CN109373432A - 一种低能耗供暖系统 - Google Patents

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    • Y02B10/20Solar thermal

Abstract

本发明涉及一种低能耗供暖系统,其特征在于:包括太阳能空气加热器、储能箱和循环管路;所述太阳能空气加热器设置在建筑的房屋上,所述储能箱设置在室内,所述循环管路连接在太阳能空气加热器与储能箱之间;本发明中相变材料被封装在壳中,提高了成品的结构强度,保留了相变材料良好的导热和储热性能,解决了单体相变材料的绝缘性能差、阻燃性能低等缺点,相变材料不会泄漏,使用安全;本发明中进风口处采用过滤装置,极大地减少了空气中的灰尘进入储能单元内,延长了储能装置的清理周期。黑陶瓷加热装置既能够充当装配式房屋的瓦片,又能够实现太阳能加热。

Description

一种低能耗供暖系统
技术领域
本发明涉及新能源房屋供暖领域,尤其涉及一种低能耗供暖系统。
背景技术
当今世界的飞速发展很大程度上决定于各种能源的开发使用,随着传统不可再生的化石能源不断开发利用,其稀缺性使得其成本越来越高,同时这种化石能源的开发利用对环境也造成了越来越多的不利影响。因此人们越来越发觉到太阳能开发利用的重要性。当前太阳开发利用主要从两方面入手,一个是通过太阳能电池板进行光电转化利用,而另外一种方式就是通过太阳能光热转换方式实现对太阳能的利用,目前光热转换的方式一般是通过金属管板式集热或者真空玻璃管集热,但这种方式不但制作结构复杂,而且由于其集热表层的黑色涂料容易老化,进而导致整体使用效果不佳。
风能、太阳能等可再生能源属于间歇性能源,大规模储能技术是支撑可再生能源普及的战略性技术,同时也是发展智能电网的关键技术支撑。目前发展的大规模储能 技术包括:压缩空气储能、抽水蓄能、飞轮储能等,然而目前仍然处于大规模储能技术发展的初级阶段,各种储能技术仍然有待于进一步完善,对空气储能资源利用不充分。
尤其在房屋供暖方面,现已经有一部分装配式房屋的供暖系统,采用太阳能来进行功能实现,而作为晚间最需要太阳能供暖的时间段,缺无法提供相应的能量,因此需要实现将白天的太阳能进行储存,通过晚间来释放白天存储的能量,一般的太阳能的存储采用的是传导介质是水等比热容较高的流体介质,但是流体介质的在实际应用中需要更大的能耗来驱动流体介质的流动实现热交换,这样的违背了环保使用太阳能的初衷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低能耗供暖系统,能够解决一般的房屋供暖系统,太阳能的利用无法实现大规模的供暖方式,采用化石能源造成资源浪费和环境污染的问题。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种低能耗供暖系统,其创新点在于:包括太阳能空气加热器、储能箱和循环管路;所述太阳能空气加热器设置在建筑的房屋上,所述储能箱设置在室内,所述循环管路连接在太阳能空气加热器与储能箱之间;
所述太阳能空气加热器包括陶瓷基板、太阳能管和空气流道;所述太阳能管设置在陶瓷基本上且太阳能管的一端与空气流道相连;
所述储能箱包括箱体、储能单元、风机、电加热盘管和储能棒;
所述循环管路包括第一循环管道和第二循环管道;所述第一循环管道和第二循环管道分别连接在太阳能空气加热器的两端。
进一步的,所述陶瓷基板的表面上设置有瓦楞式结构,陶瓷基板的背面上设置有防水层;所述陶瓷基板上表面上覆设有钒钛黑瓷吸光集热层;所述太阳能管固定嵌入在陶瓷基板的瓦楞式结构的凹槽内。
进一步的,所述箱体呈长方体壳体结构,箱体上设置有进风口和排风口;所述箱体内通过隔板将箱体分割成控制室和储能单元;所述风机设置在箱体的控制室内,风机一端连接在箱体的进风口上,风机的另一端连接在储能单元的顶端;所述储能棒交错设置且均匀分布在储能单元内,所述电加热盘管设置在储能单元内;所述储能单元的底端与箱体的排风口相连。
进一步的,所述第一循环管道和第二循环管道上与太阳能空气加热器的空气流道衔接处分别设置有第一控制阀和第二控制阀;所述第一循环管道的另一端连接在储能箱的进风口上,储能箱的出风口上也连接有一管道形成空气出风口且该控制出风口处设置有第三控制阀;所述第二循环管道的另一端连接有空气进风口且该空气进风口处设置有第四控制阀,第二循环管道与储能箱的出风口之间并联有一连接管道且该连接管道上设置有第五控制阀;所述第二循环管道与储能箱风机之间连接有一控制管道且该控制管道上设置有第六控制阀。
进一步的,所述太阳能管包括外玻璃管和内玻璃管,外玻璃管与内玻璃管为同心圆管,所述外玻璃管的管口部与内玻璃的管口部通过熔化玻璃管连接,所述内玻璃管的尾部固定在所述外玻璃管上,所述外玻璃管与所述内玻璃管之间为真空夹层;所述内玻璃管外壁上从内到外依次设置有红外反射层、吸收层、减反层和聚光层,所述红外反射层360 度均匀附着于所述内玻璃管外壁上,所述吸收层0—360度中呈若干等角度的弧形结构均匀附着于所述红外反射层上,所述减反层均匀附着于所述吸收层上;所述聚光层0—360度设置在减反层上;所述聚光层与减反层之间设置有一沿着内玻璃管轴线方向的导热轴;所述导热轴的一端穿过内玻璃管的管口与外玻璃管的管口部的融化玻璃管延伸至空气流道内,所述导热轴延伸至空气流道内的端部设置有散热片;所述空气流道上开有若干个与太阳能管相连的连接孔,所述太阳能管与连接孔的衔接处设置有密封圈。
进一步的,所述储能棒由第一壳体、第二壳体、导热硅胶片和相变材料组成;所述第一壳体和第二壳体均是两边开口的壳体,储能棒中间开有空气流道,壳体主要由若干个圆弧壁、平面壁和圆柱壁构成;所述的若干个圆弧壁互相平行和对称交接,所述的圆弧壁的圆弧面与空气流道的圆柱面形状匹配;所述的平面壁和若干个圆弧壁交接,单端封闭圆弧壁包围的空间;所述的圆柱壁设置于若干个圆弧壁包围的中间,二者之间设置了若干肋连接;圆柱壁同时和平面壁交接,圆柱壁的孔和平面壁交接并贯穿;所述的圆弧壁在内圆弧面设置了凹槽,所述的导热硅胶片贴合于凹槽中;所述的相变材料填充于上述第一壳体和第二壳体组装后封闭的空间内,并与壳体紧密接触。
进一步的,所述加热盘管在竖直方向上沿着储能箱的侧边设置;所述相变材料棒依次串联在进风口上后,导热硅胶片的一面与壳体紧密接触,另一面与空气流道的圆柱面紧密接触;所述第一壳体和第二壳体结构和大小对称相同,所述第一壳体的圆弧壁和圆柱壁在开口一端设置了凹止口,所述第二壳体的圆弧壁和圆柱壁在开口一端设置了凸止口,两个壳体组装后,凹止口和凸止口互相紧密配合。
进一步的,所述吸收层为60度弧形结构且具有三个等角度附着于所述红外反射层上,所述减反层均匀附着于所述吸收层上;所述吸收层是氧化铜、金属镍、金属铬、金属锌、金属铜或者钒钛合金;所述外玻璃管和内玻璃管的材质为膨胀系数3.2的高硼硅;所述聚光层为60度弧形结构等角度辅助于所述减反层上。
本发明的优点在于:
1)本发明中相变材料被封装在壳中,提高了成品的结构强度,保留了相变材料良好的导热和储热性能,解决了单体相变材料的绝缘性能差、阻燃性能低等缺点,相变材料不会泄漏,使用安全;本发明中空气流道内被加热的空气在白天时产生热量,热量被迅速导入相变材料棒中,相变材料可通过储藏一定的热量,实现对热能进行储能;当相变材料棒储藏的热量饱和时,可通过多个储能装置进行并联达到最大的储热效果。本发明中进风口处采用过滤装置,极大地减少了空气中的灰尘进入储能单元内,延长了储能装置的清理周期。
2)本发明的黑陶瓷加热装置既能够充当装配式房屋的瓦片,又能够实现太阳能加热,采用的太阳能管的内管外壁上为选择性吸收涂层(红外反射层、吸收层、减反层、聚光层),红外反射层呈360 度均匀附着于内玻璃管外壁上,吸收层0—360 度等角度呈弧形结构均匀附着于红外反射层上,减反层均匀附着于吸收层上,聚光层均匀附着在减反层上。正常使用时将吸收层朝上接收阳光,同时部分反射层挡在侧边,防止过度吸收;当不使用时把太阳能管旋转一角度,把红外反射层朝上,反射阳光,减少太阳能管产生的热量,系统处于待机状态。
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为本发明的一种低能耗供暖系统的示意图。
图2为本发明的一种低能耗供暖系统的太阳能空气加热器的结构示意图。
图3为本发明的一种低能耗供暖系统个的太阳能空气加热器的截面图。
图4为本发明的一种低能耗供暖系统的储能箱结构示意图。
图5为本发明的一种低能耗供暖系统的储能棒分解示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1至图5所示的一种低能耗供暖系统,包括太阳能空气加热器1、储能箱2和循环管路3;所述太阳能空气加热器1设置在建筑的房屋上,所述储能箱2设置在室内,所述循环管路3连接在太阳能空气加热器1与储能箱2之间。
太阳能空气加热器1包括陶瓷基板11、太阳能管12和空气流道13;所述陶瓷基板11的表面上设置有瓦楞式结构,陶瓷基板11的背面上设置有防水层14;所述陶瓷基板11上表面上覆设有钒钛黑瓷吸光集热层15;所述太阳能管12固定嵌入在陶瓷基板11的瓦楞式结构的凹槽内,所述太阳能管12包括外玻璃管121和内玻璃管122,外玻璃管121与内玻璃管122为同心圆管,所述外玻璃管121的管口部与内玻璃122的管口部通过熔化玻璃管连接,所述内玻璃管122的尾部固定在所述外玻璃管121上,所述外玻璃管121与所述内玻璃管122之间为真空夹层;所述内玻璃管122外壁上从内到外依次设置有红外反射层16、吸收层17、减反层18和聚光层19,所述红外反射层16在360 度均匀附着于所述内玻璃管121外壁上,所述吸收层0—360度中呈若干等角度的弧形结构均匀附着于所述红外反射层16上,所述减反层18均匀附着于所述吸收层17上;所述聚光层19在0—360度设置在减反层18上;所述聚光层19与减反层之间设置有一沿着内玻璃管轴线方向的导热轴10;所述导热轴10的一端穿过内玻璃管122的管口与外玻璃管121的管口部的融化玻璃管延伸至空气流道13内,所述导热轴10延伸至空气流道13内的端部设置有散热片;所述空气流道13上开有若干个与太阳能管12相连的连接孔,所述太阳能管12与连接孔的衔接处设置有密封圈。
储能箱2包括箱体21、储能单元22、风机23、电加热盘管24和储能棒25;所述箱体21呈长方体壳体结构,箱体21上设置有进风口26和排风口27;所述箱体21内通过隔板将箱体分割成控制室28和储能单元22;所述风机23设置在箱体的控制室22内,风机23一端连接在箱体的进风口26上,风机23的另一端连接在储能单元22的顶端;所述储能棒25交错设置且均匀分布在储能单元22内,所述电加热盘管24设置在储能单元22内;所述储能单元22的底端与箱体21的排风口27相连;所述储能棒25由第一壳体251、第二壳体252、导热硅胶片253和相变材料254组成;所述第一壳体251和第二壳体252均是两边开口的壳体,储能棒25中间开有空气流道255,壳体主要由若干个圆弧壁256、平面壁257和圆柱壁258构成;所述的若干个圆弧壁256互相平行和对称交接,所述的圆弧壁256的圆弧面与空气流道255的圆柱面形状匹配;所述的平面壁257和若干个圆弧壁256交接,单端封闭圆弧壁256包围的空间;所述的圆柱壁258设置于若干个圆弧壁256包围的中间,二者之间设置了若干肋连接;圆柱壁258同时和平面壁257交接,圆柱壁258的孔和平面壁257交接并贯穿;所述的圆弧壁256在内圆弧面设置了凹槽,所述的导热硅胶片253贴合于凹槽中;所述的相变材料254填充于上述第一壳体251和第二壳体252组装后封闭的空间内,并与壳体紧密接触。
循环管路3包括第一循环管道31和第二循环管道32,所述第一循环管道31和第二循环管道32分别连接在太阳能空气加热器1的空气流道13的两端,所述第一循环管道31和第二循环管道32上与太阳能空气加热器1的空气流道13衔接处分别设置有第一控制阀33和第二控制阀34;所述第一循环管道31的另一端连接在储能箱2的进风口26上,储能箱2的出风口27上也连接有一管道形成空气出风口27且该控制出风口处设置有第三控制阀35;所述第二循环管道32的另一端连接有空气进风口26且该空气进风口26处设置有第四控制阀36,第二循环管道32与储能箱2的出风口27之间并联有一连接管道且该连接管道上设置有第五控制阀37;所述第二循环管道32与储能箱2风机23之间连接有一控制管道且该控制管道上设置有第六控制阀38。
加热盘管24在竖直方向上沿着储能箱2的侧边设置;所述相变材料棒25依次串联在进风口26上后,导热硅胶片253的一面与壳体紧密接触,另一面与空气流道255的圆柱面紧密接触;所述第一壳体251和第二壳体结构252和大小对称相同,所述第一壳体251的圆弧壁256和圆柱壁258在开口一端设置了凹止口,所述第二壳体252的圆弧壁256和圆柱壁258在开口一端设置了凸止口,两个壳体组装后,凹止口和凸止口互相紧密配合。
吸收层17为60度弧形结构且具有三个等角度附着于所述红外反射层16上,所述减反层18均匀附着于所述吸收层17上;所述吸收层17是氧化铜、金属镍、金属铬、金属锌、金属铜或者钒钛合金;所述外玻璃管121和内玻璃管122的材质为膨胀系数3.2的高硼硅;所述聚光层19为60度弧形结构等角度辅助于所述减反层18上。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种低能耗供暖系统,其特征在于:包括太阳能空气加热器、储能箱和循环管路;所述太阳能空气加热器设置在建筑的房屋上,所述储能箱设置在室内,所述循环管路连接在太阳能空气加热器与储能箱之间;
所述太阳能空气加热器包括陶瓷基板、太阳能管和空气流道;所述太阳能管设置在陶瓷基本上且太阳能管的一端与空气流道相连;
所述储能箱包括箱体、储能单元、风机、电加热盘管和储能棒;
所述循环管路包括第一循环管道和第二循环管道;所述第一循环管道和第二循环管道分别连接在太阳能空气加热器的两端。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述陶瓷基板的表面上设置有瓦楞式结构,陶瓷基板的背面上设置有防水层;所述陶瓷基板上表面上覆设有钒钛黑瓷吸光集热层;所述太阳能管固定嵌入在陶瓷基板的瓦楞式结构的凹槽内。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述箱体呈长方体壳体结构,箱体上设置有进风口和排风口;所述箱体内通过隔板将箱体分割成控制室和储能单元;所述风机设置在箱体的控制室内,风机一端连接在箱体的进风口上,风机的另一端连接在储能单元的顶端;所述储能棒交错设置且均匀分布在储能单元内,所述电加热盘管设置在储能单元内;所述储能单元的底端与箱体的排风口相连。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述第一循环管道和第二循环管道上与太阳能空气加热器的空气流道衔接处分别设置有第一控制阀和第二控制阀;所述第一循环管道的另一端连接在储能箱的进风口上,储能箱的出风口上也连接有一管道形成空气出风口且该控制出风口处设置有第三控制阀;所述第二循环管道的另一端连接有空气进风口且该空气进风口处设置有第四控制阀,第二循环管道与储能箱的出风口之间并联有一连接管道且该连接管道上设置有第五控制阀;所述第二循环管道与储能箱风机之间连接有一控制管道且该控制管道上设置有第六控制阀。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述太阳能管包括外玻璃管和内玻璃管,外玻璃管与内玻璃管为同心圆管,所述外玻璃管的管口部与内玻璃的管口部通过熔化玻璃管连接,所述内玻璃管的尾部固定在所述外玻璃管上,所述外玻璃管与所述内玻璃管之间为真空夹层;所述内玻璃管外壁上从内到外依次设置有红外反射层、吸收层、减反层和聚光层,所述红外反射层360 度均匀附着于所述内玻璃管外壁上,所述吸收层0—360度中呈若干等角度的弧形结构均匀附着于所述红外反射层上,所述减反层均匀附着于所述吸收层上;所述聚光层0—360度设置在减反层上;所述聚光层与减反层之间设置有一沿着内玻璃管轴线方向的导热轴;所述导热轴的一端穿过内玻璃管的管口与外玻璃管的管口部的融化玻璃管延伸至空气流道内,所述导热轴延伸至空气流道内的端部设置有散热片;所述空气流道上开有若干个与太阳能管相连的连接孔,所述太阳能管与连接孔的衔接处设置有密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述储能棒由第一壳体、第二壳体、导热硅胶片和相变材料组成;所述第一壳体和第二壳体均是两边开口的壳体,储能棒中间开有空气流道,壳体主要由若干个圆弧壁、平面壁和圆柱壁构成;所述的若干个圆弧壁互相平行和对称交接,所述的圆弧壁的圆弧面与空气流道的圆柱面形状匹配;所述的平面壁和若干个圆弧壁交接,单端封闭圆弧壁包围的空间;所述的圆柱壁设置于若干个圆弧壁包围的中间,二者之间设置了若干肋连接;圆柱壁同时和平面壁交接,圆柱壁的孔和平面壁交接并贯穿;所述的圆弧壁在内圆弧面设置了凹槽,所述的导热硅胶片贴合于凹槽中;所述的相变材料填充于上述第一壳体和第二壳体组装后封闭的空间内,并与壳体紧密接触。
7.根据权利要求1所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述加热盘管在竖直方向上沿着储能箱的侧边设置;所述相变材料棒依次串联在进风口上后,导热硅胶片的一面与壳体紧密接触,另一面与空气流道的圆柱面紧密接触;所述第一壳体和第二壳体结构和大小对称相同,所述第一壳体的圆弧壁和圆柱壁在开口一端设置了凹止口,所述第二壳体的圆弧壁和圆柱壁在开口一端设置了凸止口,两个壳体组装后,凹止口和凸止口互相紧密配合。
8.根据权利要求2所述的一种低能耗供暖系统,其特征在于:所述吸收层为60度弧形结构且具有三个等角度附着于所述红外反射层上,所述减反层均匀附着于所述吸收层上;所述吸收层是氧化铜、金属镍、金属铬、金属锌、金属铜或者钒钛合金;所述外玻璃管和内玻璃管的材质为膨胀系数3.2的高硼硅;所述聚光层为60度弧形结构等角度辅助于所述减反层上。
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