仿生树木蒸腾作用的外保温系统的制作方法

专利2025-07-25  12


本发明属于建筑保温,具体涉及了仿生树木蒸腾作用的外保温系统。


背景技术:

1、建筑是能源消费终端和碳排放大户,在建筑运行能耗中,空调能耗占建筑总能耗的比例达30%~50%,围护结构(即建筑外墙保温系统)对建筑空调能耗的影响占到50%左右。因此,建筑外墙保温系统传热性能的优化是降低建筑能耗的关键。

2、现有技术中,外墙保温的主流做法是:1)采用单层节能墙体技术,如蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、多孔砖、加气混凝土、气块、保温砂浆等材料,提升保温系统的热工性能;2)采用外墙保温技术,底墙辅以轻质高效保温材料,形成复合墙体(根据保温层的位置,可分为外墙外保温、外墙内保温和外墙夹层保温),进一步降低传热系数,降低能耗。其中,保温材料主要包括有机保温材料和无机保温材料,有机保温材料具有导热系数低、致密性高、吸水率小、保温隔热效果好、易于加工等优点,但存在不耐老化、变形系数大、稳定性差、易于燃烧等缺点;无机保温材料具有较高的机械强度、优异的防火性能及良好的保温隔热性能,常用于高层及特殊要求的建筑,如岩棉、玻璃棉、真空绝热板、泡沫玻璃等,但保温隔热性能一般、质量不稳定、部分价格较贵。

3、近年来建筑外墙保温系统出现问题的情况屡见不鲜,如使用过程中出现粉化、起皮、开裂、渗水、空鼓、脱落、着火等问题,严重影响了保温系统的使用效果和寿命。特别是,对于供暖需求时间较短或不进行供暖的地区,外墙保温主要是降低夏季空调条件下的热传导能耗,外保温材料厚度较大不利于夜间散热,会造成额外的空调冷负荷,导致不够节能,也不利于营造良好的室内热舒适环境。


技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足,本发明提供了仿生树木蒸腾作用的外保温系统,以解决现有的外墙保温系统不够节能,也不利于营造良好的室内热舒适环境的问题。

2、根据本发明的实施例,本发明采用了如下的技术方案:

3、仿生树木蒸腾作用的外保温系统,包括换热机构以及保温机构,保温机构包括多组呈矩阵排列的保温组件、用于连接多组保温组件的连接组件以及用于设于建筑顶部的蒸腾组件,保温组件包括内板、外板以及安装在内板、外板之间的多条导水管,导水管竖向放置且多条导水管沿横向并列排布;连接组件包括集水管以及分别设置在集水管两端的进水管、回水管,集水管两侧均开设有供导水管连通的第一连通孔,且集水管两侧的第一连通孔交错设置,进水管两侧均开设有供集水管连通的第二连通孔,回水管两侧均开设有供集水管连通的第三连通孔;导水管和进水管内均设有多孔结构;蒸腾组件包括安装在建筑顶部的多孔材料板,最上层保温组件的导水管和多孔材料板连通;换热机构用于对保温机构内流通的水进行换热。

4、相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:

5、1、通过进水管向集水管、导水管内通入水,日间室外温度升高时,外板受辐射传热和周围空气的对流传热,温度上升并将热量传递给导水管,导水管内部的水分吸收热量,将太阳辐射热量和周围空气的热量转换成导水管内水的内能,阻止室外太阳辐射和热空气对流向室内传热,降低室内冷负荷。另外,本方案中,主要靠水相变或吸热进行保温,具有阻燃效果,降低火灾危害。

6、2、保温组件设有多组且呈矩阵排列,保温组件通过连接组件连接,在对建筑外墙表面进行装配时,可以依次进行装配,且在导水管某处发生堵塞或其他需要维修的问题时,也可以仅对该组保温组件进行处理,更加方便。

7、3、安装在建筑顶部的多孔材料板,类似于树叶的叶肉细胞中的多孔介质,进而参考树木的蒸腾作用,利用仿生树叶的结构,当日间室外温度升高时,多孔材料板内的水分部分发生蒸腾,水势降低,从与之连通的导水管内抽吸水分补充进来,实现水流在竖向上的自流动,导水管和进水管内均设有多孔结构,多孔结构可以提供一定的毛细力且减少水流受重力影响向下流动,上述过程中,利用树木蒸腾作用的原理实现降温散热,减少能源消耗,有效实现能耗的降低,更加节能。

8、另外,当夜间室外温度降低时,蒸腾作用减弱,水流向上的动力降低,受重力作用影响,水流即可逐步下落回到换热机构内,此时,导水管中为空气,导热系数开始增加,使室内热量向室外散发。实现保温组件的导热系数根据太阳辐射量和大气温度动态调节,白天可有效阻止室外热量传向室内,同时夜间热量由室内传向室外。

9、进一步,导水管插入第一连通孔内,集水管上下两侧连接的导水管端部不在同一平面内,且集水管下侧连接的导水管端部水平高度高于集水管上侧连接的导水管端部水平高度。

10、进一步,集水管上侧连接的导水管端部水平高度低于集水管和第三连通孔连通处低端的水平高度。

11、进一步,内板、外板上均开设有用于卡住导水管的凹槽。

12、进一步,内板、外板可拆卸连接。

13、进一步,多孔结构包括沿进水管或导水管轴向固定的若干穿孔板,穿孔板倾斜设置。

14、进一步,穿孔板和导水管内壁之间形成的锐角角度范围为0°~45°。

15、进一步,换热机构包括水箱以及水泵,水泵的进水端和水箱连通,水泵的出水端和进水管连通;回水管也连通在水箱上;水箱上还开设有可封闭的注水孔。

16、进一步,水箱用于埋设在地下,且水箱内安装有换热水管,换热水管一部分位于水箱内,换热水管另一部分伸出水箱并用于和地下土壤接触。

17、进一步,换热机构还包括控制器以及用于检测室外温度的温度传感器,温度传感器、水泵均和控制器信号连接,控制器的信号输入端用于接收温度传感器所检测的温度信号,控制器的信号输出端用于控制水泵启闭。



技术特征:

1.仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:包括换热机构以及保温机构,保温机构包括多组呈矩阵排列的保温组件、用于连接多组保温组件的连接组件以及用于设于建筑顶部的蒸腾组件,保温组件包括内板、外板以及安装在内板、外板之间的多条导水管,导水管竖向放置且多条导水管沿横向并列排布;

2.根据权利要求1所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述导水管插入第一连通孔内,集水管上下两侧连接的导水管端部不在同一平面内,且集水管下侧连接的导水管端部水平高度高于集水管上侧连接的导水管端部水平高度。

3.根据权利要求2所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述集水管上侧连接的导水管端部水平高度低于集水管和第三连通孔连通处低端的水平高度。

4.根据权利要求1所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述内板、外板上均开设有用于卡住导水管的凹槽。

5.根据权利要求1所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述内板、外板可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述多孔结构包括沿进水管或导水管轴向固定的若干穿孔板,穿孔板倾斜设置。

7.根据权利要求6所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述穿孔板和导水管内壁之间形成的锐角角度范围为0°~45°。

8.根据权利要求1所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述换热机构包括水箱以及水泵,水泵的进水端和水箱连通,水泵的出水端和进水管连通;回水管也连通在水箱上;水箱上还开设有可封闭的注水孔。

9.根据权利要求8所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述水箱用于埋设在地下,且水箱内安装有换热水管,换热水管一部分位于水箱内,换热水管另一部分伸出水箱并用于和地下土壤接触。

10.根据权利要求8所述的仿生树木蒸腾作用的外保温系统,其特征在于:所述换热机构还包括控制器以及用于检测室外温度的温度传感器,温度传感器、水泵均和控制器信号连接,控制器的信号输入端用于接收温度传感器所检测的温度信号,控制器的信号输出端用于控制水泵启闭。


技术总结
本发明属于建筑保温技术领域,具体公开了一种仿生树木蒸腾作用的外保温系统,包括换热机构以及保温机构,保温机构包括多组呈矩阵排列的保温组件、用于连接多组保温组件的连接组件以及用于设于建筑顶部的蒸腾组件,保温组件包括内板、外板以及安装在内板、外板之间的多条导水管;连接组件包括集水管以及分别设置在集水管两端的进水管、回水管,集水管两侧均开设有供导水管连通的第一连通孔,且集水管两侧的连通孔交错设置,进水管两侧均开设有供集水管连通的第二连通孔,回水管两侧均开设有供集水管连通的第三连通孔;导水管和进水管内均设有多孔结构。采用本发明的方案,可以解决建筑节能保温、隔热的问题。

技术研发人员:王清勤,赵力,朱荣鑫,谢琳娜,邓月超,吴伟伟,孟冲,李国柱,刘茂林,王晓飞,李嘉耘
受保护的技术使用者:中国建筑科学研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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