CN101846358A - 高效低成本太阳能蓄热供暖装置 - Google Patents

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王坤
张大战
刘强强
左然
丁刚
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Abstract

本发明公开了一种兼具蓄热功能和供暖功能的高效低成本太阳能蓄热供暖装置。该装置的透明保温板和保温隔热材料将表面镀有选择性吸收涂层的储热单元密封起来，并形成可作为空气流道的气腔。白天阳光透过透明保温板照射在储热单元上，将太阳辐射能转化为热能，储热单元表面升温后将热量传递给相变材料，相变材料受热熔化，储存热量。夜间或阴天当室温过低时，启动风机，带动空气流动，使热量快速从储热单元中取出，为室内供暖。本发明结构简单，占用空间小，热效率高，成本低。

Description

高效低成本太阳能蓄热供暖装置
一、技术领域
本发明涉及太阳能热利用和蓄热技术，特指一种将太阳能集热和相变蓄热技术结合，可广泛应用于建筑、农业温室等设施的高效低成本太阳能蓄热供暖装置。
二、背景技术
人类对太阳能的利用由来已久，各种选择性吸收涂层和保温隔热材料的发明，使得人们能够高效地利用太阳能，用于提供家用热水和建筑采暖。但是在蓄热领域，利用太阳能的水平较低，人们常用水和鹅卵石等材料储存热量，例如：太阳能热水器、被动式太阳房。如果能够高效、低成本地吸收太阳能，并将热量用相变材料加以储存，用于夜间或阴天供暖，将会大大提高太阳能的利用水平。目前已有若干种太阳能蓄热方案，但仍存在许多技术和成本问题。
专利“太阳能蓄热供暖供冷方法及装置”(申请号：02109563.9)提出用集热器接受太阳能，并将热量储存于地下深层土壤中，冬季或夏季供暖或制冷时，用取热和取冷装置取出热量或冷量进行供暖或供冷。但该装置利用土壤蓄热，装置过于复杂，部分构件需深埋土壤中，施工量大，成本高。
专利“一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置”(申请号：200810046815.8)提出一种利用气体作为传热介质的太阳能蓄热装置。该装置结构简单，成本低，但空气流道优化程度不够，换热效率不高，而且仅仅被动式地利用太阳能。
专利“阳棚式太阳能储热柜”(申请号：98226118.7)提出了一种将太阳能热水器和装有储热材料的储热柜结合，用热水与储热材料热交换以储存热量。但该系统流道较长，热损较高，而且未考虑需要热量时如何高效率散热。
三、发明内容
本发明提供一种兼具蓄热功能和供暖功能的高效低成本太阳能蓄热供暖装置，它结构简单，占用空间小，热效率高，成本低。在只消耗极少量常规能源(风机电能)的条件下，可以充分利用太阳能，将太阳能转化成热能，并将热量储存在相变材料中，供夜晚或阴天使用。本发明是这样实现的：将储热单元表面镀上选择性吸收涂层，用透明保温板和保温隔热材料将储热单元密封起来，并形成可作为空气流道的气腔。白天阳光透过透明保温板照射在储热单元上，将太阳辐射能转化为热能，储热单元表面吸热升温后将热量传递给相变材料，相变材料受热熔化，储存热量。夜间或阴天当室内温度过低时，启动风机，带动空气流动，使热量快速从储热单元中取出，为室内供暖。
装置的结构如图1和图2所示。储热单元表面镀有选择性吸收涂层，透明保温板和保温隔热材料将储热单元密封起来，并形成可作为空气流道的气腔。出气管道连接风机，温度传感器和风机相连。
本发明工作时，设定好夜晚或阴天室内所需温度，温度传感器将根据室温控制风机的启停。白天阳光透过透明保温板照射在储热单元上，将太阳辐射能转化为热能，储热单元表面升温后将热量传递给相变材料，相变材料受热熔化，储存热量。夜晚或阴天当室内温度低于设定温度时，风机启动，利用空气的流动换热，将白天储存在储热单元的热量送入室内。从而实现白天储存太阳能、夜晚或阴天为室内供暖的目的。
四、附图说明
下面结合附图，对本发明作进一步说明。
图1是装置结构示意图。
图2是装置A-A面剖视图。
图中所标部位分别为：1、保温隔热材料；2、储热单元；3、透明保温板；4、进气孔；5、出气孔；6、气腔；7、出气管道；8、温度传感器；9、风机。
五、具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步说明。
白天储热单元2表面的选择性吸收涂层吸收太阳辐射能，并将其转化成热能。由于透明保温板3和保温隔热材料1的保温作用，储热单元2周围形成高温区。设定好夜晚或阴天室内所需的温度后，温度传感器8将根据室内温度控制风机9的启停。白天，储热单元储存热量，当室温高于设定温度时，风机9停用。夜晚，当室温低于设定温度时，温度传感器8启动风机9，将室内空气从一个个进气孔4抽入气腔6，进入气腔6的空气在流动过程中与储存了大量热量的储热单元2进行对流换热，并吸热升温，最后经过出气管道7进入室内。如此循环，在夜晚或者阴天提高室内温度。

Claims (3)

1.一种高效低成本太阳能蓄热供暖装置，该装置内的储热单元(2)表面镀有选择性吸收涂层，内部填充相变储热材料，透明保温板(3)和保温隔热材料(1)将储热单元(2)密封起来，并形成可作为空气流道的气腔(6)。出气管道(7)连接风机(9)，温度传感器(8)和风机(9)相连。
2.根据权力要求1所述的高效低成本太阳能蓄热供暖装置，其中储热单元(2)为圆柱体，最上端的储热单元(2)与顶部保温隔热材料(1)之间保持距离，最下端的储热单元(2)与底部保温隔热材料(1)之间保持距离，相邻储热单元(2)之间也留有间隙，以便白天腔体(6)内的空气自然对流换热。所有储热单元(2)排列后处于同一平面，该平面与透明保温板(3)和底部保温隔热材料(1)平行，并相隔一定距离，以便夜晚或阴天室内空气在气腔(6)内与储热单元(2)进行充分的强迫对流换热。
3.根据权力要求1所述的高效低成本太阳能蓄热供暖装置。白天，储热单元储存热量，当室温高于设定温度时，风机(9)停用。夜晚，当室温低于设定温度时，温度传感器(8)启动风机(9)，将室内空气从一个个进气孔(4)抽入气腔(6)，进入气腔(6)的空气在流动过程中与储存了大量热量的储热单元(2)进行对流换热，并吸热升温，最后经过出气管道(7)进入室内。
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