CN110594918A-一种环保节能气流通道结构

　CN 110594918 A

　 (19)中华人民共和国国家知识产权局

　 (12)发明专利申请

　(10)申请公布号 CN 110594918 A (43)申请公布日 2019.12.20 (21)申请号 201910922011 .8

　(22)申请日 2019 .09 .27

　(71)申请人 龙岩学院 地址 364012 福建省龙岩市东肖镇龙岩学 院

　(72)发明人 易滢婷 刘勇 赵金花 罗江水

　 (74)专利代理机构 福州君诚知识产权代理有限 公司 35211 代理人 戴雨君

　(51)Int .Cl . F24F 5/00(2006 .01) F24F 13/00(2006 .01) F24F 13/02(2006 .01) F24F 13/28(2006 .01)

　(54)发明名称 一种环保节能气流通道结构 (57)摘要 本发明公开一种环保节能气流通道结构，包 括开放环境空气入口（1）、连接通道（4）、地下降 温风道（5）、冷空气进口（7）、热空气进口（12）、空 气过滤器（6）、地板梯形气流通道（9）、天花板梯 形气流通道（11）、单侧墙体梯形气流通道（10）、 冷空气出口（13）、热空气出口（8）、负压送风机 （14）、正压送风机（15）和空气加热房（16）。本发 明具有良好的保温隔热和除湿效果，有益于在建 筑物室内营造冬暖夏凉的生活环境。

　权利要求书 2 页

　 说明书 5 页

　 附图2页

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　权 利 要 求 书

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　1 .一种环保节能气流通道结构，其特征在于：包括开放环境空气入口（1）、连接通道 （ 4 ）、地下降温风道（ 5 ）、冷空气进口（ 7 ）、热空气进口（ 12 ）、空气过滤器（ 6 ）、地板梯形气流通

　道（ 9 ）、天花板梯形气流通道（ 11 ）、单侧墙体梯形气流通道（ 10 ）、冷空气出口（ 13 ）、热空气出

　口（8）、负压送风机（14）、正压送风机（15）和空气加热房（16）； 所述开放环境空气入口（1）、连接通道（4）、地下降温风道（5）、空气过滤器（6）、冷空气 进口（7）、地板梯形气流通道（9）、天花板梯形气流通道（11）、单侧墙体梯形气流通道（10）、 冷空气出口（13）和负压送风机（14）组成冷空气通道，冷空气进口（7）连接于最下端地板梯 形气流通道（9）的一端上，所述负压送风机（14）置于建筑物顶部，负压送风机（14）与冷空气 出口（13）连接，冷空气出口（13）连接于最上端地板梯形气流通道（9）的一端上； 所述开放环境空气入口（1）整体呈圆柱状，其由一个完整圆柱体或两个半圆柱体或三 个以上扇形柱体（2）构成，绕圆柱体表面一圈开有多个开口，空气从相互独立的开口流入后 汇集于连接通道（4），再进入到地下降温风道（5）中； 所述地下降温风道的末端与空气过滤器相连接，所述空气过滤器（6）将过滤后的冷空 气输送至冷空气进口（7）后输送入地板梯形气流通道（9）； 所述空气加热房（16）、热空气进口（12）、地板梯形气流通道（9）、天花板梯形气流通道 （11）、单侧墙体梯形气流通道（10）和热空气出口（8）组成热空气通道；所述热空气进口（12）

　连接于最上端地板梯形气流通道（9）的一端上，且正压送风机（15）与热空气进口（12）连接， 所述热空气出口（8）连接最下端地板梯形气流通道（9）的一端上；所述空气加热房（16）设在 建筑物楼顶，空气加热房（16）的屋顶具有太阳能屋面集热器（17），空气加热房（16）的墙壁 上连接有可调节百叶窗（18），开放环境中的空气经百叶窗（18）进入空气加热房（16），太阳 能屋面集热器（17）吸收太阳能加热空气，热空气通过正压送风机（15）进入地板梯形气流通 道（9）、天花板梯形气流通道（11）和单侧墙体梯形气流通道（10），并从上至下流动； 所述地板梯形气流通道从上至下依次由室内承重地板（22）、吸湿相变材料层（21）、保 温相变材料层（20）、梯形通道（19）和承重层（18）组成； 所述单侧墙体梯形气流通道（10）与地板梯形气流通道（9）连通，单侧墙体梯形气流通 道（10）从内至外依次由室内装饰层（23）、吸湿相变材料层（21）、保温相变材料层（20）、梯形 气流通道（19）和基础墙（24）组成。

　2.如权利要求1所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述开放环境空气入口 （1）的顶部设有水平导风板（3）。

　3.如权利要求1所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述连接通道（4）从上 往下呈倒八字，并与地下降温风道（5）相连接，所述地下降温风道（5）呈连续的S形走势向建 筑物延伸。

　4.如权利要求1所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述开放环境空气入口 （1）上的各开口由柱体外表面朝内呈倒八字型，同时各开口上设有纱网（25）。

　5.如权利要求1所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述地下降温风道（5）

　末端呈八字形开口。

　6.如权利要求1所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述地板梯形气流通道 （9）与冷空气进口（7）相连处的通道宽度最大，通道宽度随气流前进方向减小，整体呈梯形。

　7 .如权利要求6所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述单侧墙体梯形气流

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　权 利 要 求 书

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　通道（10）宽度的变化趋势与地板梯形气流通道（9）变化趋势相反。

　8.如权利要求1所述的一种环保节能气流通道结构，其特征是：所述吸湿相变材料层 （21）和保温相变材料层（20）中的相变材料包括但不限于无机相变材料、有机相变材料和复 合相变材料。

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　 一种环保节能气流通道结构

　 技术领域 [0001] 本发明涉及筑技术领域，尤其涉及一种环保节能气流通道结构。

　 背景技术 [0002] 为了应对四季交替产生的严寒酷暑的考验，现代建筑在采暖和制冷上造成巨大的 能源消耗。然而，大量的能源消耗并没有给人类营造出冬暖夏凉的舒适环境，与此同时，社 会发展带来能源危机、环境污染及气候恶化等问题。因此，如何营造冬暖夏凉的节能建筑具 有长远意义。传统建筑在冬暖夏凉的营造技术方面具有很高的造诣，福建土楼就是其中的 典范。福建土楼是采用夯土墙与木梁承重的巨型居住建筑。夏季，土楼高大、厚实的夯土墙 加上巨大屋檐和走马廊为土楼内部提供遮挡，土楼内部通道形成的巷子风在楼内营造阴凉 的生活环境；严冬，夯土墙抵御冷风侵袭，楼内兴旺人气和底层厨房炉灶的烟气在楼内形成 温暖舒适的小气候。同时，厚重的夯土墙有室内湿度调节功能，梅雨季节吸收空气中的水 分，土墙表面不会回潮或产生凝结水，而在干燥的秋季又能自然释放水分。

　[0003] 土楼建筑形式已经不能满足现代人的生活需求，但是其冬暖夏凉的特性是现代建 筑所缺乏又迫切需求的功能。遗憾的是，关于土楼建筑冬暖夏凉的科学研究报道仍较缺乏， 多数还是停留在土楼的科普性介绍。有部分文献、专利报道中设计的节能外围结构的所应 用的原理与土楼楼内形成巷子风调节温度的方式相近。例如，韩爱红等人设计了一种环保 节能型相变外围结构，其墙体中设置气流通道能够输送冷热空气，从而达到调节室内温度 的效果，墙体中的相变材料也能起到调节温度的作用（专利号CN

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　U）。但是该外 围结构较适用于小规模的建筑模式，如运用到大型建筑中，非靠近建筑外围墙的户型无法 享受到带有气流通道的墙体；另一方面，墙体在夏季长时间受阳光暴晒，会大大降低降温的 效果。

　 发明内容 [0004] 本发明的目的在于提供一种有益于在建筑物室内营造冬暖夏凉生活环境的环保 节能气流通道结构。

　[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

　一种环保节能气流通道结构，包括开放环境空气入口、连接通道、地下降温风道、冷空 气进口、热空气进口、空气过滤器、地板梯形气流通道、天花板梯形气流通道、单侧墙体梯形 气流通道、冷空气出口、热空气出口、负压送风机、正压送风机和空气加热房； 所述开放环境空气入口、连接通道、地下降温风道、空气过滤器、冷空气进口、地板梯形 气流通道、天花板梯形气流通道、单侧墙体梯形气流通道、冷空气出口和负压送风机组成冷 空气通道，冷空气进口连接于最下端地板梯形气流通道的一端上，所述负压送风机置于建 筑物顶部，负压送风机与冷空气出口连接，冷空气出口连接于最上端地板梯形气流通道的 一端上； 所述开放环境空气入口整体呈圆柱状，其由一个完整圆柱体或两个半圆柱体或三个以

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　上扇形柱体构成，绕圆柱体表面一圈开有多个开口，无气流死角，空气从相互独立的开口流 入后汇集于连接通道，再进入到地下降温风道中； 所述地下降温风道的末端与空气过滤器相连接，所述空气过滤器将过滤后的冷空气输 送至冷空气进口后输送入地板梯形气流通道； 所述空气加热房、热空气进口、地板梯形气流通道、天花板梯形气流通道、单侧墙体梯 形气流通道和热空气出口组成热空气通道；所述热空气进口连接于最上端地板梯形气流通 道的一端上，且正压送风机与热空气进口连接，所述热空气出口连接最下端地板梯形气流 通道的一端上；所述空气加热房设在建筑物楼顶，空气加热房的屋顶具有太阳能屋面集热 器，空气加热房的墙壁上连接有可调节百叶窗，开放环境中的空气经百叶窗进入空气加热 房，太阳能屋面集热器吸收太阳能加热空气，热空气通过正压送风机进入地板梯形气流通 道、天花板梯形气流通道和单侧墙体梯形气流通道，并从上至下流动； 所述地板梯形气流通道从上至下依次由室内承重地板、吸湿相变材料层、保温相变材 料层、梯形通道和承重层组成； 所述单侧墙体梯形气流通道与地板梯形气流通道连通，单侧墙体梯形气流通道从内至 外依次由室内装饰层、吸湿相变材料层、保温相变材料层、梯形气流通道和基础墙组成。

　[0006] [0007] 进一步的，所述开放环境空气入口的顶部设有水平导风板。

　进一步的，所述连接通道从上往下呈倒八字，并与地下降温风道相连接，所述地下 降温风道呈连续的S形走势向建筑物延伸。

　[0008] 进一步的，所述开放环境空气入口上的各开口由柱体外表面朝内呈倒八字型，同 时各开口上设有纱网。

　[0009] 进一步的，所述地下降温风道末端呈八字形开口。地下降温风道内壁通过木板或 者竹片等进行加固，开放环境中的空气进入到地下降温风道，沿着降温风道输送过程中再 由土壤对其进一步预冷处理，得到凉爽、舒适的风。

　[0010] 进一步的，所述地板梯形气流通道与冷空气进口相连处的通道宽度最大，通道宽 度随气流前进方向减小，整体呈梯形。梯形气流通道利用文丘里效应，使空气获得持续向前 的动力，层与层之间的梯形气流通道通过单侧墙体梯形气流通道串联起来。

　[0011] 进一步的，所述单侧墙体梯形气流通道宽度的变化趋势与地板梯形气流通道变化 趋势相反。即单侧墙体梯形气流通道与地板梯形气流通道连接处的通道宽度最小，二者宽 度大小一致且完全对齐，单侧墙体梯形气流通道与天花板梯形气流通道连接处的通道宽度 最大。

　[0012] 进一步的，所述吸湿相变材料层和保温相变材料层中的相变材料包括但不限于无 机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。

　[0013] 本发明在实施过程中，夏季，启用冷空气通道，环境中的新鲜空气源源不断地从各 个方向涌入开放环境空气入口，加速后的空气经过连接通道进入地下降温风道，空气沿着 地下降温通道快速流动，其中的热量被土壤进一步吸收，得到的冷空气经过空气过滤器后 流入地板梯形气流通道、天花板梯形气流通道、单侧墙体梯形气流通道，源源不断新的冷空 气在地板和墙体中流动，与室内进行热交换，带走房屋内产生的大量热量，气流通道中的气 体最终通过楼顶的负压送风机排出，地板、天花板和墙体内侧保温相变材料层具有良好的 保温效果，室内空气中多余的水分可以被地板和墙体中的吸湿相变材料层吸收，营造出温

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　度适宜的室内环境；冬季白天，关闭冷空气通道，启用热空气通道，开放环境中的空气进入 空气加热房中，太阳能屋面集热器对空气进行加热，开启建筑物楼顶正压送风机，正压送风 机将热空气送入地板梯形气流通道、天花板梯形气流通道、单侧墙体梯形气流通道，热空气 通过地板、天花板和墙体与屋内发生热交换，将热量传递到室内，营造一个较温暖舒适的室 内环境，同时，保温相变材料层进行能量储存，到了夜间，同时关闭冷空气通道、热空气通 道，使气流通道形成一个密闭空间，随着通道内温度慢慢降低，保温相变材料层释放白天储 存的热量，对室内起到加热、保温的作用。

　[0014] 与现有的技术相比本发明的有益效果是：

　1、具有良好的保温隔热和除湿效果，有益于在建筑物室内营造冬暖夏凉的生活环境； 2、利用文丘里效应巧妙设计八字形气流通道和梯形气流通道，不需要借助抽风机等设 备就能将开放环境中的空气源源不断引入到地下降温通道，同时梯形通道为空气在气流通 道的传输提供充足的动力； 3、充分利用清洁能源对空气进行预处理，地下降温通道充分利用土壤对空气进行降温 处理，太阳能对空气进行加热，夏季冷空气与建筑物室内进行热交换，源源不断的冷空气在 通道中流动，带走大量的热量，达到高效的降温作用，可以使室内维持在一个舒适的温度范 围，不需要或极大减少夏季空调的使用，节约大量的能源，冬季白天源源不断的热空气在通 道中流动，热空气将热量传递到室内，冬季夜间，关闭冷空气通道、热空气通道后，保温相变 材料层将白天储存的能量释放，对室内环境进行加热，同时吸湿相变材料层在一年四季能 够除去室内空气中的多余的湿气。

　 附图说明 [0015] 以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明； 图1图1是本发明的整体结构示意图； 图2是本发明的透视图； 图3是地板梯形气流通道和单侧墙体梯形气流通道的局部剖视图； 图4是开放环境空气入口的透视图。

　 具体实施方式 [0016] 如图1-4之一所示，本发明一种环保节能气流通道结构，包括开放环境空气入口1、 连接通道4、地下降温风道5、冷空气进口7、热空气进口12、空气过滤器6、地板梯形气流通道 9、天花板梯形气流通道11、单侧墙体梯形气流通道10、冷空气出口13、热空气出口8、负压送 风机14、正压送风机15和空气加热房16； 所述开放环境空气入口1、连接通道4、地下降温风道5、空气过滤器6、冷空气进口7、地 板梯形气流通道9、天花板梯形气流通道11、单侧墙体梯形气流通道10、冷空气出口13和负 压送风机14组成冷空气通道，冷空气进口7连接于最下端地板梯形气流通道9的一端上，所 述负压送风机14置于建筑物顶部，负压送风机14与冷空气出口13连接，冷空气出口13连接 于最上端地板梯形气流通道9的一端上； 所述开放环境空气入口1整体呈圆柱状，其由一个完整圆柱体或两个半圆柱体或三个 以上扇形柱体2构成，绕圆柱体表面一圈开有多个开口，无气流死角，空气从相互独立的开

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　口流入后汇集于连接通道4，再进入到地下降温风道5中； 所述地下降温风道的末端与空气过滤器相连接，所述空气过滤器6将过滤后的冷空气 输送至冷空气进口7后输送入地板梯形气流通道9； 所述空气加热房16、热空气进口12、地板梯形气流通道9、天花板梯形气流通道11、单侧 墙体梯形气流通道10和热空气出口8组成热空气通道；所述热空气进口12连接于最上端地 板梯形气流通道9的一端上，且正压送风机15与热空气进口12连接，所述热空气出口8连接 最下端地板梯形气流通道9的一端上；所述空气加热房16设在建筑物楼顶，空气加热房16的 屋顶具有太阳能屋面集热器17，空气加热房16的墙壁上连接有可调节百叶窗18，开放环境 中的空气经百叶窗18进入空气加热房16，太阳能屋面集热器17吸收太阳能加热空气，热空 气通过正压送风机15进入地板梯形气流通道9、天花板梯形气流通道11和单侧墙体梯形气 流通道10，并从上至下流动。

　[0017] 所述地板梯形气流通道从上至下依次由室内承重地板22、吸湿相变材料层21、保 温相变材料层20、梯形通道19和承重层18组成； 所述单侧墙体梯形气流通道10与地板梯形气流通道9连通，单侧墙体梯形气流通道10 从内至外依次由室内装饰层23、吸湿相变材料层21、保温相变材料层20、梯形气流通道19和 基础墙24组成。

　[0018] 所述开放环境空气入口1的顶部设有水平导风板3。水平导风板3可以选用防太阳 辐射玻璃或其他材质的挡板，可以聚集、加速气流，同时又起到遮阳板的作用，防止雨水进 入到气流通道中。

　[0019] 所述连接通道4从上往下呈倒八字，并与地下降温风道5相连接，所述地下降温风 道5呈连续的S形走势向建筑物延伸。

　[0020] 所述开放环境空气入口1上的各开口由柱体外表面朝内呈倒八字型，同时各开口 上设有纱网25。八字形引风口可产生文丘里效应，随着气流通道变窄，流速明显增加，压力 减小，有抽风效果，同时设有纱网25，可以防止虫鸟等动物进入堵住空气入口。

　[0021] 所述地下降温风道5末端呈八字形开口。地下降温风道5内壁通过木板或者竹片等 进行加固，开放环境中的空气进入到地下降温风道5，沿着降温风道输送过程中再由土壤对 其进一步预冷处理，得到凉爽、舒适的风。

　[0022] 所述地板梯形气流通道9与冷空气进口7相连处的通道宽度最大，通道宽度随气流 前进方向减小，整体呈梯形。梯形气流通道利用文丘里效应，使空气获得持续向前的动力， 层与层之间的梯形气流通道通过单侧墙体梯形气流通道10串联起来。

　[0023] 所述单侧墙体梯形气流通道10宽度的变化趋势与地板梯形气流通道9变化趋势相 反。即单侧墙体梯形气流通道10与地板梯形气流通道9连接处的通道宽度最小，二者宽度大 小一致且完全对齐，单侧墙体梯形气流通道10与天花板梯形气流通道11连接处的通道宽度 最大。

　[0024] 所述吸湿相变材料层21和保温相变材料层20中的相变材料包括但不限于无机相 变材料、有机相变材料和复合相变材料等。

　[0025] 本发明的工作原理：在夏季，启用冷空气通道，关闭热空气进口12、热空气出口8和 正压送风机15，开启百叶窗18，如图4所示，开放环境空气入口1由四个扇形柱体构成，环境 中的空气源源不断地从各个方向涌入开放环境空气入口1，加速后的空气经过连接通道4进

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　入地下降温风道5，空气沿着地下降温通道5快速流动，其中的热量被土壤进一步吸收，得到 的冷空气经过空气过滤器6后流入地板梯形气流通道9、天花板梯形气流通道11、单侧墙体 梯形气流通道10，源源不断新的冷空气在地板和墙体中流动，与室内进行热交换，带走房屋 内产生的大量热量，地板、天花板和墙体内侧保温相变材料层20具有良好的保温效果，室内 空气中多余的水分可以被地板和墙体中的吸湿相变材料层21吸收，营造出温度适宜的室内 环境；最后，气流通道中的气体最终通过楼顶的负压送风机14排到空气加热房16中，再经百 叶窗15进入开放环境，两两对立的百叶窗15之间形成穿堂风，带走空气加热房16中的热量， 对其进行降温，防止在夏季空气加热房出现过热现象。

　[0026] 在冬季白天，关闭开放环境空气入1、冷空气入口7、冷空气出口13和负压送风机 14，启用热空气通道，关闭两两对立的百叶窗18中的一扇，开放环境中的空气进入空气加热 房16中，太阳能屋面集热器17对空气进行加热，开启建筑物楼顶正压送风机15，正压送风机 15将热空气送入地板梯形气流通道9、天花板梯形气流通道11、单侧墙体梯形气流通道10， 热空气通过地板、天花板和墙体与屋内发生热交换，将热量传递到室内，营造一个较温暖舒 适的室内环境，同时，保温相变材料层20进行能量储存，热交换后的空气从一楼的热空气口 8排到开放环境中；到了夜间，同时关闭冷空气通道、热空气通道，使气流通道形成一个密闭 空间，随着通道内温度慢慢降低，保温相变材料层20释放白天储存的热量，对室内起到加 热、保温的作用。

　[0027] 上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方 式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，本领域的普通技术人员应当理 解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技 术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实 施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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　说 明 书 附 图

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　说 明 书 附 图

　 图3

　图4

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