CN108895528B - 一种太阳墙供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳墙供暖系统，包括太阳能集热装置、通风管道、引风机，太阳能集热装置是安装在建筑物向阳面的墙体上，通风管道包括下通风管道和上通风管道，下通风管道是安装在建筑物墙体下部，下通风管道上设置有出风口，上通风管道是安装在建筑物吊顶内，上通风管道底部设置有进风口，在该进风口处设置有引风机，控制单元与引风机电性连接，本发明供暖效果更好，空气升温过程让人更加舒适。

Description

一种太阳墙供暖系统

技术领域

本发明属于太阳能再利用的技术领域，特别涉及一种太阳墙供暖系统。

背景技术

随着新能源技术的开发与应用日益重视，尤其是建筑保温与高效太阳能光热结合技术的开发越来越受到世界各国的关注，其核心技术即是高效太阳能集热器的设计。

太阳能集热器从外形结构来分目前主要有两类，一类是管式太阳能集热器，主要以提供低温热水，一类是平板式太阳能集热器，也是属于低温光热转换系统，这些集热器主要安装在建筑屋面或阳台等地方，以提供热水为主要目的。如专利CN101726129A“一种建筑一体化高效平板集热器芯板”，设计人字型波纹槽流体通道，使流体形成紊流，提高传热效率，可安装在屋顶或悬挂于墙面；专利CN101070999A“塑料平板集热器”，采用塑料外框、塑料集热管、透明塑料盖板等，具有质量轻等特点；专利CN101319821A“建筑平板形分体挂壁真空太阳能超导集热装置”，设计带自动分液器的平板集热器等，其平板集热器内布置U形集热管；专利CN102620452A“封闭式流道平板太阳能集热器芯”，设计了由若干根真空保温套管相连的真空保温换热装置，可有效防止传热介质的泄露；专利CN101839557A“一体式太阳能平板集热器”，将若干根管式集热管安装在有机保温材料内，上面覆盖透明盖板；专利CN102313390A“平板集热器导热板”，设计了与热交换管相匹配的弧形导热板，提高了太阳能利用效率。

中国专利201210578659.6涉及一种太阳能集热墙，包括外壳和太阳能集热板，以及输入和输出管道，多个太阳能集热板自上而下依次固定于壳体内侧，并且满足各自与太阳光线近似垂直固定，位于太阳能集热板后侧的导热管或导热腔一端汇总后与总输入管连通，各导热管或导热腔的另一端汇总后与总输出管连通。本发明提供的太阳能集热墙可以单独一块或者多块并列固定在建筑物向阳面墙体上，利用建筑物的支撑，提供足够多的向阳区，尽可能多地利用太阳能资源。集热墙内的各集热板均与太阳光线保持垂直关系，使热能转化效率最高。集热墙中各集热板的角度还可以设置为可旋转的结构，以便适应四季不同的日偏角。集热墙组合后形成具有装饰效果的外墙，更具观赏性。

现有技术都在于提高太阳能集热器的工作效率，想方设法的提高集热效果，但是不能很好的利用产生的热量。在家庭使用的房屋内部，往往有阳光照射的阳台等位置温度较高，而房屋内部温度较低，特别是冬季，房屋内部的温度更加低，如何均衡房屋内的温度是提高住宅舒适程度的关键要素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳墙供暖系统，利用太阳集热装置对其内的部分空气进行加热，将室内的冷空气通过引风机吹入空心轴内，将原本在空心轴内的热空气向下排出，由下通风管道在室内排出，空气至下而上温暖室内，形成一个室内的空气循环，对室内的空气不对加热，节省了能源的同时，避免了对于室内某点的加热造成的温度过高，而其他地方温度过低的问题出现，流动的空气增加了室内的舒适度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种太阳墙供暖系统，包括太阳能集热装置、通风管道、引风机，太阳能集热装置是安装在建筑物向阳面的墙体上，通风管道包括下通风管道和上通风管道，下通风管道是安装在建筑物墙体下部，下通风管道上设置有出风口，上通风管道是安装在建筑物吊顶内，上通风管道底部设置有进风口，在该进风口处设置有引风机，控制单元与引风机电性连接，其中：

太阳能集热装置包括壳体、集热部件、传动装置和伺服电机，壳体上面是敞开式设置，且在该开口处利用玻璃封闭，集热部件包括空心轴、上输送管、下输送管、集热板、导热板和导热丝球，在壳体底部的上端部与下端部均固定安装有上输送管、下输送管，空心轴转动安装在壳体内，且与壳体底部平行，空心轴与上输送管和下输送管之间设置有旋转接头，实现接通，在空心轴两侧固连有导热板，导热板一端伸入空心轴内，集热板固连在导热板上下端面，在空心轴内还设置有导热丝球，导热丝球与导热板固连，伺服电机安装在壳体外侧，传动装置安装在壳体内，伺服电机通过传动装置带动空心轴转动，上输送管与上通风管接通，下输送管与下通风管接通。

进一步的，导热板为添加有碳纳米管的树脂板，导热板设置为弧形。

进一步的，传动装置包括从动齿轮、主动齿轮、皮带，从动齿轮是安装在空心轴的上端部，皮带是安装在从动齿轮上的，主动齿轮是安装在其中一个空心轴上，伺服电机与主动齿轮传动连接。

进一步的，控制单元与伺服电机电性连接，控制单元控制伺服电机转动，从而带动空心轴转动，控制单元按照以下规则控制伺服电机转动，

a)旋转时间为7时到19时，7时刻空心轴东侧的集热板与水平线的夹角为30°，19时刻空心轴西侧的集热板与水平线的夹角为30°，19时刻后，伺服电机反转，使空心轴东侧的集热板与水平线夹角为30°；

b)每天7时刻开始转动，带动空心轴正转，19时刻停止转动，且带动空心轴反转回到7时刻的位置，每过一小时转动5°。

进一步的，在建筑物向阳面的墙体内设置有安装腔体，安装腔内布置有多根安装杆，安装杆末端设置有螺纹，且安装杆端面设置有密封橡胶，安装腔体的长度与宽度等于壳体的长度与宽度，壳体底部设置有控制孔，安装孔由前后两段孔组成，前段为通孔，内径与安装杆直径相同，后端为螺孔，直径大于通孔直径，还设置有锁死螺帽，锁死螺帽的内侧面与外侧面均设置有螺纹，安装杆末端的螺纹与锁死螺帽内侧面螺纹相配合，螺孔的螺纹与锁死螺帽外侧的螺纹相配合，在锁死螺帽后部设置有封板，封板与壳体底部相接触，壳体底部与封板相接触的位置设置有密封圈，封板后部内六角。

进一步的，导热丝球为碳纳米球。

优选的，还设置有湿模加湿器和消音室，湿模加湿器和消音室是与下通风管道接通，加热后的空气经过湿模加湿器和消音室在排出。

本发明的有益效果是：

1、独特的设计了室内空气循环的过程，在太阳能集热装置内对空气进行加热，上通风管道设置的引风机可以将室内的冷空气吸收进入到太阳能集热装置内，一方面室内被抽取空气的位置形成负压，流向太阳能集热装置内的冷空气又会将其内被加热好的空气挤出，由下通风管道的出风口排出，排出的热空气进入形成负压的区域，流动的空气避免了室内局部的温度过热现象出现，使室内温度更加均衡，增加舒适度。

2.太阳能集热装置包括壳体、集热部件、传动装置和伺服电机，壳体形成一个相对封闭的空间，有利于保温集热，集热部件包括空心轴、上输送管、下输送管、集热板、导热板和导热丝球，集热板能够吸收太阳能并产生热量，导热板将产生的热量引导进入到空心轴内，在空心轴内的导热丝球可以对空心充分加热，导热板中添加有碳纳米管，导热性能强，重量轻，导热丝球即为碳纳米球，导热与散热均十分快，流入到空心轴内的空气可以很快的加热，完全能够满足对空气加热的需要。

3.壳体安装在安装腔体内，利用安装杆固定，安装快速，固定稳定，使用方便，密封性能强。

综上，太阳能集热装置可以很快的对空心轴内进行加热，将室内的冷空气抽取出来进行加热，再将加热后的空气排入室内，流动的空气大大增加了室内的舒适度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的剖视图；

图2为安装有太阳能集热装置的向阳墙体示意图。

图3为本发明太阳能集热装置的剖视图。

图4为本发明太阳能集热装置的局部横截图。

其中：太阳能集热装置-1、下通风管道-2、引风机-3、上通风管道-4、出风口-5、进风口-6、壳体-8、集热部件-9、伺服电机-10、玻璃-11、空心轴-12、上输送管-13、下输送管-14、集热板-15、导热板-16、导热丝球-17、传动装置-18、主动齿轮-19、皮带-20、安装杆-21、密封橡胶-22、安装孔-23、锁死螺帽-24、封板-25、密封圈-26。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请结合附图，一种太阳墙供暖系统，包括太阳能集热装置1、通风管道、引风机3和控制单元，太阳能集热装置1是安装在建筑物向阳面的墙体上，通风管道包括下通风管道2和上通风管道4，下通风管道2是安装在建筑物墙体下部，下通风管道2上设置有出风口5，上通风管道4是安装在建筑物吊顶内，上通风管道4底部设置有进风口6，在该进风口6处设置有引风机3，控制单元与引风机3电性连接，其中：

太阳能集热装置1包括壳体8、集热部件9、传动装置18和伺服电机10，壳体8上面是敞开式设置，且在该开口处利用玻璃11封闭，集热部件9包括空心轴12、上输送管13、下输送管14、集热板15、导热板16和导热丝球17，在壳体8底部的上端部与下端部均固定安装有上输送管13、下输送管14，空心轴12转动安装在壳体8内，且与壳体8底部平行，空心轴12与上输送管13和下输送管14之间设置有旋转接头18，实现接通，在空心轴12两侧固连有导热板16，导热板16一端伸入空心轴12内，集热板15固连在导热板16上下端面，在空心轴12内还设置有导热丝球17，导热丝球17与导热板16固连，导热丝球17为碳纳米球，伺服电机10安装在壳体8外侧，传动装置安装在壳体8内，伺服电机10通过传动装置18带动空心轴12转动，上输送管13与上通风管4接通，下输送管14与下通风管2接通，导热板16为添加有碳纳米管的树脂板，导热板16设置为弧形，优选的导热板16边缘的切线与水平线的夹角为30°，传动装置18包括从动齿轮、主动齿轮19、皮带20，从动齿轮是安装在空心轴12的上端部，皮带20是安装在从动齿轮上的，主动齿轮19是安装在其中一个空心轴12上，伺服电机10与主动齿轮19传动连接，还设置有控制单元与伺服电机10电性连接，控制单元控制伺服电机10转动，从而带动空心轴12转动，控制单元按照以下规则控制伺服电机10转动，

a)旋转时间为7时到19时，7时刻空心轴东侧的集热板15与水平线的夹角为30°，19时刻空心轴12西侧的集热15板与水平线的夹角为30°，19时刻后，伺服电机10反转，使空心轴12东侧的集热板与水平线夹角为30°；

b)每天7时刻开始转动，带动空心轴12正转，每过一小时转动5°，19时刻停止转动，且带动空心轴12反转回到7时刻的位置。

每日的太阳照射时间为7时-19时，该时间段能够包括全年大部分的照射时间，通过伺服电机10带动空心轴12转动，在白天能够每个小时转动5°，达到跟随太阳移动增加阳光直射的目的。大大提高了

在建筑物向阳面的墙体内设置有安装腔体，安装腔内布置有多根安装杆21，安装杆21末端设置有螺纹，且安装杆21端面设置有密封橡胶22，安装腔体的长度与宽度等于壳体8的长度与宽度，壳体8底部设置有控制孔23，安装孔23由前后两段孔组成，前段为通孔，内径与安装杆21直径相同，后端为螺孔，直径大于通孔直径，还设置有锁死螺帽24，锁死螺帽24的内侧面与外侧面均设置有螺纹，安装杆21末端的螺纹与锁死螺帽24内侧面螺纹相配合，螺孔的螺纹与锁死螺帽24外侧的螺纹相配合，在锁死螺帽24后部设置有封板25，封板25与壳体8底部相接触，壳体8底部与封板25相接触的位置设置有密封圈26，封板25后部内六角。

还设置有湿模加湿器和消音室，湿模加湿器和消音室是与下通风管道4接通，加热后的空气经过湿模加湿器和消音室在排出。

工作原理：

太阳能集热装置1设置在向阳的墙面内，进风口6设置在室内吊顶的多处，引风机3将室内多处的冷空气吸引进入到太阳能集热装置1内，并在其内进行加热，在室内冷空气不断被吸取(形成负压)，并输送至太阳能集热装置1内的时候，太阳能集热装置1内的热空气被不断挤出，由出风口5排出，被加热的空气迅速向负压的区域流动，在室内形成一个流动的热交换过程。

集热板15汲取太阳能，并且将导热板16加热，导热板16将热量传导至导热丝球17，使导热丝球17温度升高，导热丝球17为碳纳米球，导热效果，同时空气的加热效果好。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种太阳墙供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热装置、通风管道、引风机和控制单元，太阳能集热装置是安装在建筑物向阳面的墙体上，通风管道包括下通风管道和上通风管道，下通风管道是安装在建筑物墙体下部，下通风管道上设置有出风口，上通风管道是安装在建筑物吊顶内，上通风管道底部设置有进风口，在该进风口处设置有引风机，控制单元与引风机电性连接，其中：

太阳能集热装置包括壳体、集热部件、传动装置和伺服电机，壳体上面是敞开式设置，且在开口处利用玻璃封闭，集热部件包括空心轴、上输送管、下输送管、集热板、导热板和导热丝球，在壳体底部的上端部与下端部均固定安装有上输送管、下输送管，空心轴转动安装在壳体内，且与壳体底部平行，空心轴与上输送管和下输送管之间设置有旋转接头，实现接通，在空心轴两侧固连有导热板，导热板一端伸入空心轴内，集热板固连在导热板上下端面，在空心轴内还设置有导热丝球，导热丝球与导热板固连，伺服电机安装在壳体外侧，传动装置安装在壳体内，伺服电机通过传动装置带动空心轴转动，上输送管与上通风管接通，下输送管与下通风管接通；所述导热板为添加有碳纳米管的树脂板，导热板设置为弧形；导热丝球为碳纳米球；

在建筑物向阳面的墙体内设置有安装腔体，安装腔内布置有多根安装杆，安装杆末端设置有螺纹，且安装杆端面设置有密封橡胶，安装腔体的长度与宽度等于壳体的长度与宽度，壳体底部设置有控制孔，安装孔由前后两段孔组成，前段为通孔，内径与安装杆直径相同，后端为螺孔，直径大于通孔直径，还设置有锁死螺帽，锁死螺帽的内侧面与外侧面均设置有螺纹，安装杆末端的螺纹与锁死螺帽内侧面螺纹相配合，螺孔的螺纹与锁死螺帽外侧的螺纹相配合，在锁死螺帽后部设置有封板，封板与壳体底部相接触，壳体底部与封板相接触的位置设置有密封圈，封板后部内六角。

2.根据权利要求1所述的一种太阳墙供暖系统，其特征在于：传动装置包括从动齿轮、主动齿轮、皮带，从动齿轮是安装在空心轴的上端部，皮带是安装在从动齿轮上的，主动齿轮是安装在其中一个空心轴上，伺服电机与主动齿轮传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种太阳墙供暖系统，其特征在于：控制单元与伺服电机电性连接，控制单元控制伺服电机转动，从而带动空心轴转动，控制单元按照以下规则控制伺服电机转动，

a)旋转时间为7时到19时，7时刻空心轴东侧的集热板与水平线的夹角为30°，19时刻空心轴西侧的集热板与水平线的夹角为30°，19时刻后，伺服电机反转，使空心轴东侧的集热板与水平线夹角为30°；

b)每天7时刻开始转动，带动空心轴正转，19时刻停止转动，且带动空心轴反转回到7时刻的位置，每过一小时转动5°。

4.根据权利要求1所述的一种太阳墙供暖系统，其特征在于：还设置有湿模加湿器和消音室，湿模加湿器和消音室是与下通风管道接通，加热后的空气经过湿模加湿器和消音室在排出。

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