CN103807909A - 一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置及方法，该装置包括空调室内机、高效防火保温板、中空玻璃、集热瓦、相变材料、循环风机以及智能控制系统。白天阳光透过中空玻璃照射到基热瓦上，热空气升温后，智能控制器根据室外气候与室内温度条件，优化热空气输送路径，在满足室内采暖条件下，以热空气形式将富裕热量传递给相变材料，相变材料受热熔化储存热量；在夜间工况下，智能控制系统优化控制室内取热系统，将相变材料内热量取出为室内提供采暖热量，实现了太阳能辐射的移峰填谷作用，解决了太阳能周期性波动导致的不稳定性问题；同时在相变材料中加入导热金属纤维，不仅提高相变材料芯材的强度，还极大改善封装后相变材料板的导热性能。

Description

一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置及方法

技术领域

本发明涉及太阳能热利用和蓄热技术，尤其是涉及一种可广泛应用于室内采暖的分布式新型太阳能相变蓄热供暖装置及方法。

背景技术

太阳能建筑是一种经济、有效地利用太阳能采暖的建筑，是太阳能热利用的一个重要领域，具有重要的经济效益和社会效益。被动太阳能采暖技术，利用被动式太阳房通过建筑朝向和周围环境的合理布置，建筑内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构、构造的恰当选择，从而解决建筑物的采暖问题。

专利申请号为201010151097.8的中国发明专利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，相变材料受热融化，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。尽管该发明装置名称为“兼具蓄热功能和供暖功能”的发明装置，但该发明装置未提及辅助加热与优化控制策略，其本质上是一种蓄热装置，仅仅依靠该蓄热装置无法独立实现用户采暖需求。更重要的是该装置的将集热与蓄热集成为了一个大体积蓄热箱，而且只能设置单排储热单元，且储热单元与隔热材料之间需要设置空气流动的空腔，占用较大空间。严严重限制了其在多层建筑中个体用户的分布式独立使用。

被动太阳能采暖技术，由于被动太阳能建筑的自身蓄热能力不足，造成了房间温度波动过大：即白天室内温度过高，夜间与凌晨室内温度过低，造成室内热环境的稳定度差，限制了该系统的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置及方法，该装置通过优化太阳房集热幕墙技术、相变材料蓄热技术的智能控制，解决了利用太阳能采暖房间的室内温度波动大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：

一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置，包括空调室内机、高效防火保温板、中空玻璃和集热瓦，在空调室内机的上部、下部分别设置有进风口接口和出风口接口，所述进风口接口与贯穿进风通道的PVC风管连接，所述出风口接口与贯穿出风通道的PVC风管连接，进风通道和出风通道由循环通道相连通，且在进风通道内安装有循环风机；

所述空调室内机包括送风静压箱、送风机段、相变材料及电加热段和回风静压箱，所述送风静压箱内设置有温度传感器1,用以检测送风静压箱内的温度,所述回风静压箱内设置温度传感器2，用以检测回风静压箱的温度，所述相变材料及电加热段设置有相变材料；

所述进风口接口位于送风静压箱内，进风口接口内设置有电动阀门，所述出风口接口位于回风静压箱内，出风口接口内设置有电动阀门。

进一步，还包括玻璃隔断，所述玻璃隔断位于高效防火保温板内，且位于中空玻璃上部，所述玻璃隔断一端与进风通道相连通，用于诱导受热气流进入进风口接口。

所述相变材料为含有3%～5%的导热金属纤维的相变材料，所述相变材料由铝皮封装于相变材料及电加热段内。

本发明的方法如下：白天蓄热时，室内双层百叶送风口、单层百叶回风口和室内循环送风机处于关闭状态，启动进风通道内的循环风机，热空气通过玻璃隔断及进风口接口进入室内机，使得封装相变材料发生相变储存热能；

空调制热时，依靠进风口内设置的温度传感器3检测太阳能相变空调室外机内的温度高低：

1）、若温度传感器3的温度高于封装相变材料的相变温度，则由太阳能相变空调室外机直接向室内提供热量，此时室内循环送风机处于关闭状态，室内双层百叶送风口、单层百叶回风口和进风通道内的循环风机处于开启状态；

2）、若温度传感器3的温度低于封装相变材料的相变温度，则由封装相变材料向室内提供热量，此时进风通道内的循环风机处于关闭状态，室内双层百叶送风口、单层百叶回风口和室内循环送风机处于开启状态。

与现有技术相比，本发明将集热与蓄热分成两个独立单元，使系统应用与安装更具灵活性；其次增加了辅助热源与蓄放热优化控制策略，使该装置能够实现真正意义上的蓄热与供暖的双重的效果。白天阳光透过中空玻璃照射到基热瓦上，热空气升温后，通过智能控制策略，优先满足房间采暖需求，将富裕热量传递给相变材料，相变材料受热熔化储存热量。本发明将太阳能热幕墙与相变蓄能技术优化集成；通过热风循环流动，相变蓄能材料与采暖上送风的结合，实现了太阳能辐射的移峰填谷作用，解决了太阳能周期性波动导致的不稳定性问题；同时在相变材料中加入导热金属纤维，不仅提高相变材料芯材的强度，还极大改善封装后相变材料板的导热性能。

附图说明

图1为本发明的太阳能相变空调连接示意图；

图2为图1的A—A剖视图。

图中各个标记分别为：1、空调室内机，2、高效防火保温板，21、中空玻璃，3、玻璃隔断，4、进风口接口，5、出风口接口，6、集热瓦，7、单层百叶，8、循环风机，9、PVC风管，10、双层百叶送风口，11、单层百叶回风口，12、送风静压箱，13、送风机段，14、相变材料及电加热段，15、回风静压箱，16、相变材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置，包括空调室内机1、高效防火保温板2、中空玻璃21和集热瓦6，在空调室内机的上部、下部分别设置有进风口接口4和出风口接口5，所述进风口接口4与贯穿进风通道的PVC风管9连接，所述出风口接口4与贯穿出风通道的PVC风管9连接，进风通道和出风通道由循环通道相连通，且在进风通道内安装有循环风机8；

所述空调室内机1由上到下依次包括送风静压箱12、送风机段13、相变材料及电加热段14和回风静压箱15，所述送风静压箱内设置有温度传感器1,用以检测送风静压箱内的温度,所述回风静压箱内设置温度传感器2，用以检测回风静压箱的温度，所述送风机段内设置有室内循环送风机，所述相变材料及电加热段设置有相变材料16，封装相变材料之间用的分层隔断和用于优化气流的风道；

所述进风口接口4位于送风静压箱12内，进风口接口内设置有电动阀门，所述出风口接口位于回风静压箱内，出风口接口内设置有电动阀门。

进一步，还包括玻璃隔断3，所述玻璃隔断3位于酚醛泡沫板2内，且位于中空玻璃上部，所述玻璃隔断3一端与进风通道相连通，用于诱导受热气流进入进风口接口。

所述相变材料16为含有3%～5%的导热金属纤维的相变材料，所述相变材料由铝皮封装于相变材料及电加热段内。

白天空调蓄热时，让太阳光穿过太阳能相变空调室外机的中空玻璃21进入室外机内，经集热瓦6吸收太阳辐射能将其转化为热能，依靠高效保温板2和中空玻璃21使热量保存在室外机内，热量使室外机内的空气升温，形成热气流积聚于室外机内的顶部。依靠进风通道内的循环风机8提供循环动力，使热空气通过玻璃隔断3以及进风口接口4进入室内机，进入室内机的热空气使封装相变材料16发生相变储存热能，散热降温后的空气通过安装于室外机底部的出风口接口5，最终经过单层百叶7回到太阳能相变空调室外机完成空气循环。机组白天蓄热时，室内双层百叶送风口10、单层百叶回风口11和室内循环送风机处于关闭状态，启动进风通道内的循环风机8。

空调制热时，依靠进风口内设置的温度传感器3检测太阳能相变空调室外机内的温度高低：

1）、若温度传感器3的温度高于封装相变材料的相变温度，则由太阳能相变空调室外机直接向室内提供热量，此时室内循环送风机处于关闭状态，室内双层百叶送风口10、单层百叶回风口11和进风通道内的循环风机8处于开启状态；

2）、若温度传感器3的温度低于封装相变材料的相变温度，则由封装相变材料向室内提供热量，此时进风通道内的循环风机8处于关闭状态，室内双层百叶送风口10、单层百叶回风口11和室内循环送风机处于开启状态。

Claims (4)

1.一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置，其特征在于：包括空调室内机（1）、高效防火保温板（2）、中空玻璃（21）和集热瓦（6），在空调室内机的上部、下部分别设置有进风口接口（4）和出风口接口（5），所述进风口接口与贯穿进风通道的PVC风管（9）连接，所述出风口接口与贯穿出风通道的PVC风管连接，进风通道和出风通道由循环通道相连通，且在进风通道内安装有循环风机（8）；

所述空调室内机（1）包括送风静压箱（12）、送风机段（13）、相变材料及电加热段（14）和回风静压箱（15），所述送风静压箱内设置有温度传感器1,用以检测送风静压箱内的温度,所述回风静压箱内设置温度传感器2，用以检测回风静压箱的温度，所述相变材料及电加热段设置有相变材料（16）；

所述进风口接口（4）位于送风静压箱内，进风口接口内设置有电动阀门，所述出风口接口（5）位于回风静压箱内，出风口接口内设置有电动阀门。

2.根据权利要求1所述的一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置，其特征在于：还包括玻璃隔断（3），所述玻璃隔断（3）位于高效防火保温板（2）内，且位于中空玻璃（21）上部，所述玻璃隔断一端与进风通道相连通，用于诱导受热气流进入进风口接口。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型分布式太阳能相变蓄能供暖装置，其特征在于：所述相变材料（16）为含有3%～5%的导热金属纤维的相变材料，所述相变材料由铝皮封装于相变材料及电加热段内。

4.一种如权利要求1所述装置的新型分布式太阳能相变蓄热供暖方法，其特征在于：白天蓄热时，室内双层百叶送风口（10）、单层百叶回风口（11）和室内循环送风机处于关闭状态，启动进风通道内的循环风机（5），热空气通过玻璃隔断（3）及进风口接口进入室内机，使得封装相变材料发生相变储存热能；

空调制热时，依靠进风口内设置的温度传感器3检测太阳能相变空调室外机内的温度高低：

1）、若温度传感器3的温度高于封装相变材料的相变温度，则由太阳能相变空调室外机直接向室内提供热量，此时室内循环送风机处于关闭状态，室内双层百叶送风口、单层百叶回风口和进风通道内的循环风机处于开启状态；

2）、若温度传感器3的温度低于封装相变材料的相变温度，则由封装相变材料向室内提供热量，此时进风通道内的循环风机处于关闭状态，室内双层百叶送风口、单层百叶回风口和室内循环送风机处于开启状态。

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