模塊化可調溫換新風式智能窗戶

葉俊　葉其欣　陸婷婷

摘 要：近年來，國內各大城市連續霧霾天氣，嚴重威脅著人們的健康。傳統開窗通風的方式已經十分不可取。市場上空氣凈化器雖然能夠處理一些室內污染物，但其本質上是室內封閉循環式裝置。在解決室內新風循環問題的同時，建筑能耗占總能耗的27.6%，是建筑節能中潛力最大的部分。綜上所述，解決普通居民房中空氣質量和減少建筑耗能的問題，對推進建筑節能、改善居民室內生活環境具有重要意義。[1]

從解決室內空氣質量，自動調節室內溫度入手，設計了各種進出風口，實現冬季保溫、夏季隔熱兩種模式的切換；設計排風通道，以滿足夏季熱空氣從上出風口排出，冬季熱空氣進入室內；設計靜電除霾器，使外界空氣進入室內的時候空氣得以凈化，解決室內空氣質量的問題；設計汲液制冷模塊，用于在夏季的時候，外界空氣可以經水分蒸發后降溫再進入室內。

1、項目研究目標、研究內容和擬解決的關鍵問題

1.1結構組成

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，可以實現透光，通風，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入室內的空氣，霧霾經過高壓靜電場時被電分離，塵粒與負離子結合帶上負電后，趨向陽極表面放電而沉積，靜電除霾器對從外界進入的空氣阻力較小，不會影響空氣循環時的效果。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，汲液管利用虹吸現象將水分吸到一定高度（25mm），當外界空氣經靜電除霾器凈化后會進入汲液制冷模塊，熱空氣會加快汲液多孔管上小孔處的水分蒸發，水蒸發吸熱，帶走一部分熱量，熱空氣溫度降低進入室內。

1.1.4排風通道模塊

排風通道模塊由上出風口，上進風口，下出風口，可調節擋板組成。夏季時，上出風口開啟，上進風口關閉，使被太陽能加熱的熱空氣排出，可調節擋板調至最短，室內空氣被迫進入排風通道，室內空氣壓強降低，并且下出風口關閉，外界空氣被迫從靜電除霾器模塊進入室內。[2]

1.2工作原理

1.2.1夏季窗戶部分

太陽照射在保溫膜上，保溫膜周邊溫度上升，上進風口有擋板關閉，熱空氣從排風通道由風帽排出，室內空氣與排風通道相連通，由此室內空氣壓強會降低，外界空氣被動式進入室內，在進入室內的過程中，先后經過靜電除霾器，汲液多孔管制冷模塊，限水膜。靜電除霾器的除霾效果可達70%以上，并且靜電除霾器有阻力小等優點，不會影響外界空氣進入室內。外界干熱空氣凈化后進入汲液多孔管制冷模塊，當熱空氣通過時，接觸到汲液多孔管上的小孔，由于水的表面張力，小孔表面會有一層水膜，熱空氣進入室內時就可以加快汲液多孔管上小孔處的水分蒸發，水蒸發吸熱，。利用多孔材料的毛細抽吸作用補充蒸發所需水分。水分的補充來源于底部的蓄水槽。夏季使用過程中，下出風口是關閉狀態。在使用過程中，可以在相互對立的墻體上各安裝一扇這樣的窗戶，這樣空氣進入室內的口與對立面空氣排出到室外實現空氣的對流。

1.2.2冬季窗戶部分

太陽照射在保溫膜上，保溫膜周邊溫度上升。將上擋板推出，達到關閉上出風口的目的，因此熱空氣直接由上進風口進入室內，在冬季，側板側推拉上開有聯通孔，將推板推出，靜電除霾器與排風通道相連外界空氣由此進入，經過靜電除霾器，由于將汲液多孔管與靜電除霾器相隔離開，所以外界空氣不會再次經過汲液多孔管而進入室內。當空氣由上進風口進入室內時，室內壓強增大，室內空氣被動從下出風口排出室外。在此循環過程中，達到冬季室內空氣溫度升高的要求。同樣，在對立面安裝相互對應的窗戶可以增加空氣的對流，以增強窗戶的功效。

1.3研究目的

設計靜電除霾器，使外界空氣進入室內的時候空氣得以凈化，解決室內空氣質量的問題；設計汲液制冷模塊，用于在夏季的時候，外界空氣可以經水分蒸發后降溫再進入室內，冬季同樣利用煙囪效應使得熱空氣進入室內且室內外空氣可以循環，不僅用較簡潔的裝置解決室內外新風循環難以實現的問題，還有效的減少了建筑空調耗能。[3]

2、項目的創新之處

1）本系統采用模塊化設計，便于拆卸安裝，可實現冬夏模式切換，在窗戶上結合靜電除霾和冬季保溫夏季制冷的功能。

2）上下進出風口與排風通道的巧妙結合，在相互對立的墻體上各安裝一扇這樣的窗戶，加強室內空氣的循環，形成一個通風性能可調節的系統。

參考文獻

[1]我國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.2014

[2]居住建筑節能設計標準（夏熱冬冷地區）宜貫教材[J].北京：中國計劃出版社，2001

[3]芮瑋瑋.應迅.RUI Wei-wei.YINGXun 村鎮住宅建筑節能的適用技術研究[期刊論文]-建筑節能

作者簡介

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

（作者的那位：武漢理工大學）