[发明专利]一种定型相变与内嵌管式通风屋面

说明书

本发明属于建筑节能技术领域，公开了一种定型相变与内嵌管式通风屋面，并给出适用于不同地区的相变层厚度、相变温度范围及通风策略；该屋面包括同时具有相变材料层和内嵌管式通风管道的屋面层，以及进风口和出风口，其中，风口设置有电动风阀和风机，风机用于向通风管道输送室外空气，电动风阀用于切换室外空气与内嵌管式通风管道连通与非连通的状态。本发明与现有传统屋面系统相比，能有效解决夏季白天有效隔热和夜间的有效排热问题，并能利用夜间凉风进行蓄冷，实现夏季近零能耗的屋面结构。本发明与现有类似相变通风砖相比，通过屋面结构的改进、相变材料热物性的设计和通风策略的优化，使相变通风屋面在不同气候地区实现最优的隔热性能。

技术领域

本发明属于建筑节能技术领域，更具体地，涉及一种定型相变与内嵌管式通风屋面，能够大幅减少夏季通过屋顶进入室内的太阳辐射得热，并储存夜间通风冷量，从而改善室内热环境，降低空调冷负荷。

背景技术

我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消耗量中所占比例已从1978年的10％上升到2016年的33％，其中，用于暖通空调的能耗达到建筑总能耗的65％左右，是建筑能耗的重要组成部分，发明一种在能够提高室内人员热舒适并降低空调峰值负荷和能耗的技术具有很大的应用前景。空调冷负荷主要由围护结构、空气渗透和室内热扰组成，其中围护结构可控性最高，提高其保温隔热性能是降低建筑物耗冷量的最有效途径，而屋面由于直接接收太阳辐射得热，传热量往往大于任何一面外墙，在我国北方地区，夏季作用于屋面的室外空气综合温度最高可达到60℃以上，南方地区最高可达到70℃以上，如此高的屋面外表面温度导致空调负荷巨大，且导致内表面温度过高，影响了室内的热舒适性，因此改善屋面的隔热性能对降低空调能耗和提高室内热舒适至关重要。

现有屋面节能技术多以降低传热系数为主要机制，通过添加轻质保温材料有效增加热阻，减小温差传热，但该方法蓄热能力小，难以有效衰减室外温度波。重质结构可有效衰减室外温度波，但导热系数大，温差控制能力差，且要增加承重负荷。相变屋面也有其局限性，单纯的相变屋面在白天能通过融化吸收太阳辐射得热防止屋面内表面温度过高，但夜间相变材料凝固放热时，白天所蓄的热量将有一部分毫无保留地直接传递至室内，增加了空调能耗并且降低室内的热舒适性。

针对这一现状，开发新型节能屋面并研究该结构的传热特性和节能潜力，实现屋面在夏季全天的有效隔热，对建筑节能具有重要的现实意义，也是建设资源节约型与环境友好型社会的迫切需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种定型相变与内嵌管式通风屋面，其中通过在屋面系统内增加定型相变材料层和通风管道，对系统内各个关键组件的设置方式、彼此的连接关系及相应的工作方式等进行设计，在利用相变材料的蓄热特性、大幅减少通过屋顶的太阳辐射得热的基础上，利用电动风阀等对通风管道进行选择性通风，如夜间通风等，可避免夜间由相变材料释放的热量传递至室内，并可以充分利用夜间凉风的冷量对混凝土屋面和相变材料进行蓄冷，能够使屋面内表面温度在夏季的全天维持在较低水平，从而降低顶层房间的空调峰值负荷和全天总负荷，从而可以减小空调设备的选型而节约初投资，并能节省空调能耗。本发明与现有传统屋面系统相比，能有效解决夏季白天有效隔热和夜间的有效排热问题，并能进行夜间蓄冷，实现夏季的近零能耗屋面结构。并且，本发明还根据不同气候地区的特点，给出了相应的相变温度范围、相变层厚度及通风策略，相较于现有技术中的相变通风砖以及相变屋面，本发明利用屋面结构的改进、相变材料热物性的设计和通风策略的优化等的综合作用，对屋面进行具体控制，使该定型相变与内嵌管式通风屋面在不同气候地区均能够实现最优的蓄热性能。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种定型相变与内嵌管式通风屋面，其特征在于，包括同时具有相变材料层(9)和内嵌管式通风管道(6)的屋面层，以及位于该屋面层上的进风口和出风口，其中，所述相变材料层(9)位于所述内嵌管式通风管道(6)的上方，所述相变材料层(9)用于吸收热量发生相变或者用于相变释放出热量；