CN105937814B - 一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置 - Google Patents

一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其包括室外的自然辐射接收装置、室内相变蓄能冷辐射装置和热水箱，其中，在夜间时，室外的自然辐射接收装置仅与所述室内相变蓄能冷辐射装置进行热量交互，而在白天时，所述的室外的自然辐射接收装置仅与所述热水箱进行能量交换，本发明可以降低成本的同时，提高太阳能的利用率，不仅可以实现太阳能的制热取暖，而且，还可以进行降温，提高可再生能源的利用率，降低污染，本发明利用蓄能冷辐射装置内的蓄热材料蓄冷，实现了制冷效果，同时，通过热水箱实现了供给热水的需求。

Description

一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，尤其是涉及一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置。
背景技术
我国应用太阳能采暖发展迅速，节能效果明显。在建筑物的能耗结构中，其中75%的能源用于建筑采暖和热水供应。将太阳能利用与建筑节能技术相结合，可以降低能源消耗，减少环境污染，是建筑节能的一个重要途径。将太阳能作为蒸发器热源的热泵系统称为太阳能热泵系统。太阳能热泵应用的主要研究领域为冬季太阳能热泵——地板辐射供暖系统和非采暖季太阳能热泵供热水系统的研究。
在太阳能的利用中，太阳能制冷空调是一个极具发展前景的领域，也是当前制冷技术研究中的热点。太阳能制冷具有以下三个优点：1)节能；2)环保；3)热量的供给和冷量的需求在季节和数量上能够高度匹配，太阳辐射越强，气温越高，冷量需求也越大。太阳能制冷还可以设计成多能源系统，充分利用余热、废气、天然气等其他能源。
目前，关于太阳能制冷系统的研究较多，从原理上看主要包括以下两种：1)以热能为驱动能源，如吸收式、吸附式、喷射式制冷等；2)以电能为驱动能源，先把太阳能转化成电能，然后再利用电能来制冷，如光电式制冷、热电制冷等。
但是，这些方法及装置均比较复杂，成本较高，利用率有限，难以进行大面积广泛推广，而且，大多仅仅能够实现太阳能取暖，在制冷时，比较麻烦，因此，需要设计一种综合利用装置，降低建设成本，提高推广的可行性，并实现取暖或者制取热水与制冷的双重要求。
发明内容
本发明针对现有的技术问题，提供一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，可以降低成本的同时，提高太阳能的利用率，不仅可以实现太阳能的制热取暖，而且，还可以进行降温，提高可再生能源的利用率，降低污染，本发明在夜间，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的阀门关闭，仅与室内相变蓄能冷辐射装置相连接；室外的自然辐射接收装置在夜间利用天空长波辐射降温和自然对流降温冷却管中水，由水泵输送至室内相变蓄能冷辐射装置内，利用与室内相变蓄能冷辐射装置相结合的相变材料蓄冷，以此降低室内温度，并储存冷量供白天室内降温所用；白天，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的阀门关闭，与热水箱之间的阀门开启，仅与热水箱相连接；室外毛细管吸收太阳短波辐射和周边其他散射辐射，加热管网内的水，由水泵与热水箱的水相循环，热水箱的水被加热后存储，以供生活热水之用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于，其包括室外的自然辐射接收装置、室内相变蓄能冷辐射装置和热水箱，其中，在夜间时，室外的自然辐射接收装置仅与所述室内相变蓄能冷辐射装置进行热量交互，而在白天时，所述的室外的自然辐射接收装置仅与所述热水箱进行能量交换。
进一步，作为优选，所述的室外的自然辐射接收装置、室内相变蓄能冷辐射装置、热水箱三者之间采用三通阀相连接，所述的室外的自然辐射接收装置与所述热水箱之间设置有电磁阀一，所述室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间设置有电磁阀二；所述三通阀与所述室内相变蓄能冷辐射装置之间设置有水泵一，所述三通阀与所述热水箱之间设置有水泵二，所述热水箱与生活热水用水端连接，所述热水箱还与自来水补水管连接，自来水补水管的入口位于热水箱的高水位处；所述生活热水用水端位于热水箱的低水位处，自来水补水管的入口处安装设置有阀门和软水器；所述室外的自然辐射接收装置内的毛细管网进水端与出水端上均安装阀门，所述室内相变蓄能冷辐射装置内的毛细管网进水端与出水端均安装阀门，且水泵一设置在室内相变蓄能冷辐射装置的进水端阀门前端，所述水泵一的进水端设置有压力表，所述水泵一的出水端设置有止回阀，所述热水箱上设置有温度表、压力表、水位计和超水位溢流装置；所述水泵二安装设置在热水箱与室外的自然辐射接收装置相连接的出水口前端，所述水泵二的进水端设置有压力表，所述水泵二的出水端设置有止回阀；所述热水箱与室外的自然辐射接收装置相连接的进水口前端要安装阀门；在夜间时，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的电磁阀一关闭，仅与室内相变蓄能冷辐射装置相连接；室外的自然辐射接收装置在夜间利用天空长波辐射降温和自然对流降温冷却管中水，由水泵输送至室内相变蓄能冷辐射装置内，利用与室内相变蓄能冷辐射装置相结合的相变材料蓄冷，以此降低室内温度，并储存冷量供白天室内降温所用；白天，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的电磁阀二关闭，与热水箱之间的电磁阀一开启，仅与热水箱相连接，室外的自然辐射接收装置吸收太阳短波辐射和周边其他散射辐射，加热管网内的水，由水泵与热水箱的水相循环，热水箱的水被加热后存储，以供生活热水之用。
进一步，作为优选，室外的自然辐射接收装置的管道内、室内相变蓄能冷辐射装置的管道内及热水箱内均设置温度传感器，当室外的自然辐射接收装置的管道内的温度传感器所测量的温度高于热水箱内的温度传感器所测量的温度时，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的阀门打开，水泵开启，开始水循环，加热热水箱内的水，当室外的自然辐射接收装置的管道内的温度传感器所测量的温度低于室内相变蓄能冷辐射装置管道内的温度传感器所测量的温度时，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的阀门打开，水泵开启，开始水循环，降低室内相变蓄能冷辐射装置内相变蓄能材料的温度。
进一步，作为优选，所述室外的自然辐射接收装置内为高发射率的毛细管网；毛细管网下面和侧面是隔绝周边空气对流的保温材料。
进一步，作为优选，所述室内相变蓄能冷辐射装置内为毛细管网，所述室内相变蓄能冷辐射装置的四周设置有保温材料，毛细管网的四周均为相变蓄能材料。
进一步，作为优选，所述热水箱内胆外侧要设置保温材料层。
进一步，作为优选，所述室内相变蓄能冷辐射装置内设置有上层毛细管网、中层毛细管网和下层毛细管网，所述上层毛细管网的进水端与所述下层毛细管网的进水端相连通后与所述室外的自然辐射接收装置的出水管道连通，所述上层毛细管网的出水端与所述下层毛细管网的出水端相连通后与所述室外的自然辐射接收装置的进水管道连通，所述中层毛细管网与室内的制冷交换器向连通，且所述上层毛细管网内水的流动方向与所述中层毛细管网的水的流动方向相反。
进一步，作为优选，所述上层毛细管网与所述下层毛细管网对称设置，所述中层毛细管网与所述上层毛细管网交错设置。
进一步，作为优选，所述的室外的自然辐射接收装置内的毛细管网进水端阀门前端要安装膨胀罐。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可以降低成本的同时，提高太阳能的利用率，不仅可以实现太阳能的制热取暖，而且，还可以进行降温，提高可再生能源的利用率，降低污染，本发明在夜间，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的阀门关闭，仅与室内相变蓄能冷辐射装置相连接；室外的自然辐射接收装置在夜间利用天空长波辐射降温和自然对流降温冷却管中水，由水泵输送至室内相变蓄能冷辐射装置内，利用与室内相变蓄能冷辐射装置相结合的相变材料蓄冷，以此降低室内温度，并储存冷量供白天室内降温所用；白天，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的阀门关闭，与热水箱之间的阀门开启，仅与热水箱相连接；室外毛细管吸收太阳短波辐射和周边其他散射辐射，加热管网内的水，由水泵与热水箱的水相循环，热水箱的水被加热后存储，以供生活热水之用。
本发明利用蓄能冷辐射装置内的蓄热材料蓄冷，实现了制冷效果，同时，通过热水箱实现了供给热水的需求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的室内相变蓄能冷辐射装置的内部结构示意图；
其中，1、室外的自然辐射接收装置，2、室内相变蓄能冷辐射装置,3、热水箱,4、水泵一，5、水泵二，6、三通阀，7、压力表，8、止回阀，9、膨胀罐，10、生活热水用水端，11、自来水补水管，12、保温材料，13、下层毛细管网，14、上层毛细管网，15、相变材料，16、中层毛细管网，17、室外的自然辐射接收装置的出水管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于，其包括室外的自然辐射接收装置1、室内相变蓄能冷辐射装置2和热水箱3，其中，在夜间时，室外的自然辐射接收装置1仅与所述室内相变蓄能冷辐射装置2进行热量交互，而在白天时，所述的室外的自然辐射接收装置1仅与所述热水箱3进行能量交换。
在本实施例中，所述的室外的自然辐射接收装置1、室内相变蓄能冷辐射装置2、热水箱3三者之间采用三通阀6相连接，所述的室外的自然辐射接收装置与所述热水箱之间设置有电磁阀一，所述室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间设置有电磁阀二；所述三通阀与所述室内相变蓄能冷辐射装置之间设置有水泵一4，所述三通阀与所述热水箱之间设置有水泵二5，所述热水箱与生活热水用水端10连接，所述热水箱还与自来水补水管连接，自来水补水管11的入口位于热水箱的高水位处；所述生活热水用水端10位于热水箱的低水位处，自来水补水管11的入口处安装设置有阀门和软水器；所述室外的自然辐射接收装置内的毛细管网进水端与出水端上均安装阀门，所述室内相变蓄能冷辐射装置内的毛细管网进水端与出水端均安装阀门，且水泵一设置在室内相变蓄能冷辐射装置的进水端阀门前端，所述水泵一的进水端设置有压力表7，所述水泵一的出水端设置有止回阀8，所述热水箱上设置有温度表、压力表、水位计和超水位溢流装置；所述水泵二安装设置在热水箱与室外的自然辐射接收装置相连接的出水口前端，所述水泵二的进水端设置有压力表7，所述水泵二的出水端设置有止回阀8；所述热水箱与室外的自然辐射接收装置相连接的进水口前端要安装阀门；在夜间时，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的电磁阀一关闭，仅与室内相变蓄能冷辐射装置相连接；室外的自然辐射接收装置在夜间利用天空长波辐射降温和自然对流降温冷却管中水，由水泵输送至室内相变蓄能冷辐射装置内，利用与室内相变蓄能冷辐射装置相结合的相变材料蓄冷，以此降低室内温度，并储存冷量供白天室内降温所用；白天，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的电磁阀二关闭，与热水箱之间的电磁阀一开启，仅与热水箱相连接，室外的自然辐射接收装置吸收太阳短波辐射和周边其他散射辐射，加热管网内的水，由水泵与热水箱的水相循环，热水箱的水被加热后存储，以供生活热水之用。
在本实施例中，室外的自然辐射接收装置的管道内、室内相变蓄能冷辐射装置的管道内及热水箱内均设置温度传感器，当室外的自然辐射接收装置的管道内的温度传感器所测量的温度高于热水箱内的温度传感器所测量的温度时，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的阀门打开，水泵开启，开始水循环，加热热水箱内的水，当室外的自然辐射接收装置的管道内的温度传感器所测量的温度低于室内相变蓄能冷辐射装置管道内的温度传感器所测量的温度时，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的阀门打开，水泵开启，开始水循环，降低室内相变蓄能冷辐射装置内相变蓄能材料的温度。
其中，所述室外的自然辐射接收装置内为高发射率的毛细管网；毛细管网下面和侧面是隔绝周边空气对流的保温材料。所述室内相变蓄能冷辐射装置内为毛细管网，所述室内相变蓄能冷辐射装置的四周设置有保温材料12，毛细管网的四周均为相变蓄能材料15。所述热水箱内胆外侧要设置保温材料层。
如图2所示，所述室内相变蓄能冷辐射装置内设置有上层毛细管网14、中层毛细管网16和下层毛细管网13，所述上层毛细管网14的进水端与所述下层毛细管网13的进水端相连通后与所述室外的自然辐射接收装置的出水管道17连通，所述上层毛细管网的出水端与所述下层毛细管网的出水端相连通后与所述室外的自然辐射接收装置的进水管道连通，所述中层毛细管网与室内的制冷交换器向连通，且所述上层毛细管网内水的流动方向与所述中层毛细管网的水的流动方向相反。其中，所述上层毛细管网与所述下层毛细管网对称设置，所述中层毛细管网与所述上层毛细管网交错设置。所述的室外的自然辐射接收装置内的毛细管网进水端阀门前端要安装膨胀罐9。
本发明可以降低成本的同时，提高太阳能的利用率，不仅可以实现太阳能的制热取暖，而且，还可以进行降温，提高可再生能源的利用率，降低污染，本发明在夜间，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的阀门关闭，仅与室内相变蓄能冷辐射装置相连接；室外的自然辐射接收装置在夜间利用天空长波辐射降温和自然对流降温冷却管中水，由水泵输送至室内相变蓄能冷辐射装置内，利用与室内相变蓄能冷辐射装置相结合的相变材料蓄冷，以此降低室内温度，并储存冷量供白天室内降温所用；白天，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的阀门关闭，与热水箱之间的阀门开启，仅与热水箱相连接；室外毛细管吸收太阳短波辐射和周边其他散射辐射，加热管网内的水，由水泵与热水箱的水相循环，热水箱的水被加热后存储，以供生活热水之用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于，其包括室外的自然辐射接收装置、室内相变蓄能冷辐射装置和热水箱，其中，在夜间时，室外的自然辐射接收装置仅与所述室内相变蓄能冷辐射装置进行热量交互，而在白天时，所述的室外的自然辐射接收装置仅与所述热水箱进行能量交换；所述室内相变蓄能冷辐射装置内为毛细管网，所述室内相变蓄能冷辐射装置的四周设置有保温材料，毛细管网的四周均为相变蓄能材料；所述室内相变蓄能冷辐射装置内设置有上层毛细管网、中层毛细管网和下层毛细管网，所述上层毛细管网的进水端与所述下层毛细管网的进水端相连通后与所述室外的自然辐射接收装置的出水管道连通，所述上层毛细管网的出水端与所述下层毛细管网的出水端相连通后与所述室外的自然辐射接收装置的进水管道连通，所述中层毛细管网与室内的制冷交换器向连通，且所述上层毛细管网内水的流动方向与所述中层毛细管网的水的流动方向相反，相变材料填充于上层毛细管网、中层毛细管网和下层毛细管网之间。
2.根据权利要求1所述的一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于：所述的室外的自然辐射接收装置、室内相变蓄能冷辐射装置、热水箱三者之间采用三通阀相连接，所述的室外的自然辐射接收装置与所述热水箱之间设置有电磁阀一，所述室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间设置有电磁阀二；所述三通阀与所述室内相变蓄能冷辐射装置之间设置有水泵一，所述三通阀与所述热水箱之间设置有水泵二，所述热水箱与生活热水用水端连接，所述热水箱还与自来水补水管连接，自来水补水管的入口位于热水箱的高水位处；所述生活热水用水端位于热水箱的低水位处，自来水补水管的入口处安装设置有阀门和软水器；所述室外的自然辐射接收装置内的毛细管网进水端与出水端上均安装阀门，所述室内相变蓄能冷辐射装置内的毛细管网进水端与出水端均安装阀门，且水泵一设置在室内相变蓄能冷辐射装置的进水端阀门前端，所述水泵一的进水端设置有压力表，所述水泵一的出水端设置有止回阀，所述热水箱上设置有温度表、压力表、水位计和超水位溢流装置；所述水泵二安装设置在热水箱与室外的自然辐射接收装置相连接的出水口前端，所述水泵二的进水端设置有压力表，所述水泵二的出水端设置有止回阀；所述热水箱与室外的自然辐射接收装置相连接的进水口前端要安装阀门；在夜间时，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的电磁阀一关闭，仅与室内相变蓄能冷辐射装置相连接；室外的自然辐射接收装置在夜间利用天空长波辐射降温和自然对流降温冷却管中水，由水泵输送至室内相变蓄能冷辐射装置内，利用与室内相变蓄能冷辐射装置相结合的相变材料蓄冷，以此降低室内温度，并储存冷量供白天室内降温所用；白天，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的电磁阀二关闭，与热水箱之间的电磁阀一开启，仅与热水箱相连接，室外的自然辐射接收装置吸收太阳短波辐射和周边其他散射辐射，加热管网内的水，由水泵与热水箱的水相循环，热水箱的水被加热后存储，以供生活热水之用。
3.根据权利要求1所述的一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于：室外的自然辐射接收装置的管道内、室内相变蓄能冷辐射装置的管道内及热水箱内均设置温度传感器，当室外的自然辐射接收装置的管道内的温度传感器所测量的温度高于热水箱内的温度传感器所测量的温度时，室外的自然辐射接收装置与热水箱之间的阀门打开，水泵开启，开始水循环，加热热水箱内的水，当室外的自然辐射接收装置的管道内的温度传感器所测量的温度低于室内相变蓄能冷辐射装置管道内的温度传感器所测量的温度时，室外的自然辐射接收装置与室内相变蓄能冷辐射装置之间的阀门打开，水泵开启，开始水循环，降低室内相变蓄能冷辐射装置内相变蓄能材料的温度。
4.根据权利要求1所述的一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于：所述室外的自然辐射接收装置内为高发射率的毛细管网；毛细管网下面和侧面是隔绝周边空气对流的保温材料。
5.根据权利要求1所述的一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于：所述热水箱内胆外侧要设置保温材料层。
6.根据权利要求1所述的一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于：所述上层毛细管网与所述下层毛细管网对称设置，所述中层毛细管网与所述上层毛细管网交错设置。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种建筑被动式降温与太阳能热水综合利用装置，其特征在于：所述的室外的自然辐射接收装置内的毛细管网进水端阀门前端要安装膨胀罐。
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