CN105020770A - 一种新型太阳能储热供暖系统装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型太阳能储热供暖装置，有一房屋主体，所述房屋主体包括屋顶保温层、屋面结构板、送风百叶口、回风百叶口和外窗，还包括屋顶阳光间、保温夹层墙、送风风机、送风道、回风道和单层玻璃外罩，屋顶阳光间通过支架固定，其底部设有送风道，上部有单层玻璃外罩，屋顶静压箱内包含有送风风机、过滤网和止回阀，房屋主体背阳面的内侧设有回风道，回风道上开设有回风百叶口，外侧设置有与送风百叶口相连通的保温夹层墙。本装置通过优化屋顶阳光间解决了利用太阳能屋面集热不足与顶层过热问题；并于建筑侧面设置保温夹墙有效利用墙体蓄热，解决了利用常规被动太阳能采暖房间的室内温度波动大的问题。

Description

一种新型太阳能储热供暖系统装置及方法

技术领域

本发明涉及太阳能热利用和储热技术领域，尤其是涉及一种可广泛应用于室内采暖的新型太阳能储热供暖系统装置及方法。

背景技术

太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁能源，为了响应了国家节能减排、发展低碳经济的号召，太阳能供暖系统具有重要的经济和社会效益。作为现有应用广泛的被动太阳能供暖技术，主要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或构造的恰当选择，从而解决建筑物的采暖问题。

但是被动太阳能供暖存在以下问题：1、以直接受益式与南向附加阳光间为主，没有有效利用建筑物屋顶蓄热；2、即使使用了屋顶阳光间蓄热，也未进行强化换热与集热设计，未能达到最大限度的集热；3、在屋面集热后，没有进行有效的防止夏季过热设计，造成顶层存在过热问题；同时被动太阳能供暖系统往往存在蓄热能力不足，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展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种新型太阳能储热供暖装置及方法，该装置通过优化屋顶阳光间解决了利用太阳能屋面集热不足与顶层过热问题；并于建筑侧面设置保温夹墙有效利用墙体蓄热，解决了利用常规被动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：

一种新型太阳能储热供暖装置，有一两层结构的房屋主体，所述房屋主体包括屋顶保温层、屋面结构板、送风百叶口、回风百叶口和外窗，还包括屋顶阳光间、保温夹层墙、送风风机、送风道、回风道和单层玻璃外罩，所述屋顶保温层设置于屋面结构板上方，屋顶阳光间通过设置在屋顶表面的屋顶阳光间支架固定，所述屋顶阳光间的底部设有送风道，其上部覆盖有单层玻璃外罩，屋顶静压箱设在屋顶阳光间的一侧，所述屋顶静压箱内包含有与送风道相连通的送风风机、设置在送风道上的过滤网和止回阀，房屋主体背阳面的立面壁内侧设有与屋顶阳光间相通的回风道，回风百叶口开设在回风道上，用于将室内回风引入回风道，在房屋主体的背阳面的立面壁外侧设置有与送风道相通的具有较好气密性的保温夹层墙，保温夹层墙与送风百叶口相连通。

为了进一步克服现有屋顶阳光间的集热效率不高问题，本发明装置还包括强化换热集热板，所述强化换热集热板为镀有太阳能吸热涂料的薄铁板，强化换热集热板位于屋顶阳光间的内部，并将屋顶阳光间分隔为上下两个独立的空间。

为了加强强化换热集热板的通风换热效果，在强化换热集热板上开设有孔隙，所述孔隙为矩形通孔且均匀分布在强化换热集热板上。

本发明在屋顶静压箱内还设置有自动三通风阀、自力式通风球和自动控制系统，所述自动三通风阀与屋顶静压箱的侧面排风管道相通，用于控制侧面排风管道排除多余热量，自力式通风球与屋顶阳关间的顶部连通。

一种新型太阳能储热供暖的方法如下：冬季运行时，关闭屋顶静压箱的侧面排风管道，而只开启室内送风模式，进而保证室内的温度；夏季运行时，由于屋顶静压箱内设置有温度传感器，若温度传感器检测到静压箱内的稳定接近风机运行的极限温度，则通过控制自动三通风阀，开启侧面排风管道，以及连通阳关间顶部空间的自力式通风球，进行屋顶阳光间的通风降温，进而保持室内的温度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：1)本发明设计了一种同时兼顾强化换热、遮阳与集热于一体的强化换热集热板，提高了屋顶阳光间的集热效率，在强化换热集热板上开设有空隙，进一步的提高了空气紊流度实现强化对流换热；2)在外墙外设置了保温通风夹层墙，克服了传统被动太阳房蓄热不足、昼夜温差过大的问题；3)为了防止顶层房间夏季过热的问题，本发明通过在屋顶设置自动三通风阀、自力式通风球与自动控制系统，实现了夏季过热控制。

附图说明

图1为本发明的新型太阳能储热供暖系统示意图；

图2为本发明中强化换热集热板结构示意图。

图中各个标记分别为：1、屋顶阳光间支架，2、屋顶阳光间，3、保温夹层墙，4、送风风机，5、送风道，6、止回阀，7、过滤网，8、回风道，9、单层玻璃外罩，10、强化换热集热板，11、送风百叶口，12、回风百叶口，13、外窗，14、孔隙，15、屋顶保温层，16、屋面结构板。

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所示，一种新型太阳能储热供暖装置，有一两层结构的房屋主体，所述房屋主体包括屋顶保温层15、屋面结构板16、送风百叶口11、回风百叶口12和外窗13，还包括屋顶阳光间2、保温夹层墙3、送风风机4、送风道5、回风道8和单层玻璃外罩9，所述屋顶保温层15设置于屋面结构板16上方，屋顶阳光间2通过设置在屋顶表面的屋顶阳光间支架1固定，所述屋顶阳光间的底部设有送风道5，其上部覆盖有单层玻璃外罩9，屋顶静压箱设在屋顶阳光间的一侧，所述屋顶静压箱内包含有与送风道相连通的送风风机4、设置在送风道上的过滤网7和止回阀6，房屋主体背阳面的立面壁内侧设有与屋顶阳光间相通的回风道，回风百叶口开设在回风道上，用于将室内回风引入回风道，在房屋主体的背阳面的立面壁外侧设置有与送风道相通的具有较好气密性的保温夹层墙，保温夹层墙与送风百叶口相连通。

本装置中的保温夹层墙3应保证其气密性防止空气外泄而影响供暖效果，通过设计外墙保温夹层墙，将屋顶阳光间内的热风首先送入保温夹层墙，热空气从保温夹层墙顶部流动到底部时，会有部分热量通过对流换热方式，从室内外墙外表面传导到室内外墙内部，其余热量将随热空气送入室内，从而实现白天供暖；由于墙体传热存在延迟效应，能够在夜间缓慢传入室内，同时由于夹层外表面为保温层，因此大部分热量将传入室内，从而可以充分利用外墙蓄热能力，减小被动太阳房温度波动情况。

如图2强化换热集热板结构示意图所示，为了进一步克服现有屋顶阳光间的集热效率不高问题，本发明装置还包括强化换热集热板10和孔隙14，所述强化换热集热板为镀有太阳能吸热涂料的薄铁板，强化换热集热板位于屋顶阳光间的内部，并将屋顶阳光间分隔为上下两个独立的空间；所述孔隙均匀开设在强化换热集热板上。

利用太阳能吸热涂料对薄铁片进行镀膜，提高了集热板的太阳能热吸收率；在对镀膜后薄铁片进行线切割加工，按照设计通风的要求，优化通风孔隙面积与通风孔排布；同时，在与太阳光照射方向垂直面形成凸起遮阳表面，该凸起表面不仅可以起到遮挡阳光照射到屋顶外表面，同时形成外力提高空气紊流度实现强化对流换热。

阳光透过单层玻璃外罩照射到强化换热集热板上，集热板将屋顶集热阳光间分隔为上下两个独立的空间，且为底部被加热空气提供上升通道，热空气升温后，内部空气自然分层，聚集的热空气由送风风机在集热阳光间的顶部通过送风道经过滤网和止回阀进入蓄热通风保温夹层墙通道，一部份热量通过对流和热传导蓄存到建筑墙体内，另一部分热量通过清洁热空气从房间顶部送风百叶口送入室内，热空气在室内温度逐渐降低而不断下降，在房间底部经回风百叶口又将冷空气由回风道抽至屋顶集热阳光间，完成整个空气循环。被加热的建筑墙体，因传热延迟，在夜间才逐步将蓄存的热量释放到室内，该集成系统不仅实现了白天连续供暖，又实现了夜间供暖。

本发明在屋顶静压箱内还设置有自动三通风阀、自力式通风球和自动控制系统，所述自动三通风阀与屋顶静压箱的侧面排风管道相通，用于控制侧面排风管道排除多余热量，自力式通风球与屋顶阳关间的顶部连通。

夏季运行时，由于屋顶静压箱内设置有温度传感器，若温度传感器检测到静压箱内的稳定接近风机运行的极限温度，则通过控制自动三通风阀，开启侧面排风管道，以及连通阳关间顶部空间的自力式通风球，在热压与室外风压共同作用下，自力式通风球无需电力消耗就可以实现屋顶阳光间的通风降温，从而解决了顶层房间夏季过热问题。

以上所述仅是本发明的实施方式，再次声明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也列入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型太阳能储热供暖装置，有一两层结构的房屋主体，所述房屋主体包括屋顶保温层（15）、屋面结构板（16）、送风百叶口（11）、回风百叶口（12）和外窗（13），其特征在于：还包括屋顶阳光间（2）、保温夹层墙（3）、送风风机（4）、送风道（5）、回风道（8）和单层玻璃外罩（9），所述屋顶保温层设置于屋面结构板上方，屋顶阳光间通过设置在屋顶表面的屋顶阳光间支架（1）固定，所述屋顶阳光间的底部设有送风道，其上部覆盖有单层玻璃外罩，屋顶静压箱设在屋顶阳光间的一侧，所述屋顶静压箱内包含有与送风道相连通的送风风机（4）、设置在送风道上的过滤网（7）和止回阀（6），房屋主体背阳面的立面壁内侧设有与屋顶阳光间相通的回风道，回风百叶口开设在回风道上，用于将室内回风引入回风道，在房屋主体的背阳面的立面壁外侧设置有与送风道相通的具有较好气密性的保温夹层墙，保温夹层墙与送风百叶口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能储热供暖装置，其特征在于：还包括强化换热集热板（10），所述强化换热集热板为镀有太阳能吸热涂料的薄铁板，强化换热集热板位于屋顶阳光间的内部，并将屋顶阳光间分隔为上下两个独立的空间。

3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能储热供暖装置，其特征在于：所述强化换热集热板上开设有孔隙（14），所述孔隙为矩形通孔且均匀分布在强化换热集热板上。

4.根据权利要求1所述的一种新型太阳能储热供暖装置，其特征在于：所述屋顶静压箱内还设置有自动三通风阀、自力式通风球和自动控制系统，所述自动三通风阀与屋顶静压箱的侧面排风管道相通，用于控制侧面排风管道排除多余热量，自力式通风球与屋顶阳关间的顶部连通。

5.运用权利要求1所述的一种新型太阳能储热供暖装置的方法，其特征在于：冬季运行时，关闭屋顶静压箱的侧面排风管道，而只开启室内送风模式，进而保证室内的温度；夏季运行时，由于屋顶静压箱内设置有温度传感器，若温度传感器检测到静压箱内的稳定接近风机运行的极限温度，则通过控制自动三通风阀，开启侧面排风管道，以及连通阳关间顶部空间的自力式通风球，进行屋顶阳光间的通风降温，进而保持室内的温度。