專利名稱：一種自調節方向通風帽的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種應用于建筑的自動通風節能裝置，尤其涉及ー種自調節方向的通風帽。
背景技術：
目前的建筑通風裝置主要是由電源驅動的，在使用電源驅動的情況下，會消耗大量電能，對環境也造成一定程度的破壞，近年來也發展了無需動力的通風帽，但它無法實現同時進風和排風的目的，對建筑節能的作用有限。通過檢索發現，中國實用新型專利風動儲能保溫除濕雙向通風帽，專利號ZL200920071880. 6，該專利涉及ー種·通風裝置，它包括，排風管、進風管、熱交換箱、軸承，所述部件依次連接為ー個整體，該裝置可以自動的根據風的方向來改變通風ロ的方向，無需動力，可以實現同時的通風和排風且不需要消耗能源，但僅僅靠著來風在排風管形成負壓來驅動排風的排放，不適合無風的天氣，尤其是炎熱無風的正午，而且，該進風管和排風管距離較近，使進風管的空氣很容易受到排風管空氣的影響，無法保證進風的空氣質量，當室外風速很大時，該發明專利也無法控制進風管進風的大小，室內環境的舒適性不高。通過檢索發現，中國發明專利申請號200510111517. 9 :風能和太陽能聯合驅動多功能自然通風裝置。該裝置風能的利用方式是利用風驅動風葉通過圓錐齒輪滑箱帶動排風管內風機葉片從而排風，太陽能是利用太陽能發電驅動排風管內風機葉片。該專利不是直接利用自然通風風壓和熱壓，由于涉及能量轉換，導致轉換效率低，初投資大。
發明內容
技術問題本發明提供了ー種不需要消耗能源就能有效的通風換氣，并且保證進風的空氣質量、控制進風量的大小、更好的滿足室內舒適度的自調節方向的通風帽。技術方案本發明的自調節方向的通風帽，是通過自然風壓和太陽能集熱蓄熱材料加強的空氣熱壓來實現室內通風和排風，并且利用進風和排風的溫度差進行熱交換實現排風的能量回收利用。本發明的自調節方向通風帽，包括排風管、進風管、軸承座、安裝在軸承座上側的第一軸承和第二軸承，第二軸承設置在第一軸承內側并與之同軸，排風管的豎直排風段與第一軸承連接，進風管的豎直進風段位于排風管內并與第二軸承連接，軸承座上設置有連通上下兩側的第一通氣孔和第二通氣孔，第二軸承的中軸上設置有軸向的內孔，排風管通過第一通氣孔與軸承座下側連通，進風管依次通過內孔和第二通氣孔與軸承座下側連通。排風管由豎直排風段、過渡排風段和水平排風段依次連接組成，水平排風段外部上側設置有風帽，豎直排風段和過渡排風段的內壁上均設置有沿周向均勻分布的肋片，在豎直排風段和過渡排風段的外表面敷設有太陽能集熱蓄熱材料，進風管由豎直進風段、過渡進風段和水平進風段依次連接組成，水平進風段穿過豎直排風段，水平進風段的進風ロ與水平排風段的出風ロ相背設置。
優選的，水平進風段的管內設置有擋板，擋板通過與水平進風段軸心垂直的轉軸活動連接在水平進風段內側，擋板與水平進風段內側管壁之間還連接有彈簧，擋板在無風時放倒，在有風時隨風カ增大而逐漸豎起。優選的，軸承座下側設置有全熱交換器，全熱交換器的風ロ正對豎直排風段的進風ロ。本發明裝置安裝在屋頂，進行室內的通風。本發明裝置的排風管由豎直排風段、
過渡排風段和水平排風段依次連接組成，進風管由豎直進風段、過渡進風段和水平進風段
依次連接組成。第一軸承和第二軸承安裝在軸承座上，軸承座設置有連通上下兩側的第一
通氣孔和第二通氣孔，方便氣體上下流動，排風管與第一軸承連接，進風管位于排風管內并 與第二軸承連接。根據建筑物的用途不同，可選裝全熱交換器，減少能耗，全熱交換器安裝
軸承座的下部。在水平排風段的上部安裝風帽，過渡排風段和豎直排風段內表面裝有沿管
周向均勻分布的肋片，同時在過渡排風段和豎直排風段外側上敷設太陽能集熱蓄熱材料，
太陽能集熱蓄熱材料可以吸收并儲存太陽能，再通過管壁的肋片傳熱提高排風的溫度，此
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時肋片起到增強換熱的作用，根據A5 =ュ-ユgAh = (Pt-P1) ^ΔΛ可知，增大了
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管道內外的溫度差進而提高管道內外的密度差以此提升排風的熱壓，進ー步使排風順利排出。太陽能集熱蓄熱材料分為兩個部分，包括集熱材料和蓄熱材料，集熱材料是采用德國真空磁控濺射金屬陶瓷(CERMET)鍍膜帶，該部件嚴格采用PVD技術，具有集熱高，熱損小，吸收率高達97%，發射率低至5%，挑戰太陽能光熱轉化比極限，集熱效率高、得熱量大，蓄熱材料使用高導熱定形相變蓄熱材料，由相變蓄熱材料、高分子支撐材料、加工改進劑和導熱添加劑組成。其中相變蓄熱材料采用相變溫度在30°C 70° C，質量百分比為50% 80%的石蠟；高分子支撐材料采用質量百分比10% 30%的聚こ烯、聚丙烯、SBS、SEBS中的ー種或兒種；加工改進劑采用質量百分比為5% 20%的氧化鋁、蒙脫土、硅藻上、粘土、鈦白粉、碳酸鈣、膨潤土、ニ氧化硅中的ー種或兒種；導熱添加劑采用質量百分比為5% 15%的金屬粉或石墨。在水平進風段段內設置有擋板，擋板通過與水平進風段軸心垂直的轉軸活動連接在水平進風段內側，擋板與水平進風段內側管壁之間還連接有彈簧，擋板是由一片圓形塑料板組成，固定于進風管內，彈簧的兩端分別與擋板中心和管壁連接，擋板四分之一直徑處是旋轉的轉軸，當擋板處于無風的環境下，擋板處于接近水平方向，隨著風量的増大，到達設定風量時候，擋板與水平位置的夾角變大，直到風速達到設計最大值時，擋板處于垂直方向，此時風量最小，當擋板與垂直方向的夾角為⑧時，此時彈簧的カ矩
M=\ itpv2r+ ^pv1R3 Ims1 Θ根據初始角度Θ、設定通風量、最大通風量可以得出彈簧 I 48 I ,
的最小カ矩和最大カ矩，從而方便選用彈簧，達到了調節室內通風量的目的，提高了室內的
舒適度。比如設進風管半徑為O. 25m，初始角度為85°，設定通風量為Im3/ S，空氣密度
P = I. lkg/m3，最大通風量為6m3 / s，得出所選用的彈簧的最小カ矩Mmin = 3· 4X 10_3N_m，
最大カ矩Mmax=16. lN-m。根據建筑物所處環境不同，可在豎直進風段內選裝空氣過濾器，凈
化空氣。選裝設備所使用的材料
(I)全熱交換器采用透濕膜進行進風和排風的全熱交換，該膜是PVAL / PVDF復合透濕膜，它有優良的選擇性透濕能力和機械強度，可以同時回收排風的潛熱和顯熱，提高進風和排風熱量交換的效率，節省能源。(2)空氣過濾器是ー種低阻高效過濾器，可以采用ePTFE覆膜過濾器，它的薄膜材料為膨體聚四氟こ烯。用結晶態的聚四氟こ烯材料形成無數根連接節點的纖維，并交織成多孔網格的結構，能夠凈化進風的空氣質量。有益效果本發明與現有技術相比，具有以下優點本發明能夠同時利用風壓及太陽能加強的熱壓拔風效應，井能夠自動調節風量，可以在各種氣候條件下的實現自然通風，提供室內環境的舒適性。其中利用太陽能集熱蓄熱材料吸收并儲存太陽能，并將能量通過肋片傳導給排風管內的空氣，這樣就增強熱壓拔風效應，并通過儲存太陽能，使得無太陽日照時依然能夠增強熱壓拔風。利用自動捕捉風向的進排風管的設置，能夠最大限度的利用自然風風壓。二者結合，實現無風和有風環境下的雙向室內外通風換氣。在水平進風段內設置有擋板，彈簧根據風量的大小來控制擋板繞著轉軸的運動，可以自動調節進入室內的通風量可以實現大風天氣自動調小通風量，小風天·氣自動調大通風量，能夠在極端大風天氣適用。
圖I是本發明的自調節方向通風帽的主視圖。圖2是本發明的自調節方向通風帽的排風管水平排風段軸測圖。圖3是本發明的自調節方向通風帽的內設肋片排風管左視圖。圖4是本發明的自調節方向通風帽的進風管水平進風段軸測圖。圖5是本發明的自調節方向通風帽的軸承座俯視圖。圖6是本發明的自調節方向通風帽的基部軸測圖。圖7是本發明的自調節方向通風帽的太陽能集熱蓄熱材料俯視圖。圖中有排風管I、豎直排風段11、過渡排風段12、水平排風段13、風帽14、太陽能集熱蓄熱材料15、進風管2、豎直進風段21、過渡進風段22、水平進風段23、擋板24、轉軸25、彈簧26、軸承座3、第一通氣孔31、第二通氣孔32、第一軸承4、第二軸承5、內孔51、全熱交換器6、空氣過濾器7。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體結構和工作過程作進ー步說明。如附圖所示，本發明的自調節方向的通風帽，包括排風管I、豎直排風段11、過渡排風段12、水平排風段13、風帽14、太陽能集熱蓄熱材料15、進風管2、豎直進風段21、過渡進風段22、水平進風段23、擋板24、轉軸25、彈簧26、軸承座3、通氣孔31、第二通氣孔32、第一軸承4、第二軸承5、內孔51、全熱交換器6、空氣過濾器7。軸承座3可通過螺紋連接固定于屋頂，并在它的下方安裝全熱交換器6，第一軸承4和第二軸承5采用間隙配合固定于軸承座3內側并與之同軸，排風管I和進風管2通過過盈配合分別于第一軸承4和第二軸承5內圈連接。在水平排風段13的上部安裝風帽14，豎直排風段11和過渡排風段12的內壁上均設置有沿周向均勻分布的肋片，它的作用是增大換熱管的內表面積，強化管內傳熱，提高換熱效率。在本發明的一個實施例中，肋片高度是直徑的八分之一，肋片厚度是2_，內助化比為3，沿豎直排風段11和過渡排風段12的管道軸向合計共有十六組周向分布的肋片組，其中每組包括有沿管壁周向分布有八個肋片。本發明中肋片組的數量分布，以及每個肋片組中肋片的數量分布，均可根據吸收相同的太陽能時得到最大的排風量的原則確定，由此產生的各種實施例均在本發明的保護范圍內。豎直排風段11和過渡排風段12的外表面敷設太陽能集熱蓄材料。在本發明的一個實施例中，可以在豎直進風段21內部安裝空氣過濾器7，這樣就既保證了室內的順利的進風和排風也保證了空氣的質量，提高了室內舒適度。水平進風段23內設有擋板24，擋板24通過與水平進風段23軸心垂直的轉軸25活動連接在水平進風段23內側，擋板24中心與水平進風段23內管壁之間連接彈簧26，從而構成ー個整體。當在有風的情況下，由于水平排風段13上部的風帽14受力，使得第一軸承4和第ニ軸承5開始轉動，從而帶動進風管I和排風管2的轉動，使進風管2對準來風的方向，而排風管I背向來風的方向，使風從經過進風管2管道和第二通氣孔32進入室內。太陽能集熱蓄熱材料15吸收太陽能，通過帶肋片的排風管I加熱管道內的空氣，增強排風熱壓從而驅動排風的順利進行，當建筑物外面風量很大時，彈簧26調節擋板24關小，降低室內進風量，進風和排風在全熱交換器6中進行熱量交換，這樣該裝置實現了零能耗下的建筑物室內外的通風換氣功能。·
權利要求
1.ー種自調節方向通風帽，其特征在于，該通風帽包括排風管(I)、進風管(2)、軸承座(3)、安裝在所述軸承座(3)上側的第一軸承(4)和第二軸承(5)，所述第二軸承(5)設置在第一軸承(4)內側并與之同軸，所述排風管(I)的豎直排風段(11)與第一軸承(4)連接，所述進風管(2)的豎直進風段(21)位于排風管(I)內并與第二軸承(5)連接，軸承座(3)上設置有連通上下兩側的第一通氣孔(31)和第二通氣孔(32)，第二軸承(5)的中軸上設置有軸向的內孔(51)，排風管(I)通過第一通氣孔(31)與軸承座(3)下側連通，進風管(2)依次通過內孔(51)和第二通氣孔(32)與軸承座(3)下側連通； 所述排風管(I)由豎直排風段(11)、過渡排風段(12 )和水平排風段(13 )依次連接組成，所述水平排風段(13)外部上側設置有風帽(14)，豎直排風段(11)和過渡排風段(12)的內壁上均設置有沿周向均勻分布的肋片，在豎直排風段(11)和過渡排風段(12)的外表面敷設有太陽能集熱蓄熱材料(15)； 所述進風管(2)由豎直進風段(21)、過渡進風段(22)和水平進風段(23)依次連接組成，所述水平進風段(23)穿過豎直排風段(11)，水平進風段(23)的進風ロ與水平排風段(13)的出風ロ相背設置。
2.根據權利要求I所述的ー種自調節方向通風帽，其特征在于，所述水平進風段(23)的管內設置有擋板(24)，所述擋板(24)連接在轉軸(25)上并可繞其轉動，所述轉軸(25)水平連接在水平進風段(23)內表面并垂直于水平進風段(23)的軸心，擋板(24)與水平進風段(23)內側管壁之間還連接有彈簧(26)，擋板(24)在無風時放倒，在有風時隨風カ增大而逐漸豎起。
3.根據權利要求I所述的ー種自調節方向通風帽，其特征在于，所述軸承座(3)下側設置有全熱交換器(6)，所述全熱交換器(6)的風ロ正對豎直排風段(11)的進風ロ。
全文摘要
本發明公開了一種自調節方向通風帽，包括排風管、進風管、軸承座、安裝在軸承座上側的第一軸承和第二軸承，第二軸承設置在第一軸承內側并與之同軸，排風管的豎直排風段與第一軸承連接，進風管的豎直進風段位于排風管內并與第二軸承連接，軸承座上設置有連通上下兩側的第一通氣孔和第二通氣孔，排風管通過第一通氣孔與軸承座下側連通，進風管通過內孔和第二通氣孔與軸承座下側連通。本發明利用自然風、太陽能集熱蓄熱材料提供的熱壓來共同驅動室內的進風和排風，以實現雙向通風，同時還根據建筑物用途的不同選裝全熱交換器，利用進風和排風的溫度差進行熱量的交換從而節省能源，保護環境。
文檔編號F24F7/04GK102853499SQ201210268469
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者錢華, 鄭曉紅, 梁文清, 南旭, 張宏升 申請人:東南大學