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

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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)。
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