多能互补复合相变储能墙体系统
技术领域
本发明涉及一种围护结构节能领域，特别涉及一种多能互补复合相变储能墙体系统。
背景技术
通过建筑物围护结构的能量损失约占建筑能耗的一半以上，因此加强围护结构的保温隔热性能是最为有效的建筑节能方式，传统围护结构是以显热形式进行储能，这种方式需要更大体积的材料才能存储更多的能量，而实际工程中并不适合使用过于厚重的围护结构，因此潜热储热成为目前关于围护结构的研究热点。相变储能墙体是一种利用潜热方式进行储能的新型建筑围护结构，将相变材料应用在建筑围护结构中能够发挥保温隔热、调节温度、蓄热节能等作用，相变储能墙体可以提高墙体的保温隔热和储热性能，改变室内热舒适，同时对建筑能耗具有重要影响。
但是相变材料的建筑节能应用仍存在相变材料蓄热能量不高、造价过高、易泄露、结构稳定性差、节能效果局限性明显、储热性能持久性越来越差的问题，且现有的相变墙体均采用单一相变材料或定形相变材料，且蓄热能力欠佳，导热性能差，不能保证及控制足够的吸收或释放热量。
因此，现有技术有待于进一步的改进。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种多能互补复合相变储能墙体系统，该墙体系统充分利用材料的相变储能机理与不同材料之间传热性能耦合关系，提高了复合墙体蓄热能力与传热效果，降低了建筑能源消耗的同时提高了能源利用率，改善了室内热环境。
为此，本发明提供的一种多能互补复合相变储能墙体系统，包括保温光伏百叶层和复合相变储能层，保温光伏百叶层和复合相变储能层之间具有空气间层，所述复合相变储能层包括墙体基层和复合相变储能组合盘管，复合相变储能组合盘管由第一盘管和第二盘管组合而成，所述第一盘管内腔填充复合相变储能材料，所述第二盘管内腔填充传热流体，所述第二盘管两个端口分别通过进水管和出水管与保温箱连接，所述保温箱内存储有传热流体，所述进水管和出水管上均设有循环泵和流量调节阀门。
本发明中，复合相变储能组合盘管由第一盘管和第二盘管组成，第一盘管内具有填充复合相变储能材料，所述第二盘管内腔填充传热流体，第二盘管内的传热流体与保温箱内的传热流体连通，通过第二盘管内的传热流体传热流体热循环及保温箱储热，补给第一盘管内复合相变储能层热量，充分利用材料的相变储能机理与不同材料之间传热性能耦合关系，导热性能更好，提高了复合墙体蓄热能力与传热效果，改善室内热环境。
附图说明
图1为本发明提供的多能互补复合相变储能墙体系统的剖面结构示意图；
图2为图1中多能互补复合相变储能墙体系统的复合相变储能层的剖面结构示意图；
图3为图1中的多能互补复合相变储能墙体系统的保温光伏百叶层的剖面结构示意图；
图4为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统的复合相变储能组合盘管呈回形结构示意图；
图5为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统的复合相变储能组合盘管呈U形结构示意图；
图6为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统的复合相变储能组合盘管呈蛇形结构示意图；
图7为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统中矩形第一盘管和第二盘管同心嵌套的剖面结构示意图；
图8为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统中矩形第一盘管和第二盘管左右并列的剖面结构示意图；
图9为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统中矩形第一盘管和第二盘管上下双层并列的剖面结构示意图；
图10为图2中的多能互补复合相变储能墙体系统中圆形第一盘管和第二盘管同心嵌套的剖面结构示意图；
图11为本发明提供的复合相变储能墙体系统的白天工作的原理示意图；
图12为本发明提供的复合相变储能墙体系统的冬季工作的原理示意图。
具体实施方式
参照图1-图10所示，本发明提供一种多能互补复合相变储能墙体系统，包括保温光伏百叶层1和复合相变储能层2，保温光伏百叶层1和复合相变储能层2之间具有空气间层3，保温光伏百叶层1包括光伏板4、百叶片5和保温板6，保温板6和光伏板4分别粘结固定在百叶片5表面上构成保温光伏百叶层1，保温光伏百叶层结构顺序依次为光伏板4、百叶片5、保温板6或光伏板4、保温板6、百叶片5，所述光伏板4与光伏发电组件7连接，所述光伏发电组件7由逆变器8和蓄电池9组成。
所述复合相变储能层2包括墙体基层10和复合相变储能组合盘管11，所述复合相变储能组合盘管11的可埋设在墙体基层10的内侧、外侧或中间，所述复合相变储能组合盘管11内外侧分别具有内侧砂浆层21和外侧砂浆层22，复合相变储能组合盘管11呈蛇形或回字形或U型盘管，其中U型盘管由U型管体和多段直管组成，所述直管连接在U型管体内侧并与之导通。
所述复合相变储能组合盘管11由第一盘管12和第二盘管13组合而成，所述第一盘管12和第二盘管13截面呈矩形或圆形，所述第一盘管12和第二盘管13的材质为不锈钢管或紫铜管，所述第一盘管12和第二盘管13呈上下双层并列或左右并列或同心嵌套设置，所述第一盘管12内腔填充复合相变储能材料23，所述复合相变储能材料23由金属粉末按比例与基础相变材料混合制成，所述第二盘管13内腔填充传热流体14，传热流体14为纯水和30%氯化钙盐水或纯水和40%甘油，所述第二盘管13两个端口分别通过进水管15和出水管16与保温箱17连接，所述进水管15和出水管16上均设有循环泵18和流量阀19，循环泵18和流量阀门19用于调节第二盘管13与保温箱17内的传热流体的循环，通过传热流体14热循环及保温箱储热来配合复合相变储能材料，增加多能互补复合相变储能墙体系统的蓄热能力，改善室内热环境。
所述复合相变储能材料23中金属粉末的质量比为1%-5%，所述金属粉末为铜粉或铝粉，所述金属粉末的细度为300目-7000目，所述基础相变材料为有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料，所述有机相变材料为烷烃类、脂肪酸、脂肪醇以及石蜡类，所述无机相变材料为结晶水合盐、熔融盐和金属合金类。
参照图11和图12所示，用户可以根据自身需要对多能互补复合相变储能墙体系统进行简便操作：
夏季工况：（1）白天太阳辐射充足，保温光伏百叶层1关闭，关闭的保温光伏百叶层1起到一定的隔热作用，但是仍然少部分太阳辐射透过保温光伏百叶层1向空气间层3传热，所述复合相变储能组合盘管中第一盘管12内的复合相变储能材料23和第二盘管13内的传热流体14吸收外部热量，防止将热量传递至室内，同时也吸收室内热量，此时循环泵18关闭，当第一盘管12内复合相变储能材料吸热由固态变为液态，第一盘管12内复合相变材料13和第二盘管13内的传热流体14蓄热量达到饱和时，开启循环泵18并调节流量阀19，被加热后的流体14经过进水管流入到保温箱中，在循环泵18的驱动下，保温箱17中原有的低温传热流体经过出水管流入第二盘管13内，第二盘管13内流入的低温传热流体继续吸收热量，换热过程重复进行，保证多能互补复合相变储能墙体系统中足够的换热量，保证建筑室内环境舒适度。同时，保温光伏百叶层中的光伏板4吸收太阳辐射，通过光电反应把太阳辐射转变为电能，然后电能储存在蓄电池8内，利用逆变器9可供生活用电；（2）夜晚时，将保温光伏百叶层1打开，将室内的热量释放到室外，达到降温效果。
冬季工况：（1）太阳辐射充足的白天，将保温光伏百叶层1以一定角度打开，光伏板4将太阳辐射转变为电能储存入蓄电池8中，同时复合相变储能墙体也直接吸收太阳辐射，此时循环泵18呈关闭状态，第一盘管12内复合相变储能材料23和第二盘管13内的传热流体14吸收热量，第一盘管内复合相变储能材料23由固态变为液态，复合相变材料储存热能，第一盘管内复合相变材料13与第二盘管传热流体14蓄热量饱和，继而热量向室内传递，直到室外、复合相变储能层2和室内20环境三者达到热平衡，开启循环泵18并调节流量阀19，第二盘管13内被加热的传热流体14经过进水管15，流入到保温箱中，在循环泵的驱动下，保温箱中原有的低温传热流体经过出水管16，流入第一盘管12内继续吸热，保证多能互补复合相变储能墙体系统中足够的换热量，换热过程重复进行，在保证室内热环境前提下，加热后的传热流体传输至保温箱内并保温；（2）夜晚时，保温光伏百叶层1闭合，避免热能向室外散失，已储存热能的复合相变储能材料23单向向室内散热，当复合相变储能材料23与室内温度达到热平衡时，开启循环泵18并调节流量阀19，使保温箱17中已储存的被加热传热流体14经出水管16流入第二盘管13内部进行换热，向室内放出潜热，提高室内温度，保证室内热环境。（3）夜晚或没有太阳辐射的白天，当保温箱17内传热流体的热量不够时，光伏发电组件7与保温箱17连接，保温光伏百叶层1闭合，避免热能向室外散失，蓄电池8经逆变器9释放电能加热保温箱17，使保温箱17内部传热流体温度升高，被加热的流体在循环泵18及流量阀19的控制下流入墙体内部，保证多能互补复合相变储能墙体系统中足够的换热量，换热过程重复进行，已储存热能的复合相变储能材料单向向室内散热，提高室内温度，保证室内热环境。
本实施例中的多能互补复合相变储能墙体系统结构简单、操作简便，使用范围也十分广泛，居住建筑可将东南向墙体设置为本多能互补复合相变储能墙体系统，适用范围很广，复合相变储能墙体有效规避了单一相变材料导热性能差、蓄热能力差和不能在特定时间存储释放热量的问题，提升了墙体蓄热能力与传热效果。
实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
