CN109057513B - 一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，包括：帐篷、柔性太阳能电池板、加热箱和蓄能睡袋；所述柔性太阳能电池板安装于所述帐篷顶棚表面，与所述加热箱相连，为所述加热箱供电。所述蓄热睡袋由四层组成，由内到外包括里层、相变蓄热纤维层、保温反射层、外层。利用太阳能帐篷和相变蓄能睡袋协同作用，为利用太阳能帐篷为睡袋提供稳定持续的热源，利用睡袋为人体营造舒适的微环境。使得太阳能帐篷在体积重量较小的情况下，满足冬季人体热需求。解决了太阳能帐篷和蓄热睡袋无法用户热需求相匹配的问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能加热帐篷技术领域，特别是涉及基于一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统。
背景技术
为了解决寒冷地区冬季户外的保暖问题，本领域常采用帐篷和和睡袋作为在户外生活居住的重要工具，在施工现场、灾后安置、户外远足等领域有广泛的应用。但是由于帐篷重量轻、厚度薄、热惰性小、保温隔热性能较差等特点。导致其内部温度波动较大，出现夏热冬冷，昼热夜寒的现象。特别是冬季在寒冷户外地区，帐篷很难为人们提供一个舒适的热湿环境。所以加装辅助热源设施非常有必要。由于帐篷的使用场所经常变化，且在户外往往无法提供方便的能源供给。帐篷辅助热源应该满足便于携带、能源可持续供应等要求。
传统的燃油加热器携带不便且容易引起人员CO中毒。而由于太阳能光伏发电功率较低，太阳能光电加热器也很难保证帐篷内达到舒适的温度，特别是在夜间更无法满足需求。
传统睡袋通常通过增加内部织物的层数或者重量来提高保暖性能，是被动式的保暖方式。睡袋旨在为人们营造一个较为舒适的微环境，但是由于体积和重量的限制，蓄存的能量有限，且在户外地区无法找到稳定可靠的热源。
随着科学的进步和社会的发展，相变蓄能材料得到了越来越广泛的应用。相变蓄能材料主要利用自身物态变化来蓄放能量。相变过程近似等温，且有大量的潜热被吸收或释放。相较于显热蓄能材料，相变蓄能材料具有重量轻、体积小、蓄热密度大的优点，是理想的辅助热源。
因此希望有一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，以克服现有技术中太阳能发电加热帐篷功率有限，且难以提供稳定持久的加热电力；而现有睡袋蓄热量有限，且在户外难以找到稳定持续热源。导致太阳能帐篷和蓄热睡袋无法用户热需求相匹配的问题。
本发明提出一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其包括：帐篷、柔性太阳能电池板、加热箱和蓄热睡袋；
所述帐篷包括：人字形顶篷、四面帐篷体、底部垫子、可伸缩支架和帐篷拉线；所述可伸缩支架设置在帐篷的四角，所述四面帐篷体通过所述可伸缩支架固定，所述人字形顶篷位于帐篷顶部并由可伸缩支架支撑，所述帐篷拉线设置在所述人字形顶篷的四角，所述底部垫子设置在所述帐篷的底部并与所述四面帐篷体连接；
所述柔性太阳能电池板安装在所述帐篷的人字形顶篷上，其包括：透明防水层、柔性太阳能电池板、胶膜层和柔性衬底层，所述各层由外向内设置；
所述加热箱呈矩形，其设置在所述帐篷的内部任意一个角落位置，并与所述底部垫子连接在一起，其包括：四周保温壁面、顶层盖子和底部加热垫；所述顶层盖子和所述保温壁面可拆卸的连接，所述顶层盖子和所述四周保温壁面包括：里层、保温反射层、阻燃层和外层，所述顶层盖子和所述四周保温壁面的各层由内到外设置；所述底部加热垫包括：碳纤维加热层、保温反射层、阻燃层和外层，所述底部加热垫的各层从上到下设置；所述加热箱底部加热垫的外层与所述帐篷的底部垫子连接在一起；
所述蓄热睡袋整体呈“凸”字型，其包括：里层、相变蓄热纤维层、保温反射层和外层，所述蓄热睡袋的各层从内到外设置。
优选地，所述柔性太阳能电池板经过导线与加热箱控制器连接，所述加热箱控制器控制所述加热箱的所述底部加热垫，为所述底部加热垫的所述碳纤维加热层提供电能。
优选地，所述可伸缩的支架方便用户自行调整所述帐篷的所述人字形顶篷的倾斜角度，进而调节所述柔性太阳能电池板与阳光保持合适的角度，以达到最优的发电效率。
优选地，所述加热箱中设置有温度传感器，所述加热箱控制器与所述温度传感器相连接，通过所述加热箱控制器设定合适的温度，当所述加热箱中温度达到设定温度后，自动断电，保障运行安全。
优选地，所述帐篷和所述蓄热睡袋的表层材料使用涤纶面料且表层涂有聚氨酯层，保证表层材料轻薄强度高，且耐磨防水。
优选地，阻燃层使用玄武岩纤维防火布，工作温度在-260℃到1100℃之间。
优选地，所述蓄热睡袋中的相变蓄热纤维使用含有12-20个碳原子的直链烷烃为相变材料，其相变温度控制在18-36℃，相变焓为200-300kJ/kg。相变蓄热纤维
优选地，所述加热箱底部加热垫的外层与所述帐篷的底部垫子采用缝制的方式连接在一起，所述加热箱与所述底部垫子采用缝制的方式连接在一起，所述顶层盖子和所述保温壁面采用拉链或粘扣方式可拆卸的连接在一起。
优选地，所述相变蓄热纤维将所述相变材料封装在直径1.0～10.0μm的微胶囊中，再将所述微胶囊作为涂层包覆在织物纤维中，或者将所述微胶囊混入纺丝液进行纺丝，所述微胶囊的封装保证所述相变材料不会泄露，制成的所述相变蓄热纤维织物利用所述相变材料的相变潜热，大大提升织物的蓄热密度。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，有效解决了传统柔性太阳能电热帐篷功率不足，难以保证热舒适，而睡袋虽然可以满足热舒适需求，但难以提供稳定持续热源，导致太阳能帐篷和蓄热睡袋无法用户热需求相匹配的问题。利用太阳能帐篷和相变蓄热睡袋协同作用，为利用太阳能帐篷为睡袋提供稳定持续的热源，利用睡袋为人体营造舒适的微环境。使得太阳能帐篷在体积重量较小的情况下，满足冬季人体热需求。
附图说明
图1是本发明太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统的整体外部结构示意图。
图2是本发明太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统的内部结构示意图。
图3是本发明太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统各部分布料内部结构示意图。
附图标记：
1、人字形顶篷，2、柔性太阳能电池板，3、可伸缩支架，4、蓄热睡袋，5、导线，6、加热箱，7、加热箱控制器，8、透明防水层，9、柔性太阳能电池，10、胶膜层，11、柔性衬底层，12、里层，13、保温反射层，14、阻燃层，15、外层，16、碳纤维加热层，17、相变蓄热纤维层。
(a)为帐篷顶篷柔性太阳能电池板部分；(b)为加热箱保温壁面及顶部盖子部分；(c)为加热箱底部加热层部分；(d)为蓄热睡袋部分。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在一宽泛的实施例中：
一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其包括：帐篷、柔性太阳能电池板、加热箱和蓄热睡袋；
所述帐篷包括：人字形顶篷、四面帐篷体、底部垫子、可伸缩支架和帐篷拉线；所述可伸缩支架设置在帐篷的四角，所述四面帐篷体通过所述可伸缩支架固定，所述人字形顶篷位于帐篷顶部并由可伸缩支架支撑，所述帐篷拉线设置在所述人字形顶篷的四角，所述底部垫子设置在所述帐篷的底部并与所述四面帐篷体连接；
所述柔性太阳能电池板安装在所述帐篷的人字形顶篷上，其包括：透明防水层、柔性太阳能电池板、胶膜层和柔性衬底层，所述各层由外向内设置；
所述加热箱呈矩形，其设置在所述帐篷的内部任意一个角落位置，并与所述底部垫子连接在一起，其包括：四周保温壁面、顶层盖子和底部加热垫；所述顶层盖子和所述保温壁面可拆卸的连接，所述顶层盖子和所述四周保温壁面包括：里层、保温反射层、阻燃层和外层，所述顶层盖子和所述四周保温壁面的各层由内到外设置；所述底部加热垫包括：碳纤维加热层、保温反射层、阻燃层和外层，所述底部加热垫的各层从上到下设置；所述加热箱底部加热垫的外层与所述帐篷的底部垫子连接在一起；
所述蓄热睡袋整体呈“凸”字型，其包括：里层、相变蓄热纤维层、保温反射层和外层，所述蓄热睡袋的各层从内到外设置。
下面根据附图对本发明进行详细描述。
如图1和图2所示，本发明提供了一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统。包括帐篷、柔性太阳能电池板2、蓄热睡袋4、加热箱6几个部分。所述柔性太阳能电池板2安装于所述帐篷的人字形顶篷1表面。如图3中(a)所示，所述帐篷的人字形顶篷1由四层组成，由外及里依次为透明防水层8、柔性太阳能电池板层9、胶膜层10、柔性衬底层11。
所述加热箱6位于帐篷内部角落，与所述帐篷的底部垫子缝制在一起。所述加热箱包括四周保温壁面、顶层盖子、底部加热垫三个部分，所述顶层盖子和所述保温壁面通过拉链链接。如图3中(b)所示，所述顶层盖子和保温壁面由四层组成，由内到外分别为里层12、保温反射层13、阻燃层14、外层15。如图3中(c)所示，所述底部加热垫由五层组成，由上至下为里层12、碳纤维加热层16、保温反射层13、阻燃层14、外层15。其中所述加热箱底部加热垫的外层与所述帐篷底层缝制在一起。
如图2所示，所述柔性太阳能电池板2经过控制器7与所述碳纤维加热层16相连，为所述碳纤维加热层16提供电能。
如图3中(d)所示所述蓄热睡袋4由四层组成，由内到外包括里层12、相变蓄热纤维层17、保温反射层13、外层15。
使用时，白天将帐篷打开，至于阳光充足的地方。打开碳纤维加热片控制器7开关，将所述蓄热睡袋4折叠置于所述加热箱6内，盖好所述加热箱的顶层盖子。由所述柔性太阳能电池板2为碳纤维加热层16供电，碳纤维加热层发热，所述蓄热睡袋的相变蓄热纤维层17中包含的相变材料吸热融化，将热量蓄存起来。到晚上需要使用睡袋的时候，将蓄热睡袋4从所述加热箱6中取出，所述相变蓄热纤维层17中的相变材料开始冷凝放热，为人体营造一个较为舒适的微环境。
所述帐篷的两侧底部支架3使用可伸缩的支架，方便用户自行调整顶篷的倾斜角度，使得柔性太阳能电池板与阳光保持适当的角度，以达到最优的发电效率。
所述加热器6中设置温度传感器，与加热控制器7相连接，通过设定合适的温度，当所述加热器中温度达到设定温度后，自动断电，保障运行安全。
所述蓄热睡袋4中的相变蓄热纤维使用含有12-20个碳原子的直链烷烃为相变材料，其相变温度可以控制在18-36℃，相变焓为200-300kJ/kg。
该相变材料具有过冷度小、相变温度合适、相变潜热大、性能稳定的优点。所述相变蓄热纤维将所述相变材料封装在直径1.0～10.0μm的微胶囊中，再将所述微胶囊作为涂层包覆在织物纤维中，或者将所述微胶囊混入纺丝液进行纺丝，所述微胶囊的封装保证所述相变材料不会泄露，制成的所述相变蓄热纤维织物利用所述相变材料的相变潜热，大大提升织物的蓄热密度。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于包括：帐篷、柔性太阳能电池板、加热箱和蓄热睡袋；
所述帐篷包括：人字形顶篷、四面帐篷体、底部垫子、可伸缩支架和帐篷拉线；所述可伸缩支架设置在帐篷的四角，所述四面帐篷体通过所述可伸缩支架固定，所述人字形顶篷位于帐篷顶部并由可伸缩支架支撑，所述帐篷拉线设置在所述人字形顶篷的四角，所述底部垫子设置在所述帐篷的底部并与所述四面帐篷体连接；
所述柔性太阳能电池板安装在所述帐篷的人字形顶篷上，其包括：透明防水层、柔性太阳能电池板、胶膜层和柔性衬底层，所述各层由外向内设置；
所述加热箱呈矩形，其设置在所述帐篷的内部任意一个角落位置，并与所述底部垫子连接在一起，其包括：四周保温壁面、顶层盖子和底部加热垫；所述顶层盖子和所述保温壁面可拆卸的连接，所述顶层盖子和所述四周保温壁面包括：里层、保温反射层、阻燃层和外层，所述顶层盖子和所述四周保温壁面的各层由内到外设置；所述底部加热垫包括：碳纤维加热层、保温反射层、阻燃层和外层，所述底部加热垫的各层从上到下设置；所述加热箱底部加热垫的外层与所述帐篷的底部垫子连接在一起；
所述蓄热睡袋整体呈“凸”字型，其包括：里层、相变蓄热纤维层、保温反射层和外层，所述蓄热睡袋的各层从内到外设置。
2.根据权利要求1所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述柔性太阳能电池板经过导线与加热箱控制器连接，所述加热箱控制器控制所述加热箱的所述底部加热垫，为所述底部加热垫的所述碳纤维加热层提供电能。
3.根据权利要求2所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述可伸缩的支架方便用户自行调整所述帐篷的所述人字形顶篷的倾斜角度，进而调节所述柔性太阳能电池板与阳光保持合适的角度，以达到最优的发电效率。
4.根据权利要求3所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述加热箱中设置有温度传感器，所述加热箱控制器与所述温度传感器相连接，通过所述加热箱控制器设定合适的温度，当所述加热箱中温度达到设定温度后，自动断电，保障运行安全。
5.根据权利要求4所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述帐篷和所述蓄热睡袋的表层材料使用涤纶面料且表层涂有聚氨酯层，保证表层材料轻薄强度高，且耐磨防水。
6.根据权利要求5所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：阻燃层使用玄武岩纤维防火布，工作温度在-260℃到1100℃之间。
7.根据权利要求6所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述蓄热睡袋中的相变蓄热纤维使用含有12-20个碳原子的直链烷烃为相变材料，其相变温度控制在18-36℃，相变焓为200-300kJ/kg。
8.根据权利要求7所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述加热箱底部加热垫的外层与所述帐篷的底部垫子采用缝制的方式连接在一起，所述加热箱与所述底部垫子采用缝制的方式连接在一起，所述顶层盖子和所述保温壁面采用拉链或粘扣方式可拆卸的连接在一起。
9.根据权利要求7所述的太阳能加热帐篷与相变蓄热睡袋协同系统，其特征在于：所述相变蓄热纤维将所述相变材料封装在直径1.0～10.0μm的微胶囊中，再将所述微胶囊作为涂层包覆在织物纤维中，或者将所述微胶囊混入纺丝液进行纺丝，所述微胶囊的封装保证所述相变材料不会泄露，制成的所述相变蓄热纤维织物利用所述相变材料的相变潜热，大大提升织物的蓄热密度。
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