、地板辐射采暖系统以及天花板辐射供冷系统相结合，有助于在冬夏两季实现低温热源和高温冷源的多级利用，减少暖通空调能耗，减少建筑物的碳排放。
附图说明
11.图1是本发明的流程示意图；
12.图2是本发明相变辐射蓄冷天花板系统、冷热水供应系统及相变蓄冷蓄热新风系统的示意图；
13.图3是本发明相变蓄热辐射地板系统、冷热水供应系统及相变蓄冷蓄热新风系统的示意图；
14.图4是本发明相变蓄冷单元的结构示意图；
15.图5是本发明相变蓄热单元的结构示意图；
16.图6是本发明相变蓄冷蓄热新风系统的示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
18.在本发明描述中,术语“上”及“下”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，也可以是可拆卸的设在或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.实施例一
21.如图1至图6所示，其是一种相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统，
包括冷热水供应系统、相变蓄冷蓄热新风系统、相变辐射蓄冷天花板系统及相变蓄热辐射地板系统；
22.所述相变辐射蓄冷天花板系统包括天花板系统进水管道1、天花板系统出水管道6、一条及以上的冷水盘管11、天花板表面层2、一个及以上的相变蓄冷单元3、第一保温层4及楼板结构层5；所述相变蓄冷单元3包括蓄冷框体31及相变蓄冷材料32，所述相变蓄冷材料32设在蓄冷框体31内，相变蓄冷材料32由六水氯化钙65wt%-70wt%、氯化钾1wt%-3wt%、氯化钠1wt%-3wt%、氯化铵2wt%-6wt%、六水氯化锶0.5wt%-1.5wt%及膨胀石墨20wt%-30wt%组成；其中，进一步的相变蓄冷材料32由六水氯化钙68wt%、氯化钾2wt%、氯化钠1wt%、氯化铵4wt%、六水氯化锶1.0wt%、膨胀石墨24wt%组成；所述楼板结构层5、第一保温层4、蓄冷框体31及天花板表面层2从上至下依次分布，相邻两所述蓄冷框体31上下分布，所述天花板系统进水管道1的进水口与冷热水供应系统的冷水出水口连通；所述冷水盘管11位于对应的相变蓄冷材料32中，冷水盘管11的进水口与天花板系统进水管道1的出水口连通并设有第一电磁阀12，冷水盘管11的出水口与天花板系统出水管道6的进水口连通；
23.所述相变蓄热辐射地板系统包括地板系统进水管道7、地板系统出水管道13、一条及以上的热水盘管71、地板表面层14、水泥砂浆找平层15、混凝土层16、一个及以上的相变蓄热单元17、第二保温层18及钢筋混凝土结构层19；所述相变蓄热单元17包括蓄热框体171及相变蓄热材料172，相变蓄热材料172由三水醋酸钠50wt%-62wt%、尿素35wt%-40wt%、及膨胀石墨3wt%-10wt%组成，其中进一步的相变蓄热材料172由三水醋酸钠55wt%、尿素38wt%、及膨胀石墨7wt%组成，所述相变蓄热材料172设在蓄热框体171内；所述地板表面层14、水泥砂浆找平层15、混凝土层16、蓄热框体171、第二保温层18及钢筋混凝土结构层19从上至下依次分布，相邻两所述蓄热框体171上下分布，所述地板系统进水管道7的进水口与冷热水供应系统的热水出水口道连通；所述热水盘管71设在相变蓄热材料172中，热水盘管71的进水口与地板系统进水管道7的出水口连通并设有第二电磁阀20，热水盘管71的出水口与地板系统出水管道13的进水口连通；
24.所述相变蓄冷蓄热新风系统包括新风管道21、一个及以上的相变蓄能单元22及一条及以上的水盘管23；所述新风管道21的进风口与外界连通，新风管道21的出风口与室内连通；所述相变蓄能单元22包括蓄能框体221及蓄能材料222，所述蓄能材料222设在蓄能框体221中，蓄能材料222由十水碳酸钠35wt%-42wt%、十二水磷酸氢二钠45wt%-52wt%、九水硅酸钠3wt%-8wt%、膨胀石墨3wt%-8wt%组成，进一步的所述蓄能材料222由十水碳酸钠38wt%、十二水磷酸氢二钠48wt%、九水硅酸钠6wt%、膨胀石墨8wt%组成；所述蓄能框体221设在新风管道21中，所述水盘管23设在蓄能材料222中，水盘管23的进水口与三通电磁阀24的d口连通，所述三通电磁阀24的c口与天花板系统出水管道6连通，三通电磁阀24的e口与地板系统出水管道13连通，所述水盘管23的出水口与冷热水供应系统的进水口连通。
25.夏季工作时，当室内温度在26℃至28℃之间，冷热水供应系统的冷水出水口提供冷水，冷水温度范围为12-16℃，所述第一电磁阀12开启，所述冷水通过相变辐射蓄冷天花板系统的冷水盘管11，所述冷水经过相变蓄冷单元3的相变蓄冷材料32时，所述相变蓄冷材料32的初始状态为熔融态，在冷水冷却作用下，所述相变蓄冷材料32发生凝固并释放相变潜热，储存冷量；在室内较高温环境下，相变蓄冷单元3以辐射冷却的方式将室内空气降温，降温过程中相变蓄冷材料32吸收热量并发生熔化，释放出冷量；相变辐射蓄冷天花板系统
将室内温度降低；进一步，三通电磁阀24进口e关闭，进口c和出口d打开，冷水盘管11的冷水通过三通电磁阀24进入到相变蓄冷蓄热新风系统的水盘管23，此时冷水温度范围为16-20℃，所述冷水经过相变蓄能单元22，此时蓄能材料222吸收冷水冷量，发生凝固并释放相变潜热；室外新风在新风管道21的流动过程中，与蓄能材料222进行热交换，在室外高温新风的作用下，凝固状态的蓄能材料222吸热并发生熔化，吸收新风热量，降低新风管道21的新风温度，从而降低室外高温新风对室内热环境的热冲击，与相变辐射蓄冷天花板系统协同作用实现炎热季节下室内热舒适性的提高。
26.冬季工作时，当室内温度在16℃至20℃之间，冷热水供应系统的热水出水口提供热水，热水温度范围为40-45℃，所述第二电磁阀20开启，所述热水通过相变蓄热辐射地板系统热水盘管71，所述热水经过相变蓄热单元17的相变蓄热材料172时，所述相变蓄热材料172的初始状态为固态，在热水加热作用下，所述相变蓄冷材料172发生相变而逐渐熔化为液态，并储存热量；在室内较低温环境下，相变蓄热单元17以辐射供暖的方式将室内空气升温，升温过程中蓄热材料172释放热量并发生凝固；相变蓄热辐射地板系统将室内温度升高；三通电磁阀进口c关闭，进口e和出口d打开，热水盘管71的热水通过三通电磁阀进入到相变蓄冷蓄热新风系统的水盘管23，此时热水温度范围为28-32℃，所述热水经过相变蓄能单元22，此时蓄能材料222吸收热水热量并逐渐熔化为熔融状态，储存热量；室外新风在新风管道21的流动过程中，与蓄能材料222进行热交换，在室外低温新风的作用下，熔融状态的蓄能材料222逐渐释放热量并发生凝固，所释放的相变潜热用于加热新风，提高新风管道21的新风温度，从而降低室外低温新风对室内热环境的热冲击，与相变蓄热辐射地板系统协同作用实现寒冷季节下室内热舒适性的提高。
27.在本实施例中，所述相变蓄冷材料32由六水氯化钙65wt%-70wt%、氯化钾1wt%-3wt%、氯化钠1wt%-3wt%、氯化铵2wt%-6wt%、六水氯化锶0.5wt%-1.5wt%、膨胀石墨20wt%-30wt%组成；进一步的所述相变蓄冷材料32也可以是由六水氯化钙66wt%、氯化钾3wt%、氯化钠2wt%、氯化铵3wt%、六水氯化锶1.0wt%、膨胀石墨25wt%组成；
28.在本实施例中，所述相变蓄热材料172由三水醋酸钠50wt%-62wt%、尿素35wt%-40wt%、及膨胀石墨3wt%-10wt%组成，进一步的所述相变蓄热材料172也可以是由三水醋酸钠58wt%、尿素36wt%及膨胀石墨6wt%组成；
29.在本实施例中，所述蓄能材料222由十水碳酸钠35wt%-42wt%、十二水磷酸氢二钠45wt%-52wt%、九水硅酸钠3wt%-8wt%、膨胀石墨3wt%-8wt%组成，进一步的蓄能材料222也可以是由十水碳酸钠40wt%、十二水磷酸氢二钠50wt%、九水硅酸钠5wt%、膨胀石墨5wt%组成。
30.在本实施例中，还包括第一反射膜，所述第一反射膜设在蓄冷框体31与第一保温层4之间。
31.在本实施例中，还包括第二反射膜，所述反射膜设在蓄热框体171与第二保温层18之间。
32.本实用新型还提供一种相变蓄冷蓄热新风、相变蓄冷天花板及相变蓄热地板耦合系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤
33.夏季：
34.第一步，测出室内温度t；
35.第二步，当t≥26℃时，开启第一电磁阀12，所述冷水通过冷水盘管11进入相变蓄
冷单元3,所述相变辐射蓄冷天花板系统对室内进行降温；
36.第三步，关闭三通电磁阀进口e，打开三通电磁阀进口c和出口d，冷水从冷水盘管11流出进入水盘管23，再通过相变蓄能单元22；
37.第四步，新风管道21向室内排风，所述相变蓄能单元22对室外高温新风进行降温后，风通过新风管道21导入室内。
38.冬季：
39.第一步，测出室内温度t；
40.第二步，当t≤20℃时，开启第二电磁阀20，热水通过热水盘管71进入相变蓄热单元17，所述相变蓄热辐射地板系统对室内进行升温；
41.第三步，关闭三通电磁阀进口c，打开三通电磁阀进口e和出口d，热水从热水盘管71进入水盘管23，再通过相变蓄能单元22；
42.第四步，新风管道21向室内排风，所述相变蓄能单元22对室外低温新风进行升温后，风通过新风管道21导入室内。
43.实施例二
44.如图1至图6所示，其是一种相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统，包括冷热水供应系统、相变蓄冷蓄热新风系统、相变辐射蓄冷天花板系统及相变蓄热辐射地板系统；
45.所述相变辐射蓄冷天花板系统包括天花板系统进水管道1、天花板系统出水管道6、一条及以上的冷水盘管11、天花板表面层2、一个及以上的相变蓄冷单元3、第一保温层4及楼板结构层5；所述相变蓄冷单元3包括蓄冷框体31及相变蓄冷材料32，所述相变蓄冷材料32设在蓄冷框体31内，相变蓄冷材料32由六水氯化钙65wt%-70wt%、氯化钾1wt%-3wt%、氯化钠1wt%-3wt%、氯化铵2wt%-6wt%、六水氯化锶0.5wt%-1.5wt%及膨胀石墨20wt%-30wt%组成；其中进一步的相变蓄冷材料32由六水氯化钙65wt%、氯化钾3wt%、氯化钠3wt%、氯化铵2.5wt%、六水氯化锶1.5wt%、膨胀石墨25wt%组成；所述楼板结构层5、第一保温层4、蓄冷框体31及天花板表面层2从上至下依次分布，相邻两所述蓄冷框体31上下分布，所述天花板系统进水管道1的进水口与冷热水供应系统的冷水出水口连通；所述冷水盘管11位于对应的相变蓄冷材料32中，冷水盘管11的进水口与天花板系统进水管道1的出水口连通并设有第一电磁阀12，冷水盘管11的出水口与天花板系统出水管道6的进水口连通；
46.所述相变蓄热辐射地板系统包括地板系统进水管道7、地板系统出水管道13、一条及以上的热水盘管71、地板表面层14、水泥砂浆找平层15、混凝土层16、一个及以上的相变蓄热单元17、第二保温层18及钢筋混凝土结构层19；所述相变蓄热单元17包括蓄热框体171及相变蓄热材料172，所述相变蓄热材料172设在蓄热框体171内，相变蓄热材料172由三水醋酸钠50wt%-62wt%、尿素35wt%-40wt%、及膨胀石墨3wt%-10wt%组成，进一步的所述相变蓄热材料172由三水醋酸钠60wt%、尿素35wt%、膨胀石墨5wt%组成；所述地板表面层14、水泥砂浆找平层15、混凝土层16、蓄热框体171、第二保温层18及钢筋混凝土结构层19从上至下依次分布，相邻两所述蓄热框体171上下分布，所述地板系统进水管道7的进水口与冷热水供应系统的热水出水口道连通；所述热水盘管71设在相变蓄热材料172中，热水盘管71的进水口与地板系统进水管道7的出水口连通并设有第二电磁阀20，热水盘管71的出水口与地板系统出水管道13的进水口连通；
47.所述相变蓄冷蓄热新风系统包括新风管道21、一个及以上的相变蓄能单元22及一条及以上的水盘管23；所述新风管道21的进风口与外界连通，新风管道21的出风口与室内连通；所述相变蓄能单元22包括蓄能框体221及蓄能材料222，所述蓄能材料222设在蓄能框体221中，蓄能材料222由十水碳酸钠35wt%-42wt%、十二水磷酸氢二钠45wt%-52wt%、九水硅酸钠3wt%-8wt%、膨胀石墨3wt%-8wt%组成，进一步的所述蓄能材料222由十水碳酸钠42wt%、十二水磷酸氢二钠50wt%、九水硅酸钠4wt%、膨胀石墨4wt%组成；所述蓄能框体221设在新风管道21中，所述水盘管23设在蓄能材料222中，水盘管23的进水口与三通电磁阀24的d口连通，所述三通电磁阀24的c口与天花板系统出水管道6连通，三通电磁阀24的e口与地板系统出水管道13连通，所述水盘管23的出水口与冷热水供应系统的进水口连通。
48.夏季工作时，当室内温度大于28℃需要快速降温时，冷热水供应系统的冷水出水口提供冷水，冷水温度范围为6-10℃，所述第一电磁阀12开启，所述冷水通过相变辐射蓄冷天花板系统的冷水盘管11，所述冷水经过相变蓄冷单元3的相变蓄冷材料32时，所述相变蓄冷材料32的初始状态为熔融态，在低温冷水冷却作用下，所述相变蓄冷材料32发生凝固并释放相变潜热，储存冷量；在室内较高温环境下，相变蓄冷单元3以辐射冷却的方式将室内空气降温，降温过程中相变蓄冷材料32吸收热量并发生熔化，释放出冷量；相变辐射蓄冷天花板系统将室内温度降低；进一步，三通电磁阀24进口e关闭，进口c和出口d打开，冷水盘管11的冷水通过三通电磁阀24进入到相变蓄冷蓄热新风系统的水盘管23，此时冷水温度范围为12-16℃，所述冷水经过相变蓄能单元22，此时蓄能材料222吸收冷水冷量，发生凝固并释放相变潜热；室外新风在新风管道21的流动过程中，与蓄能材料222进行热交换，在室外高温新风的作用下，凝固状态的蓄能材料222吸热并发生熔化，吸收新风热量，降低新风管道21的新风温度，从而降低室外高温新风对室内热环境的热冲击，与相变辐射蓄冷天花板系统协同作用实现炎热季节下室内热舒适性的提高。
49.冬季工作时，当室内温度在小于16℃，冷热水供应系统的热水出水口提供热水，热水温度范围为48-55℃，所述第二电磁阀20开启，所述热水通过相变蓄热辐射地板系统热水盘管71，所述热水经过相变蓄热单元17的相变蓄热材料172时，所述相变蓄热材料172的初始状态为固态，在热水加热作用下，所述相变蓄冷材料172发生相变而逐渐熔化为液态，并储存热量；在室内较低温环境下，相变蓄热单元17以辐射供暖的方式将室内空气升温，升温过程中蓄热材料172释放热量并发生凝固；相变蓄热辐射地板系统将室内温度升高；三通电磁阀进口c关闭，进口e和出口d打开，热水盘管71的热水通过三通电磁阀进入到相变蓄冷蓄热新风系统的水盘管23，此时热水温度范围为35-42℃，所述热水经过相变蓄能单元22，此时蓄能材料222吸收热水热量并逐渐熔化为熔融状态，储存热量；室外新风在新风管道21的流动过程中，与蓄能材料222进行热交换，在室外低温新风的作用下，熔融状态的蓄能材料222逐渐释放热量并发生凝固，所释放的相变潜热用于加热新风，提高新风管道21的新风温度，从而降低室外低温新风对室内热环境的热冲击，与相变蓄热辐射地板系统协同作用实现寒冷季节下室内热舒适性的提高。
50.在本实施例中，所述相变蓄冷材料32由六水氯化钙65wt%-70wt%、氯化钾1wt%-3wt%、氯化钠1wt%-3wt%、氯化铵2wt%-6wt%、六水氯化锶0.5wt%-1.5wt%、膨胀石墨20wt%-30wt%组成；进一步的所述相变蓄冷材料32也可以是由六水氯化钙68.5wt%、氯化钾1.5wt%、氯化钠1.5wt%、氯化铵3.5wt%、六水氯化锶1.5wt%、膨胀石墨23.5wt%组成；
51.在本实施例中，所述相变蓄热材料172由三水醋酸钠50wt%-62wt%、尿素35wt%-40wt%、及膨胀石墨3wt%-10wt%组成，进一步的相变蓄热材料172也可以是由三水醋酸钠55.5wt%、尿素35.5wt%及膨胀石墨9wt%组成；
52.在本实施例中，所述蓄能材料222由十水碳酸钠35wt%-42wt%、十二水磷酸氢二钠45wt%-52wt%、九水硅酸钠3wt%-8wt%、膨胀石墨3wt%-8wt%组成，进一步的蓄能材料222也可以是由十水碳酸钠38.5wt%、十二水磷酸氢二钠48.5wt%、九水硅酸钠5wt%、膨胀石墨8wt%组成。
53.在本实施例中，还包括第一反射膜，所述第一反射膜设在蓄冷框体31与第一保温层4之间。
54.在本实施例中，还包括第二反射膜，所述反射膜设在蓄热框体171与第二保温层18之间。
55.本发明还提供一种相变蓄冷蓄热新风、蓄冷天花板及蓄热地板耦合系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤
56.夏季：
57.第一步，测出室内温度t；
58.第二步，当t≥28℃时，开启第一电磁阀12，所述冷水通过冷水盘管11进入相变蓄冷单元3,所述相变辐射蓄冷天花板系统对室内进行降温；
59.第三步，关闭三通电磁阀进口e，打开三通电磁阀进口c和出口d，冷水从冷水盘管11流出进入水盘管23，再通过相变蓄能单元22；
60.第四步，新风管道21向室内排风，所述相变蓄能单元22对室外高温新风进行降温后，风通过新风管道21导入室内。
61.冬季：
62.第一步，测出室内温度t；
63.第二步，当t≤16℃时，开启第二电磁阀20，热水通过热水盘管71进入相变蓄热单元17，所述相变蓄热辐射地板系统对室内进行升温；
64.第三步，关闭三通电磁阀进口c，打开三通电磁阀进口e和出口d，热水从热水盘管71进入水盘管23，再通过相变蓄能单元22；
65.第四步，新风管道21向室内排风，所述相变蓄能单元22对室外低温新风进行升温后，风通过新风管道21导入室内。
66.以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。