模塊化可調(diào)溫?fù)Q新風(fēng)式智能窗戶

葉俊　葉其欣　陸婷婷

摘 要：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大城市連續(xù)霧霾天氣，嚴(yán)重威脅著人們的健康。傳統(tǒng)開(kāi)窗通風(fēng)的方式已經(jīng)十分不可取。市場(chǎng)上空氣凈化器雖然能夠處理一些室內(nèi)污染物，但其本質(zhì)上是室內(nèi)封閉循環(huán)式裝置。在解決室內(nèi)新風(fēng)循環(huán)問(wèn)題的同時(shí)，建筑能耗占總能耗的27.6%，是建筑節(jié)能中潛力最大的部分。綜上所述，解決普通居民房中空氣質(zhì)量和減少建筑耗能的問(wèn)題，對(duì)推進(jìn)建筑節(jié)能、改善居民室內(nèi)生活環(huán)境具有重要意義。[1]

從解決室內(nèi)空氣質(zhì)量，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度入手，設(shè)計(jì)了各種進(jìn)出風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)冬季保溫、夏季隔熱兩種模式的切換；設(shè)計(jì)排風(fēng)通道，以滿足夏季熱空氣從上出風(fēng)口排出，冬季熱空氣進(jìn)入室內(nèi)；設(shè)計(jì)靜電除霾器，使外界空氣進(jìn)入室內(nèi)的時(shí)候空氣得以凈化，解決室內(nèi)空氣質(zhì)量的問(wèn)題；設(shè)計(jì)汲液制冷模塊，用于在夏季的時(shí)候，外界空氣可以經(jīng)水分蒸發(fā)后降溫再進(jìn)入室內(nèi)。

1、項(xiàng)目研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

1.1結(jié)構(gòu)組成

1.1.1普通窗戶模塊

普通窗戶模塊與目前普通居民所用窗戶類似，可以實(shí)現(xiàn)透光，通風(fēng)，降噪等功能。

1.1.2靜電除霾模塊

靜電除霾模塊采用靜電除霾器凈化從室外進(jìn)入室內(nèi)的空氣，霧霾經(jīng)過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)被電分離，塵粒與負(fù)離子結(jié)合帶上負(fù)電后，趨向陽(yáng)極表面放電而沉積，靜電除霾器對(duì)從外界進(jìn)入的空氣阻力較小，不會(huì)影響空氣循環(huán)時(shí)的效果。在靜電除霾器的前端和左端各有出氣口。

1.1.3汲液制冷模塊

汲液制冷模塊由蓄水槽和汲液管兩部分組成，汲液管插在蓄水槽上，汲液管上面開(kāi)有微小的孔。該模塊在夏季使用，將蓄水槽中的水維持在一定水位，汲液管利用虹吸現(xiàn)象將水分吸到一定高度（25mm），當(dāng)外界空氣經(jīng)靜電除霾器凈化后會(huì)進(jìn)入汲液制冷模塊，熱空氣會(huì)加快汲液多孔管上小孔處的水分蒸發(fā)，水蒸發(fā)吸熱，帶走一部分熱量，熱空氣溫度降低進(jìn)入室內(nèi)。

1.1.4排風(fēng)通道模塊

排風(fēng)通道模塊由上出風(fēng)口，上進(jìn)風(fēng)口，下出風(fēng)口，可調(diào)節(jié)擋板組成。夏季時(shí)，上出風(fēng)口開(kāi)啟，上進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉，使被太陽(yáng)能加熱的熱空氣排出，可調(diào)節(jié)擋板調(diào)至最短，室內(nèi)空氣被迫進(jìn)入排風(fēng)通道，室內(nèi)空氣壓強(qiáng)降低，并且下出風(fēng)口關(guān)閉，外界空氣被迫從靜電除霾器模塊進(jìn)入室內(nèi)。[2]

1.2工作原理

1.2.1夏季窗戶部分

太陽(yáng)照射在保溫膜上，保溫膜周邊溫度上升，上進(jìn)風(fēng)口有擋板關(guān)閉，熱空氣從排風(fēng)通道由風(fēng)帽排出，室內(nèi)空氣與排風(fēng)通道相連通，由此室內(nèi)空氣壓強(qiáng)會(huì)降低，外界空氣被動(dòng)式進(jìn)入室內(nèi)，在進(jìn)入室內(nèi)的過(guò)程中，先后經(jīng)過(guò)靜電除霾器，汲液多孔管制冷模塊，限水膜。靜電除霾器的除霾效果可達(dá)70%以上，并且靜電除霾器有阻力小等優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)影響外界空氣進(jìn)入室內(nèi)。外界干熱空氣凈化后進(jìn)入汲液多孔管制冷模塊，當(dāng)熱空氣通過(guò)時(shí)，接觸到汲液多孔管上的小孔，由于水的表面張力，小孔表面會(huì)有一層水膜，熱空氣進(jìn)入室內(nèi)時(shí)就可以加快汲液多孔管上小孔處的水分蒸發(fā)，水蒸發(fā)吸熱，。利用多孔材料的毛細(xì)抽吸作用補(bǔ)充蒸發(fā)所需水分。水分的補(bǔ)充來(lái)源于底部的蓄水槽。夏季使用過(guò)程中，下出風(fēng)口是關(guān)閉狀態(tài)。在使用過(guò)程中，可以在相互對(duì)立的墻體上各安裝一扇這樣的窗戶，這樣空氣進(jìn)入室內(nèi)的口與對(duì)立面空氣排出到室外實(shí)現(xiàn)空氣的對(duì)流。

1.2.2冬季窗戶部分

太陽(yáng)照射在保溫膜上，保溫膜周邊溫度上升。將上擋板推出，達(dá)到關(guān)閉上出風(fēng)口的目的，因此熱空氣直接由上進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，在冬季，側(cè)板側(cè)推拉上開(kāi)有聯(lián)通孔，將推板推出，靜電除霾器與排風(fēng)通道相連外界空氣由此進(jìn)入，經(jīng)過(guò)靜電除霾器，由于將汲液多孔管與靜電除霾器相隔離開(kāi)，所以外界空氣不會(huì)再次經(jīng)過(guò)汲液多孔管而進(jìn)入室內(nèi)。當(dāng)空氣由上進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，室內(nèi)壓強(qiáng)增大，室內(nèi)空氣被動(dòng)從下出風(fēng)口排出室外。在此循環(huán)過(guò)程中，達(dá)到冬季室內(nèi)空氣溫度升高的要求。同樣，在對(duì)立面安裝相互對(duì)應(yīng)的窗戶可以增加空氣的對(duì)流，以增強(qiáng)窗戶的功效。

1.3研究目的

設(shè)計(jì)靜電除霾器，使外界空氣進(jìn)入室內(nèi)的時(shí)候空氣得以凈化，解決室內(nèi)空氣質(zhì)量的問(wèn)題；設(shè)計(jì)汲液制冷模塊，用于在夏季的時(shí)候，外界空氣可以經(jīng)水分蒸發(fā)后降溫再進(jìn)入室內(nèi)，冬季同樣利用煙囪效應(yīng)使得熱空氣進(jìn)入室內(nèi)且室內(nèi)外空氣可以循環(huán)，不僅用較簡(jiǎn)潔的裝置解決室內(nèi)外新風(fēng)循環(huán)難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，還有效的減少了建筑空調(diào)耗能。[3]

2、項(xiàng)目的創(chuàng)新之處

1）本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于拆卸安裝，可實(shí)現(xiàn)冬夏模式切換，在窗戶上結(jié)合靜電除霾和冬季保溫夏季制冷的功能。

2）上下進(jìn)出風(fēng)口與排風(fēng)通道的巧妙結(jié)合，在相互對(duì)立的墻體上各安裝一扇這樣的窗戶，加強(qiáng)室內(nèi)空氣的循環(huán)，形成一個(gè)通風(fēng)性能可調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]我國(guó)居住建筑供暖臨界溫度研究與采暖能耗修正[D].四川省：西南交通大學(xué).2014

[2]居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（夏熱冬冷地區(qū)）宜貫教材[J].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001

[3]芮瑋瑋.應(yīng)迅.RUI Wei-wei.YINGXun 村鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能的適用技術(shù)研究[期刊論文]-建筑節(jié)能

作者簡(jiǎn)介

葉俊（1997.10）男，民族 漢，籍貫：江西省樂(lè)平市，武漢理工大學(xué)本科生，研究方向：車輛工程。

（作者的那位：武漢理工大學(xué)）