一种能源外墙及降温、供热方法
技术领域
本发明涉及建筑物外墙技术领域，特别涉及一种能源外墙及降温、供热方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
外墙是用于围护建筑物，使之形成室内、室外的分界构件的墙体结构，起到承担一定荷载、遮风挡雨、保温隔热、隔音和防火安全等作用。发明人发现，现有的外墙虽然具有保温隔热的作用，其主要是起到减少热量的转移，而在温度较高的夏季，室内仍然温度较高，需要采用空调等降温设备进行降温；在较为寒冷的冬季，室内的温度较低，需要采用取暖设备进行取暖。降温设备和取暖设备的使用会消耗大量的能量，不利于建筑物节能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种能源外墙及取暖、供热方法，利用相变材料吸放热量，利用毛细管换热器输送热量，使室内温度维持在适宜范围内，充分利用室内热量及太阳能集热量，达到节能保温目的。
为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种能源外墙，包括：
相变材料层，靠近能源外墙的内侧设置；
毛细管换热器，与相变材料层贴合设置，且位于相变材料层的外侧，其内部设置有第二温度传感器；
水箱，用于盛放循环水，其内部设置有第一温度传感器，且分别与毛细管换热器的进口和出口连接。
第二方面，本发明提供一种能源外墙的降温、供热方法，包括如下步骤：
室内温度高时，相变材料层吸收热量，对毛细管换热器内的循环水进行加热，循环水循环流动，对相变材料层进行降温，进而对室内进行降温；
室内温度低时，相变材料层释放热量，毛细管换热器内的循环水循环流动，对相变材料层加热，进而对室内进行降温。
与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
发明人发现，将室内温度维持在适宜温度范围内有利于建筑的节能，当室温高于或低于适宜温度范围时，使用相变材料和毛细管换热器对室内温度进行调控，可以更好的改善室内温度，以实现建筑节能。
保温层采用相变材料以及毛细管换热器，通过物理原理达到保温效果，与其它保温方式相比具有造价较低，保温性能好、施工难度低等优势。且利用相变材料的自身特性来实现对室内温度的稳定控制，使室内温度维持在设计温度范围内，减少了装置的能耗。室内温度较高时，相变材料吸热，会对毛细管换热器内的循环水进行加热，加热后的水可以外排，用作生活用水，可以实现能量的利用率。
毛细管换热器与水箱连接，水箱内的水在毛细管换热器内循环流动换热，可以实现对热量的回收利用，还可以提高能源墙体的防火性。
通过相变材料层与毛细管换热器之间的温差来改变能源外墙的工作状态，且相变材料层与毛细管换热器之间的温差可以防止墙体内部冷凝水的产生，有效保护墙体，具体的，当相变材料层的温度较高，毛细管换热器内的循环水的温度较低时，相变材料层对毛细管换热器的壳体进行加热，可以使毛细管换热器的外壳温度较高，在毛细管换热器密封性能良好的情况下，不会发生空气中的水分受冷冷凝的情况，进而不会产生冷凝水；当相变材料层的温度较低。毛细管换热器内的循环水的温度较高时，毛细管换热器对相变材料层持续不断的加热，可以有效防止空气中水分的受冷冷凝，进而不会产生冷凝水。
蓄热水箱与室外太阳能集热系统相连，低温时，利用太阳能集热系统以及电加热设备为水箱加热，从而通过热交换为室内供热。太阳能集热系统回收的热量通过换热盘管对水箱内的水进行加热，可以充分利用太阳能集热系统收集的热量，提高太阳能的利用率。
通过中央控制系统控制阀门开关，实现管道装置的自动化调节。
在毛细总管出加过滤网，防止水中杂质堵塞毛细管换热器。
在蓄热水箱外增加蓄热水箱保温层，减少能量的损失。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的能源外墙的结构示意图。
图2是本发明实施例的能源外墙毛细管换热器的铺设结构示意图。
其中，1-相变材料层，2-毛细管换热器，3-管道，4.1-第一管道转换接口，4.2-第二管道转换接口，4.3-第三管道转换接口，4.4-第四管道转换接口，5-水箱，6-毛细总管，7-动力泵，8.1-第一过滤网，8.2-第二过滤网，9-电加热设备，10-保温层，11-自来水阀门，12-泄水阀门，13.1-第一阀门，13.2-第二阀门，14-第一温度传感器，15-第二温度传感器，16-中央控制系统，17-换热盘管，18-液位计，19-循环水泵，20.1-第一膨胀螺栓，20.2-第二膨胀螺栓。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，本发明提供一种能源外墙，包括：
相变材料层，靠近能源外墙的内侧设置；
毛细管换热器，与相变材料层贴合设置，且位于相变材料层的外侧，其内部设置有第二温度传感器；
水箱，用于盛放循环水，其内部设置有第一温度传感器，且分别与毛细管换热器的进口和出口连接。
在一些实施例中，相变材料层的相变材料是石蜡类相变材料，如十八烷、二十二烷等；脂肪酸类相变材料，如辛酸、癸酸、月桂酸等；结晶水合盐类相变材料，如CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H2O、Na2CO3·10H2O等；基于上述材料的复合相变材料，如碳纤维/硬脂酸复合相变材料。
在一些实施例中，水箱与毛细管换热器的连接管线上设置有过滤网。
此处的连接管线为水箱与毛细管换热器进口的连接管线和/水箱与毛细管换热器出口的连接管线。通过过滤网对循环水中的固体颗粒进行及时过滤，防止毛细管换热器发生堵塞。
在一些实施例中，水箱与毛细管换热器进口之间的连接管线上设置有动力泵，泵的进口端和出口端均设置有阀门。
设置有阀门，通过控制阀门的开闭来调节毛细管换热器内循环水的流动状态，实现对室内的及时降温和供热。
在一些实施例中，所述水箱设置有排水管线。被相变材料层加热后的循环水可以从排水管线中外排，用作生活用水。
进一步的，所述水箱设置有补水管线。当水箱内的水位低于设定最低水位时，通过补水管线向水箱内补充自来水，以保证能源外墙的持续工作。
进一步的，所述水箱内设置有液位计。
在一些实施例中，还包括太阳能集热装置，水箱内设置有换热盘管，换热盘管与太阳能集热装置连通。
太阳能集热装置加热后的热流体通过换热盘管与水箱内的冷水进行换热，可以对冷水进行加热，进而有利于对室内进行供暖。
进一步的，所述水箱内设置有电加热设备。当采用太阳能集热装置无法满足供热需求时，可以开启电加热设备辅助加热。
进一步的，所述水箱的侧壁上设置有保温层。以减少热量的流失。
进一步的，还包括中央控制系统，与各个阀门、传感器连接。以实现能源外墙的自动运行。
第二方面，本发明提供一种能源外墙的降温、供热方法，包括如下步骤：
室内温度高时，相变材料层吸收热量，对毛细管换热器内的循环水进行加热，循环水循环流动，对相变材料层进行降温，进而对室内进行降温；
室内温度低时，相变材料层释放热量，毛细管换热器内的循环水循环流动，对相变材料层加热，进而对室内进行降温。
在一些实施例中，室内温度高时，还包括将加热至设定温度的循环水外排，用作生活用水的步骤。
在一些实施例中，室内温度低时，还包括利用太阳能集热装置对水箱内的循环水进行加热的步骤。
进一步的，室内温度低时，还包括利用电加热设备对水箱内的循环水进行辅助加热的步骤。
实施例
如图1和图2所示，一种能源外墙，包括：相变材料层1，毛细管换热器2，管道3，第一管道转换接口4.1，第二管道转换接口4.2，第三管道转换接口4.3，第四管道转换接口4.4，蓄热水箱5，毛细总管6，动力泵7，第一过滤网8.1，第二过滤网8.2，电加热设备9，蓄热水箱保温层10，自来水阀门11，泄水阀门12，动力泵第一阀门13.1，动力泵第二阀门13.2，第一温度传感器14，第二温度传感器15，中央控制系统16，换热盘管17，液位计18，循环水泵19，第一膨胀螺栓20.1，第二膨胀螺栓20.2。
相变材料层1与毛细管换热器2位于外墙保温层内侧，用膨胀螺栓固定；
毛细管换热器2外壁安装温度感应设备；
毛细管换热器2顶和部底部连接至毛细总管，毛细总管通过管道转换接口连接至管道；
管道穿墙洞口内置套管，出墙部位管道与套管之间加密封环；
毛细管换热器2连接管道内安装过滤网；
室内循环管道出内墙部分接动力泵7，动力泵前后分别安装动力泵第一阀门、动力泵第二阀门；
室内循环管道分支与自来水管道相连，设阀门，进而与蓄热水箱相接；
室内安装蓄热水箱，蓄热水箱外壁设有保温层，底部安装电加热设备，内部装有换热盘管、蓄热水箱温度感应设备、液位测量装置，并在蓄热水箱底部通过泄水阀门与生活用水管道相接；
室外太阳能集热器通过管道与蓄热水箱内部换热盘管相接，并在管道中加设循环水泵。
控制方法如下：
(1)当室内温度高于设计温度范围上限时，相变材料1吸收室内热量，相变材料1吸收热量超过其承受范围时，相变材料1温度升高，第二温度传感器15发送第一信号给中央控制系统16，第一温度传感器14发送第二信号给中央控制系统16，中央控制系统16对温度进行对比分析：
模式1-1：若蓄热水箱5内温度低于毛细管换热器2内温度时，中央控制系统16控制动力泵第一阀门13.1打开、动力泵第二阀门13.2打开、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、电加热设备9关闭、循环水泵19关闭，蓄热水箱5内温度较低的水通过管道在毛细管换热器2内循环，使毛细管换热器2温度降低，由于毛细管换热器2温度降低，其与相变材料1间产生温差，通过热传递，使相变材料1温度降低。
模式1-2：若蓄热水箱5内温度高于毛细管换热器2内温度时，中央控制系统61控制动力泵第一阀门13.1打开、动力泵第二阀门13.2关闭、自来水阀门11打开、泄水阀门12打开、电加热设备9关闭、循环水泵19关闭，使蓄热水箱5内温度较高的水通过泄水阀门12进入生活用水管道，供给生活用水；在动力泵的作用下，使自来水管中温度较低的水进入蓄热水箱5内，并可通过液位测量装置18观察到蓄热水箱5内水位变化，当蓄热水箱5内温度低于毛细管换热器2内温度时，中央控制系统16再次控制动力泵第一阀门13.1打开、动力泵第二阀门13.2打开、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、循环水泵19关闭，蓄热水箱5内温度较低的水通过管道在毛细管换热器2内循环，使毛细管换热器2温度降低，由于毛细管换热器2温度降低，其与相变材料1间产生温差，通过热传递，使相变材料1温度降低。
(2)当室内温度低于于设计温度范围下限时，相变材料1向室内释放热量，相变材料1释放热量低于其承受范围时，相变材料1温度降低，第二温度传感器15发送第一信号给中央控制系统16，蓄热水箱内的第一温度传感器14发送第二信号给中央控制系统16，中央控制系统16对温度进行对比分析：
模式2-1：若蓄热水箱5内温度低于毛细管换热器2内温度时，中央控制系统16控制动力泵第一阀门13.1关闭、动力泵第二阀门13.2关闭、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、电加热设备9关闭、循环水泵19开启，室外太阳能集热设备中温度较高的水在循环水泵19的作用下，通过换热盘管17与蓄热水箱5内温度较低的水进行热传递，使蓄热水箱5内水温度升高。
模式2-1-1：蓄热水箱5与室外太阳能集热系统换热，若一段时间后，蓄热水箱5内温度高于相变材料1设计温度上限10℃时，中央控制系统16控制动力泵第一阀门13.1打开、动力泵第二阀门13.2打开、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、电加热设备9关闭、循环水泵19关闭，蓄热水箱5内温度较高的水通过管道在毛细管换热器2内循环，使毛细管换热器2温度降升高，由于毛细管换热器2温度升高，其与相变材料1间产生温差，通过热传递，使相变材料1温度升高，相变材料1对室内放热。
模式2-1-2：蓄热水箱5与室外太阳能集热系统换热，若一段时间后，蓄热水箱5内温度低于于相变材料1设计温度上限时，中央控制系统16控制动力泵第一阀门13.1关闭、动力泵第二阀门13.2关闭、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、电加热设备9开启、循环水泵19关闭，电加热设备9对蓄热水箱5内水进行加热，当蓄热水箱5内温度高于相变材料1设计上限10℃时，中央控制系统16控制动力泵第一阀门13.1打开、动力泵第二阀门13.2打开、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、电加热设备9关闭、循环水泵19关闭，蓄热水箱5内温度较高的水通过管道在毛细管换热器2内循环，使毛细管换热器2温度降升高，由于毛细管换热器2温度升高，其与相变材料1间产生温差，通过热传递，使相变材料1温度升高，相变材料1对室内放热。
模式2-2：若蓄热水箱5内温度高于毛细管换热器2内温度时，中央控制系统16控制动力泵第一阀门13.1打开、动力泵第二阀门13.2打开、自来水阀门11关闭、泄水阀门12关闭、电加热设备9关闭、循环水泵19开启，在动力泵7的作用下蓄热水箱5内温度较高的水在装置内进行循环，使毛细管换热器2内温度升高，由于毛细管换热器2温度升高，其与相变材料1间产生温差，通过热传递，使相变材料1温度升高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
