模块化可调温换新风式智能窗户

叶俊　叶其欣　陆婷婷

摘 要：近年来，国内各大城市连续雾霾天气，严重威胁着人们的健康。传统开窗通风的方式已经十分不可取。市场上空气净化器虽然能够处理一些室内污染物，但其本质上是室内封闭循环式装置。在解决室内新风循环问题的同时，建筑能耗占总能耗的27.6%，是建筑节能中潜力最大的部分。综上所述，解决普通居民房中空气质量和减少建筑耗能的问题，对推进建筑节能、改善居民室内生活环境具有重要意义。[1]

从解决室内空气质量，自动调节室内温度入手，设计了各种进出风口，实现冬季保温、夏季隔热两种模式的切换；设计排风通道，以满足夏季热空气从上出风口排出，冬季热空气进入室内；设计静电除霾器，使外界空气进入室内的时候空气得以净化，解决室内空气质量的问题；设计汲液制冷模块，用于在夏季的时候，外界空气可以经水分蒸发后降温再进入室内。

1、项目研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

1.1结构组成

1.1.1普通窗户模块

普通窗户模块与目前普通居民所用窗户类似，可以实现透光，通风，降噪等功能。

1.1.2静电除霾模块

静电除霾模块采用静电除霾器净化从室外进入室内的空气，雾霾经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积，静电除霾器对从外界进入的空气阻力较小，不会影响空气循环时的效果。在静电除霾器的前端和左端各有出气口。

1.1.3汲液制冷模块

汲液制冷模块由蓄水槽和汲液管两部分组成，汲液管插在蓄水槽上，汲液管上面开有微小的孔。该模块在夏季使用，将蓄水槽中的水维持在一定水位，汲液管利用虹吸现象将水分吸到一定高度（25mm），当外界空气经静电除霾器净化后会进入汲液制冷模块，热空气会加快汲液多孔管上小孔处的水分蒸发，水蒸发吸热，带走一部分热量，热空气温度降低进入室内。

1.1.4排风通道模块

排风通道模块由上出风口，上进风口，下出风口，可调节挡板组成。夏季时，上出风口开启，上进风口关闭，使被太阳能加热的热空气排出，可调节挡板调至最短，室内空气被迫进入排风通道，室内空气压强降低，并且下出风口关闭，外界空气被迫从静电除霾器模块进入室内。[2]

1.2工作原理

1.2.1夏季窗户部分

太阳照射在保温膜上，保温膜周边温度上升，上进风口有挡板关闭，热空气从排风通道由风帽排出，室内空气与排风通道相连通，由此室内空气压强会降低，外界空气被动式进入室内，在进入室内的过程中，先后经过静电除霾器，汲液多孔管制冷模块，限水膜。静电除霾器的除霾效果可达70%以上，并且静电除霾器有阻力小等优点，不会影响外界空气进入室内。外界干热空气净化后进入汲液多孔管制冷模块，当热空气通过时，接触到汲液多孔管上的小孔，由于水的表面张力，小孔表面会有一层水膜，热空气进入室内时就可以加快汲液多孔管上小孔处的水分蒸发，水蒸发吸热，。利用多孔材料的毛细抽吸作用补充蒸发所需水分。水分的补充来源于底部的蓄水槽。夏季使用过程中，下出风口是关闭状态。在使用过程中，可以在相互对立的墙体上各安装一扇这样的窗户，这样空气进入室内的口与对立面空气排出到室外实现空气的对流。

1.2.2冬季窗户部分

太阳照射在保温膜上，保温膜周边温度上升。将上挡板推出，达到关闭上出风口的目的，因此热空气直接由上进风口进入室内，在冬季，侧板侧推拉上开有联通孔，将推板推出，静电除霾器与排风通道相连外界空气由此进入，经过静电除霾器，由于将汲液多孔管与静电除霾器相隔离开，所以外界空气不会再次经过汲液多孔管而进入室内。当空气由上进风口进入室内时，室内压强增大，室内空气被动从下出风口排出室外。在此循环过程中，达到冬季室内空气温度升高的要求。同样，在对立面安装相互对应的窗户可以增加空气的对流，以增强窗户的功效。

1.3研究目的

设计静电除霾器，使外界空气进入室内的时候空气得以净化，解决室内空气质量的问题；设计汲液制冷模块，用于在夏季的时候，外界空气可以经水分蒸发后降温再进入室内，冬季同样利用烟囱效应使得热空气进入室内且室内外空气可以循环，不仅用较简洁的装置解决室内外新风循环难以实现的问题，还有效的减少了建筑空调耗能。[3]

2、项目的创新之处

1）本系统采用模块化设计，便于拆卸安装，可实现冬夏模式切换，在窗户上结合静电除霾和冬季保温夏季制冷的功能。

2）上下进出风口与排风通道的巧妙结合，在相互对立的墙体上各安装一扇这样的窗户，加强室内空气的循环，形成一个通风性能可调节的系统。

参考文献

[1]我国居住建筑供暖临界温度研究与采暖能耗修正[D].四川省：西南交通大学.2014

[2]居住建筑节能设计标准（夏热冬冷地区）宜贯教材[J].北京：中国计划出版社，2001

[3]芮玮玮.应迅.RUI Wei-wei.YINGXun 村镇住宅建筑节能的适用技术研究[期刊论文]-建筑节能

作者簡介

叶俊（1997.10）男，民族 汉，籍贯：江西省乐平市，武汉理工大学本科生，研究方向：车辆工程。

（作者的那位：武汉理工大学）