CN110145795B - 一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，采用太阳能热风集热器收集太阳能量，作为供能设备，把三种相变材料制成的相变材料球封装到球形壳体中，分步骤填充在相变箱体中，一体化的结构中形成天然分层，利用球体间自然堆积而成的空隙，加之梯级式结构，更能实现相变材料与空气的充分换热，提高能量利用效率。空气集热器配合太阳能相变取暖器，实现了个性化的家庭式供暖，具备操作简单、移动快捷轻便等优势。

Description

一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种太阳能热风取暖器，尤其涉及一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器。

背景技术

我国西部人口密度少，地域辽阔，太阳能资源尤其丰富，而当地居民利用太阳能日常供暖较少，太阳能资源被浪费。相比较于此，日常生活中人们经常使用的以电，煤，石油为能源的产品就相形见绌了，传统型能源煤，石油不可再生，日益枯竭，电又属于高品位的二次能源，加之现在家庭用电产品丰富，安全性也存有不足，长此以往形成用电高峰期、低峰期，造成电厂电力紧张。总体上从技术、经济、环境、国家战略的角度，发展太阳能行业尤其重要。

目前相变材料取暖多用于建筑层中，且大都采用单一相变材料，无法实现热量充分利用，并且不能方便、有效地解决室内取暖问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可移动、满足个性化取暖需求、换热效率高的填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，包括内部空心的保温箱体，保温箱体具有可打开的上盖，保温箱体内壁上设置有保温层；

所述的保温箱内部设置有蓄热箱体，蓄热箱体内部的两端内衬过滤筛网，在过滤筛网之间自前端至后端的方向依次填充多层相变蓄热层，且每一层相变蓄热层中相变蓄热材料的相变温度逐渐减小；所述蓄热箱体的前端面、后端面上均留有开口，并在开口上分别连接有由弹性材料制成的第一伸缩段、第二伸缩段，第一伸缩段、第二伸缩段伸长后呈锥形结构；在第一伸缩段上设置有进风接口，第二伸缩段上设置有出风接口，进风接口、出风接口上可拆卸地设置有旋塞；

所述的保温箱体内的前端设置有混风箱，混风箱的一侧通过管道连接有出风箱，另一侧通过常温风管连接安装于保温箱体前端面上的第一风机；保温箱的前端面上部安装有百叶风口，百叶风口与所述出风箱连接；

所述的保温箱体内的后端面上安装有第二风机，第二风机上设置有对接插口；

所述的混风箱的后端设置有热风风管；所述的出风箱中设置有温度传感器，温度传感器连接至温度控制器，温度控制器与所述的第一风机、第二风机连接；

所述的保温箱体底部安装有万向轮，保温箱体后侧设置有推拉扶手。

进一步地，所述的相变蓄热层设置三层，每一层相变蓄热层均由相变蓄热球构成，相变蓄热球内填充相变蓄热材料，三层中相变蓄热材料的相变温度依次为 70℃、55℃、40℃。

进一步地，所述的蓄热箱体上设置有高压保护装置。

进一步地，所述的进风接口、出风接口上均设置有拉钩。

进一步地，所述的推拉扶手中空，内部设置有可折叠式的折叠篷；推拉扶手为两半式结构，其中一半与设置在保温箱体两侧的一对固定支架连接，另一半与铰接在保温箱体两侧的一对活动支架连接；当推拉扶手的两半拼合后，所述的折叠篷收纳在推拉扶手之中；当活动支架旋转后，所述的折叠篷展开并覆盖在保温箱体上方。

一种取暖系统，包括所述的填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，以及太阳能空气集热系统，该系统包括：

太阳能空气集热器，太阳能空气集热器进风端设置进风管道，进风管道上设置循环风机，出风端连接出风管道；其中进风管道上连接进风支管，出风管道上连接出风支管，进风支管上安装进风阀门，出风支管上安装出风阀门；进风支管的端部设置进风接头，出风支管端部设置出风接头。

本发明取暖器在使用功能、节约资源、响应国家政策，利于节能减排、实用技术、日常生活、经济、保护环境等方面具有诸多好处，具体有以下技术特点：

1.中国西北及青藏高原大部分地区，日照资源十分丰富，但是太阳照射具有周期性与不稳定性问题，而采用太阳能集热器将白天太阳能充分吸取，然后将热量转移给蓄热体里的相变材料，这样便将太阳能这种间断性能源转化为连续能源，可以根据家庭不同需求而随时供应，也间接地减少了同时段电能的消耗，方便实现电力上“移峰填谷”。

2.常见的使用单一相变材料进行蓄热的装置，无法保证热量的高效利用，本次发明中的填充式梯级相变蓄热体，把三种相变材料做成小直径球状封装到球形壳体中，分步骤封装在相变蓄热箱中，一体化的结构中形成天然分层，利用球间的自然堆积而成的空隙，加之梯级式结构，更能实现相变材料与空气的充分换热，提高能量利用效率，更能满足生活要求，实现供热稳定。

3.双风道混风结构，混风箱内设有温度传感器，当出风温度低于设定值时，可以通过调节热风风机、常温风机的转速来控制出风温度。

4.太阳能取暖器蓄热箱体主体呈圆筒形，两侧为弧形渐扩/渐缩进出口，这样一体化的结构，使充蓄部分和工作部分共用进出口，设计新颖，构思独特，蓄热体蓄热完成时塞紧旋塞，起到保温作用，取暖器工作时取下旋塞，热风风机启动，空气开始进入蓄热箱与蓄热球换热，圆筒形口处设有金属网状结构，一方面可以过滤进风，方便风机吹风，保证空气的清洁度，另一方面可以防止蓄热球滑出，便于使蓄热球固定，保持原来的分层结构和堆叠方式。

5.取暖器设置的推拉扶手可做两用，一方面可以作为设备扶手，结合设备底部设置的万向脚轮可实现其灵活移动(弓形的两杆中间横杆均为半圆筒状，折叠篷折叠于内，作为扶手用时两半圆筒通过内侧卡扣合并在一起)，另一方面设备在存放时分别作为折叠篷的两边，将两推拉扶手拉开(两扶手呈弓形，两端铰接在一起固定在取暖器箱体两侧)，此时折叠篷被撑开，将两杆分别拉至设备首尾两侧，设备被罩住，此篷能防止落灰，兼具保温功能，还有利于提高制备热风的清洁度。

附图说明

图1为取暖系统的整体结构示意图；

图2为保温箱体的俯视结构示意图；

图3为保温箱体的侧视结构示意图；

图4为蓄热箱体在蓄热时风力流动示意图；

图5为蓄热箱体在放热时风力流动示意图；

图6为折叠篷展开后的示意图；

图7为推拉扶手部分的结构示意图。

图中标号说明：1推拉扶手，2保温箱体，3万向轮，4第二风机，5第一风机，6蓄热箱体，7第一相变蓄热层，8第二相变蓄热层，9第三相变蓄热层，10 过滤筛网，11第二伸缩段，12热风风管，13常温风管，14混风箱，15出风箱，16温度传感器，17百叶风口，18出风接头，19进风接口，20出风接口，21进风接头，22出风阀门，23进风阀门，24拉钩，25控制器，26电源线，27线盒， 28折叠篷，29高压保护装置，30旋塞，31循环风机，32上盖，33太阳能空气集热器，34对接插口，35安装轴，36固定支架，37活动支架。

具体实施方式

本发明的取暖器主要利用太阳能进行供暖，装置轻便可移动，可满足每家每户个性化的取暖要求，它最重要的结构是采用填充式梯级相变蓄热的装置，使用多种不同相变温度的相变材料制成的球体，分层布置，经过梯级式层层吸收或释放热量，大大提高了换热效率，提升热风出口温度的稳定性，增加能源利用率。在我国西北及青藏高原地区白天阳光充足，温度适宜，但夜间寒冷，昼夜温差大，供暖需求相对较高，本发明将太阳能集热器33与相变蓄热式取暖器结合，很好地解决了严寒地区太阳能利用不足，具有周期性和不稳定性的问题，将之移峰填谷，合理利用。

本发明提供了一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，如图1至图3 所示，包括内部空心的保温箱体2，本实施例中，保温箱体2为矩形结构，保温箱体2具有可打开的上盖32，打开上盖32可以露出内部结构，以便于对内部的蓄热箱体6进行蓄热操作。保温箱体2内壁(包括上盖32)上设置有保温层。

所述的保温箱体2内部设置有蓄热箱体6，本实施例中，蓄热箱体6为保温材料制成的空心圆柱形箱体，蓄热箱体6内部的两端内衬过滤筛网10，在过滤筛网10之间自(蓄热箱体6的)前端至后端的方向依次填充多层相变蓄热层，且每一层相变蓄热层中相变蓄热材料的相变温度逐渐减小。本实施例中，所述的相变蓄热层设置三层，分别为第一相变蓄热层7、第二相变蓄热层8以及第三相变蓄热层9，如图4、图5所示，每一层相变蓄热层均由相变蓄热球构成，相变蓄热球内填充相变蓄热材料，三层中相变蓄热材料的相变温度依次为70℃、55℃、 40℃。所述的相变蓄热球外壳为导热材料制成。

所述蓄热箱体6的前端面、后端面上均留有开口，并在开口上分别连接有由弹性材料(例如无纺布)制成的第一伸缩段、第二伸缩段11，第一伸缩段、第二伸缩段11伸长后呈锥形结构；在第一伸缩段上设置有进风接口19，第二伸缩段11 上设置有出风接口20，进风接口19、出风接口20上可拆卸地设置有旋塞30；在对蓄热箱体6进行蓄热之后，通过旋塞30对进风接口19、出风接口20进行封堵，以进行保温，而在需要放热时再拔出旋塞30。设置第一伸缩段、第二伸缩段11的目的使得进风接口19、出风接口20的位置可以相对于蓄热箱体6向外拉出，从而便于和太阳能空气集热系统进行对接，以进行蓄热操作；为此，所述的进风接口19、出风接口20上均设置有拉钩24，可通过拖拽拉钩24将进风接口19、出风接口20拉出，以便于操作。所述的过滤筛网10有两个作用，其一是在空气经过时起到过滤作用；其二是限定内部相变蓄热层的位置，使相变蓄热球不堵塞进风接口19、出风接口20。

所述的保温箱体2内的前端设置有混风箱14，混风箱14的一侧通过管道连接有出风箱15，另一侧通过常温风管13连接安装于保温箱体2前端面上的第一风机5；如图3所示，混风箱14用于混合热风和常温风，所述的管道、常温风管13分别连接在混风箱14两侧。所述的混风箱14的后端设置有热风风管12，用于和进风接口19对接。

保温箱体2的前端面上部安装有百叶风口17，百叶风口17与所述出风箱15 连接；在混风箱14中进行风力混合后，混合风进入出风箱15，并通过百叶风口 17吹到周围环境中，通过调节百叶风口17的旋转方向以调节风力的吹出方向。

所述的保温箱体2内的后端面上安装有第二风机4，第二风机4上设置有对接插口34；第二风机4的作用是将风力吹入到蓄热箱体6中，使空气与相变蓄热层换热以加热空气，最终从进风接口19吹出热空气。对接插口34和所述的出风接口20相配合，可插入到出风接口20中。

所述的出风箱15中设置有温度传感器16，温度传感器16连接至温度控制器25，温度控制器25与所述的第一风机5、第二风机4连接。温度传感器16 采集出风箱15中出风温度，如温度超过或低于设定的阈值范围，则温度控制器 25通过调节第一风机5、第二风机4来进行温度的调节。

所述的蓄热箱体6侧面设置有高压保护装置29，例如采用减压阀。在蓄热箱体6内部空气换热过程中，随着内部热量的不断增加，压力也不断增大，为避免内部压力过大而对蓄热箱体6结构造成损伤，设置所述高压保护装置29，以达到安全、稳定换热的目的。

所述的保温箱体2底部安装有万向轮3，使得整个保温箱体2能方便地推到室内不同地方；保温箱体2后侧设置有推拉扶手1。

如图3、图6、图7所示，所述的推拉扶手1中空，为圆柱形结构，内部设置有可折叠式的折叠篷28；推拉扶手1为两半式结构，即从起轴线处分为两个半空心圆柱状结构，其中一半与设置在保温箱体2两侧的一对固定支架36连接，如图6所示，固定支架36为弧形结构，固定支架36端部通过安装轴35连接在保温箱体2侧面；另一半与铰接在保温箱体2两侧的一对活动支架37连接；活动支架37的形状与固定支架36相同，不同的是活动支架37端部是通过轴承安装在所述的安装轴35上的，使得活动支架37能旋转。

当推拉扶手1的两半拼合后，所述的折叠篷28收纳在推拉扶手1之中，如图3、图7所示；当活动支架37旋转后，所述的折叠篷28展开并覆盖在保温箱体2上方，如图6所示。

在上述技术方案的基础上，本发明进一步提供一种取暖系统，包括所述的填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，以及太阳能空气集热系统，该系统包括：

太阳能空气集热器33，太阳能空气集热器33进风端设置进风管道，进风管道上设置循环风机31，出风端连接出风管道；其中进风管道上连接进风支管，出风管道上连接出风支管，进风支管上安装进风阀门23，出风支管上安装出风阀门22；进风支管的端部设置进风接头21，出风支管端部设置出风接头18。

本发明的工作过程如下：

1.集热过程

在白天时，利用太阳能空气集热器33充分吸收太阳能以存储热量。在我国西部地区，白天日照充足，能很好地满足集热需求。

2.取暖器蓄热过程

将保温箱体2上盖32打开，通过拉钩24拖出进风接口19、出风接口20，拔出进风接口19、出风接口20中的旋塞30，将进风接口19与出风接头18对接，出风接口20与进风接头21对接，然后分别打开出风阀门22、进风阀门23、循环风机31，此时集热器33内产生的热风将流经蓄热箱体6；集热器33产生的热风风温一般为80～160℃，足以将相变蓄热层中的相变材料熔化；热风依次经过每一个相变蓄热层，与每一层的相变材料逐步换热；采用梯级设置的相变蓄热层，使得换热充分，提高了能量的利用效率，节约了资源。蓄热完毕后断开蓄热箱体6与太阳能空气集热器33的连接，然后用旋塞30封堵进风接口19、出风接口 20，关闭保温箱体2上盖32。

3.取暖器工作过程

需要向室内供暖时，将取暖器推到室内需要供暖的区域，然后打开上盖32，拖出进风接口19、出风接口20，分别拔掉旋塞30，将进风接口19与热风风管 12对接，出风接口20与对接插口34对接。保温箱体2中设置有线盒27，其中装有第一风机5、第二风机4的电源线26及插头。从线盒27中取出插头并拉伸电源线26，将插头插在电源上，然后先打开第二风机4，蓄热箱体6后端开始进风，进风依次经过相变温度由低到高的相变蓄热层，与其进行贯通式换热，经过层层换热空气充分吸热，温度升高，进入混风箱14、出风箱15后通过百叶风口 17被送入室内。当温度传感器16检测到温度超过设定值时，打开第一风机5，第一风机5将室内常温空气吹入到混风箱14中，与热风混合后吹入室内，以达到降低出风温度的目的。出风温度低于设定阈值时，则降低第一风机5风速或关闭第一风机5。

4.取暖器的收纳

当不需要使用取暖器时，关闭第一风机5、第二风机4并将其插头和电源线 26收入到线盒27中，通过旋塞30封堵进风接口19、出风接口20，关闭上盖32 并将取暖器推到室内存放位置。将推拉扶手1分开，使活动支架37旋转以展开折叠篷28，折叠篷28展开后将取暖器罩住，防止落灰，兼具保温功能，还有利于提高制备热风的清洁度。

Claims (2)

1.一种填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，其特征在于，包括内部空心的保温箱体(2)，保温箱体(2)具有可打开的上盖(32)，保温箱体(2)内壁上设置有保温层；

所述的保温箱体(2)内部设置有蓄热箱体(6)，蓄热箱体(6)内部的两端衬有过滤筛网(10)，在过滤筛网(10)之间自前端至后端的方向依次填充多层相变蓄热层，且每一层相变蓄热层中相变蓄热材料的相变温度逐渐减小；所述蓄热箱体(6)的前端面、后端面上均留有开口，并在开口上分别连接有由弹性材料制成的第一伸缩段、第二伸缩段(11)，第一伸缩段、第二伸缩段(11)伸长后呈锥形结构；在第一伸缩段上设置有进风接口(19)，第二伸缩段(11)上设置有出风接口(20)，进风接口(19)、出风接口(20)上可拆卸地设置有旋塞(30)；

所述的保温箱体(2)内的前端设置有混风箱(14)，混风箱(14)的一侧通过管道连接有出风箱(15)，另一侧通过常温风管(13)连接安装于保温箱体(2)前端面上的第一风机(5)；保温箱体(2)的前端面上部安装有百叶风口(17)，百叶风口(17)与所述出风箱(15)连接；

所述的保温箱体(2)内的后端面上安装有第二风机(4)，第二风机(4)上设置有对接插口(34)；

所述的混风箱(14)的后端设置有热风风管(12)；所述的出风箱(15)中设置有温度传感器(16)，温度传感器(16)连接至温度控制器(25)，温度控制器(25)与所述的第一风机(5)、第二风机(4)连接；

所述的保温箱体(2)底部安装有万向轮(3)，保温箱体(2)后侧设置有推拉扶手(1)；

所述的相变蓄热层设置三层，每一层相变蓄热层均由相变蓄热球构成，相变蓄热球内填充相变蓄热材料，三层中相变蓄热材料的相变温度依次为70℃、55℃、40℃；

所述的蓄热箱体(6)上设置有高压保护装置(29)；

所述的进风接口(19)、出风接口(20)上均设置有拉钩(24)；

所述的推拉扶手(1)中空，内部设置有可折叠式的折叠篷(28)；推拉扶手(1)为两半式结构，其中一半与设置在保温箱体(2)两侧的一对固定支架(36)连接，另一半与铰接在保温箱体(2)两侧的一对活动支架(37)连接；当推拉扶手(1)的两半拼合后，所述的折叠篷(28)收纳在推拉扶手(1)之中；当活动支架(37)旋转后，所述的折叠篷(28)展开并覆盖在保温箱体(2)上方。

2.一种取暖系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的填充式梯级相变蓄热太阳能热风取暖器，以及太阳能空气集热系统，太阳能空气集热系统包括：

太阳能空气集热器(33)，太阳能空气集热器(33)进风端设置进风管道，进风管道上安装有循环风机(31)，出风端连接出风管道；其中进风管道上连接有进风支管，出风管道上连接有出风支管，进风支管上安装进风阀门(23)，出风支管上安装出风阀门(22)；进风支管的端部设置进风接头(21)，出风支管端部设置出风接头(18)。

Images