CN108194972A - 一种太阳能跨昼夜室内供暖装置及方法 - Google Patents

一种太阳能跨昼夜室内供暖装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，包括：太阳能集热模块(2)、光伏板(4)、风机(9)、蓄热水箱(12)和室外风管(10)，空气在太阳能集热模块(2)中进行加热并吸收光伏板(4)产生的热量后，从太阳能集热模块(2)的出口经过蓄热水箱(12)，由进风口(22)流入室内，然后由回风口(11)返回太阳能集热模块(2)的进口。与现有技术相比，本发明打破了传统的供暖模式，采用选择性吸收涂层吸收太阳辐射能加热空气的方式对室内进行供暖。蓄热水箱可以储存白天富余的热量，实现跨昼夜供暖并提供少量家用热水。充分利用了太阳能，节能环保，运行成本低，能量利用率较高，且能够改善室内空气质量，提升舒适度。

Description

一种太阳能跨昼夜室内供暖装置及方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能供暖装置，尤其是涉及一种太阳能跨昼夜室内供暖装置及方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，各种供暖设备进入了千家万户。然而现行的供暖设备大多都是以用电和燃烧化石能源为主，在能源问题及环境污染日益严峻的今天，这种供暖方式不仅加剧了能源紧缺与环境污染问题而且运行成本较高，增加了用户的经济压力。因此，太阳能的开发利用就越来越受到人们的重视。
现在不管是家用太阳能热水器还是大型光伏光热发电的火热发展，无不证实太阳能的广阔应用前景。将太阳能用于室内供暖的想法已有很多，如专利CN101315206A中提出了一种太阳能供暖装置，指出了直接加热空气供暖，并且系统中也加入了储热调节装置，但却没有与光伏发电结合；专利CN103629732A中虽然指出了光伏系统，但却是与光热系统分开，没有将之一体化，占地面积太大，且没有新风系统和跨昼夜调节作用等。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种太阳能跨昼夜室内供暖装置及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，包括：
太阳能集热模块，设置在室外，由密闭透明玻璃槽组成，所述的密闭透明玻璃槽内表面涂有选择性吸收层；
光伏板，设置在密闭透明玻璃槽内；
风机，设置在密闭透明玻璃槽的进口处，其电源模块与光伏板连接；
蓄热水箱；
室外风管，设有两段，第一段的两端分别与密闭透明玻璃槽的进口和房屋的回风口连接，第二段的一端与密闭透明玻璃槽的出口连接，另一端穿过蓄热水箱与室内的进风口连接；
使用时，空气在太阳能集热模块中进行加热并吸收光伏板产生的热量后，从太阳能集热模块的出口经过蓄热水箱，由进风口流入室内，然后由回风口返回太阳能集热模块的进口。
所述的选择性吸收层与光伏板交替设置。
所述的室外风管的第一段上设有第一三通阀，所述的第一三通阀分别连接回风口、室外新风入口和太阳能集热模块的进口，第一三通阀与太阳能集热模块的进口之间设有过滤器。
所述的密闭透明玻璃槽外部铺有真空薄层。
所述的蓄热水箱外部装有散热片，所述的散热片用于向室内供暖。
所述的蓄热水箱内设有用于辅助加热的电加热器，蓄热水箱上设有自来水入口和热水出口，所述的热水出口用于提供家用热水。
所述的蓄热水箱内设有室内风管，所述的室内风管一端与室外风管的第二段连接，另一端通过第二三通阀与室内的进风口连接，所述的第二三通阀上连有与外界连通的旁路风管，用于将不需要的热空气排入大气。
一种采用所述的太阳能跨昼夜室内供暖装置的工作方法，包括：所述的蓄热水箱内设置数显温度计，当室内不需供暖但需要热水时，风机开启，热空气通过第二三通阀由旁路风管排入大气；当数显温度计显示的温度达到一定值后，风机关闭。
晚上或阴雨天气供暖时，风机关闭，蓄热水箱储存的热量通过蓄热水箱表面的散热片向室内空气散热，为房间供暖，当蓄热水箱中热量不足时，启动电加热器加热蓄热水箱中的水。
房间需要换气时，控制第一三通阀，使室外空气从新风入口进入室内。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明打破了传统的供暖模式，采用选择性吸收涂层吸收太阳辐射能加热空气的方式对室内进行供暖。蓄热水箱可以储存白天富余的热量，实现跨昼夜供暖并提供少量家用热水。
(2)光伏板在密封玻璃槽内，玻璃槽中流动的空气可带走光伏板散发的热量。光伏板发出的电量可以用于风机供电或室内照明，光伏板连接着蓄电池，可将电量储存起来夜间使用。
(3)通过对第一三通阀的控制可以使进入太阳能集热模块中的空气在室外新风和室内回风间切换；过滤器将空气中的颗粒物清除，保证空气洁净的同时防止灰尘在太阳能集热模块中堆积，提高集热效率和使用寿命。
(4)第二三通阀上连有与外界连通的旁路风管，可将不需要的热空气排入大气。
(5)本发明中设有新风入口及过滤器，能够引入室外空气并除去空气中的较大颗粒物，达到室内换气及净化空气的目的，改善室内空气质量，提升舒适度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记：
1为房间；2为太阳能集热模块；3为选择性吸收涂层；4为光伏板；5为真空薄层；6为新风入口；7为第一三通阀；8为过滤器；9为风机；10为室外风管；11为回风口；12为蓄热水箱；13为自来水入口；14为自来水进口阀；15为电加热器；16为室内风管；17为数显温度计；18为热水出口；19为热水出口阀；20为第二三通阀；21为旁路风管；22为进风口；23为蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，太阳能跨昼夜室内供暖方法装置，设置在房间1内外，包括太阳能集热模块2、选择性吸收涂层3、光伏板4、真空薄层5、新风入口6、第一三通阀7、过滤器8、风机9(带电机)、室外风管10、回风口11、蓄热水箱12、自来水入口13、自来水进口阀14、电加热器15、室内风管16、数显温度计17、热水出口18、热水出口阀19、第二三通阀20、旁路风管21、进风口22和蓄电池23。
由密闭透明玻璃槽构成的太阳能集热模块2直接将室外风管10中的冷空气加热，在风机9的推动下，加热后的热空气进入室内风管16，通过调节系统后进入室内为房间供暖。选择性吸收涂层3间铺设光伏板4，光伏板4在密封玻璃槽内，玻璃槽中流动的空气可带走光伏板4散发的热量。光伏板4发出的电量可以用于风机9供电或室内照明，光伏板4连接着蓄电池23，可将电量储存起来夜间使用。
当有太阳光时，启动风机9，室内冷空气经回风口11和室外风管10进入太阳能集热模块2中，选择性吸收涂层3吸收太阳辐射能对冷空气进行加热，被加热后的热空气在风机9的作用下进入室内风管16中，最后热空气经蓄热水箱12排入室内，至此，整个装置完成了一个完整的供暖过程。
部分室内风管做成盘管置于调节系统中的蓄热水箱12中，调节系统能够将多余的能量储存起来实现跨昼夜供暖，并提供家用热水。蓄热水箱12为壁挂式，直接接入用户原有的自来水管路中即可，无需铺设多余管路。另外水箱外部加装散热翅片，水箱中设有辅助电加热器15。热空气经过室内风管16时对蓄热水箱12中的水进行加热。当进入夜间无光照时段时，关闭风机9，由蓄热水箱的自动散热给房间供暖，由此跨昼夜供暖得以实现。当遇到阴雨天气等光照不足的时间段时，启动电加热器15，蓄热水箱中的水被加热后会自动对房间散热供暖。此外，蓄热水箱中的水由自来水入口13提供，水箱中热水可从热水出口18放出。
当太阳光照过强或室内无需供暖时，控制第二三通阀20，打开旁路风管21，热空气经旁路风管排入大气。当数显温度计17显示蓄热水箱12中的水达到预定温度后，关闭风机。
在有光照的时段，光伏板4同步进行发电，其所产生的电能可提供给风机9或用于室内照明，白天多余的电能可储存在蓄电池23中。
室外风管16在风机9前设有过滤器8，过滤器8前设有第一三通阀7，通过对第一三通阀7的控制可以使进入太阳能集热模块2中的空气在室外新风和室内回风间切换；过滤器8将空气中的颗粒物清除，保证空气洁净的同时防止灰尘在太阳能集热模块2中堆积，提高集热效率和使用寿命。
蓄热水箱12中设有数显温度计17，蓄热水箱12后设有旁路风管21。
室内热空气入口置于房间底部，热空气上浮形成的自然对流能够充分加热室内冷空气。
使用方法包括如下情形：
白天供暖时，室内冷空气经回风口11进入室外风管10，在集热模块2中加热后进入室内风管16中，热空气在室内风管16中流动时经过蓄热水箱12与水发生换热，蓄热水箱12中的冷水吸收热空气中的热量并储存下来，热空气的温度降到一定的范围后排入室内给房间供暖。经蓄热水箱12吸收掉多余热量后排入室内。
晚上或阴雨天气供暖时，关闭风机9，蓄热水箱12在白天吸收的热量通过蓄热水箱表面的暖气片向室内空气散热，为房间供暖。当蓄热水箱中热量不足时，启动电加热器15加热蓄热水箱中的水。
当房间需要换气时，控制第一三通阀7，打开新风入口6，新鲜空气进入室外风管，被加热后排入室内。
夏天无需供暖但需要热水时，启动风机9，室外风管中的冷空气被集热模块2加热后，经过蓄热水箱12，加热蓄热水箱中的水，控制三通阀20，打开旁路风管21，将热空气排入大气。

Claims (9)

1.一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，包括：
太阳能集热模块(2)，设置在室外，由密闭透明玻璃槽组成，所述的密闭透明玻璃槽内表面涂有选择性吸收层(3)；
光伏板(4)，设置在密闭透明玻璃槽内；
风机(9)，设置在密闭透明玻璃槽的进口处，其电源模块与光伏板(4)连接；
蓄热水箱(12)；
室外风管(10)，设有两段，第一段的两端分别与密闭透明玻璃槽的进口和房屋的回风口(11)连接，第二段的一端与密闭透明玻璃槽的出口连接，另一端穿过蓄热水箱(12)与室内的进风口(22)连接；
使用时，空气在太阳能集热模块(2)中进行加热并吸收光伏板(4)产生的热量后，从太阳能集热模块(2)的出口经过蓄热水箱(12)，由进风口(22)流入室内，然后由回风口(11)返回太阳能集热模块(2)的进口。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，所述的选择性吸收层(3)与光伏板(4)交替设置。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，所述的室外风管(10)的第一段上设有第一三通阀(7)，所述的第一三通阀(7)分别连接回风口(11)、室外新风入口(6)和太阳能集热模块(2)的进口，第一三通阀(7)与太阳能集热模块(2)的进口之间设有过滤器(8)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，所述的密闭透明玻璃槽外部铺有真空薄层(5)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，所述的蓄热水箱(12)外部装有散热片，所述的散热片用于向室内供暖。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，所述的蓄热水箱(12)内设有用于辅助加热的电加热器(15)，蓄热水箱(12)上设有自来水入口(13)和热水出口(18)，所述的热水出口(18)用于提供家用热水。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能跨昼夜室内供暖装置，其特征在于，所述的蓄热水箱(12)内设有室内风管(16)，所述的室内风管(16)一端与室外风管(10)的第二段连接，另一端通过第二三通阀(20)与室内的进风口(22)连接，所述的第二三通阀(20)上连有与外界连通的旁路风管(21)，用于将不需要的热空气排入大气。
8.一种采用如权利要求7所述的太阳能跨昼夜室内供暖装置的工作方法，其特征在于，包括：所述的蓄热水箱(12)内设置数显温度计(17)，当室内不需供暖但需要热水时，风机(9)开启，热空气通过第二三通阀(20)由旁路风管(21)排入大气；当数显温度计(17)显示的温度达到一定值后，风机(9)关闭。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括：
晚上或阴雨天气供暖时，风机(9)关闭，蓄热水箱(12)储存的热量通过蓄热水箱(12)表面的散热片向室内空气散热，为房间供暖，当蓄热水箱(12)中热量不足时，启动电加热器(15)加热蓄热水箱(12)中的水。
房间需要换气时，控制第一三通阀(7)，使室外空气从新风入口(6)进入室内。
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