CN110529917B - 一种中高温相变蓄热太阳能热风取暖器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,包括保温箱体、蓄热体和槽式太阳能集热器;保温箱体内设有位于保温箱体上部的混风箱、分别设在混风箱两侧且均与混风箱连通的常温风供风单元和出风口、设在混风箱下方且与混风箱连通的腔体、位于腔体下方且与腔体和保温箱体外部均连通的热风供风单元。本发明能将从热风道与常温风道的双风道流出的冷热风在混风箱内均匀混合,控制器根据温度传感器调节两个风机的转速,从而调节冷热风的风量,达到出口温度稳定的目的;通过调节两个风机的转速调节出风温度使出风温度达到设定值;槽式太阳能集热器的高集热效率,使相变材料获得高品位热能,实现在夜间的供暖需求且结构简单,运行时间长,使用方便。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域,涉及一种相变蓄热热风取暖器,具体涉及一种利用槽式集热器加热中高温相变蓄热芯,夜间用于建筑局部取暖的热风蓄热装置。
背景技术
我国西北及青藏高原地区,由于人口密度低,集中供暖不符合经济原则,因此分散供暖就成了建筑供暖的主要方式。而目前的分散供暖基本都是燃烧化石燃料为主,造成了相当大的环境污染。但是此类地区太阳能富集,例如西藏,太阳辐射强烈,为了能够更好地将可再生能源应用到所需要的领域,满足可持续发展战略需求,在西北及青藏高原地区利用太阳能供暖是最佳选择。但是太阳能具有间歇性,没有蓄热装置的太阳能供暖系统,在夜间无法使用。相变材料具有体积小,造价低廉,储能密度大,蓄热效果明显的优点。因此将利用相变材料与太阳能集热装置相结合的供暖方式层出不穷。
中国专利申请公开了一种相变太阳能热风取暖器(申请号:200920245783.4),该热风取暖器为平板式相变蓄热装置,白天将蓄热板置于室外接受太阳辐射,夜间插入安装槽中,通过调整风扇风速调节蓄热板的放热量。然而,由于太阳能能流密度低,集热时该平板式相变装置蓄热能力有限,可选用的相变材料熔点较低,用于房间取暖时易出现放热时间短的问题,无法满足长时间的夜间供暖需求,其送风方式也会导致其送风温度不稳定,室内热舒适性不高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足,本发明提供了一种中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,该取暖器基于槽式太阳能集热器、蓄热密度大、运行时间长、出口风温高且稳定,克服了现有蓄热装置的上述缺陷。
为达到上述目的,本发明采取如下的技术方案:
一种中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,包括保温箱体、蓄热体以及用以给蓄热体蓄热的槽式太阳能集热器;
所述保温箱体内设有:位于保温箱体上部的混风箱、分别设在混风箱两侧且均与混风箱连通的常温风供风单元和出风口、设在混风箱下方且与混风箱连通的用以放置所述蓄热体的腔体、位于所述腔体下方且与腔体和保温箱体外部均连通的热风供风单元。
本发明还包括如下技术特征:
具体的,所述常温风供风单元包括固定在保温箱体侧壁上的常温风壳体、设在常温风壳体内的常温风机、连通常温风壳体与所述混风箱的常温风道以及用以连通常温风壳体与保温箱体外部的侧部过滤网;所述侧部过滤网作为常温风壳体与保温箱体的共用侧壁嵌在保温箱体侧壁内;在所述常温风道上设有常温风道阀,常温风道阀连接有控制器;控制器用以控制常温风道阀和常温风机并连接出风口的温度传感器。
所述热风供风单元包括热风风机和用以连通热风风机与保温箱体外部的作为保温箱体底板的底部过滤网。
具体的,所述蓄热体包括多个平行放置的蓄热柱和用以放置蓄热柱的支架,多个蓄热柱按照多层叉排结构排布;用以当热风风机吹向蓄热体并与其发生对流换热时,叉排结构的蓄热柱能增大紊流效果,增强换热。
具体的,所述槽式太阳能集热器包括:弧形集热板、设在弧形集热板上方的用以放置蓄热柱的蓄热柱支架以及设在弧形集热板下方的集热板底座;所述弧形集热板弧形开口朝向蓄热柱支架。
具体的,所述混风箱与所述腔体之间通过热风道连通;
所述腔体与热风道之间设有上保温百叶扇,所述腔体与热风供风单元之间设有下保温百叶扇;所述保温箱体的内侧壁设有围绕腔体和热风供风单元一周设置的保温板。
具体的,所述出风口内设有温度传感器,用以监测出风口的风的温度以及控制所述控制器的温度;在出风口所对的保温箱体侧壁上设有用以连通出风口与保温箱体外部的出风百叶扇,出风百叶扇还用以调整出风风向。
具体的,所述保温箱体上设有门板,用以打开保温箱体并从腔体内取出蓄热体或将蓄热体放回腔体内。
具体的,所述保温箱体底部设有电源线,用以将保温箱体内的常温风供风单元和热风供风单元通电。
具体的,所述保温箱体底部设有万向轮,用以方便移动保温箱体。
本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
(Ⅰ)本发明利用槽式太阳能集热器对该取暖器进行充蓄热能,由于槽式太阳能集热器集热效率高,因此可以极大的缩短蓄热时间并且可以选用高熔点的相变材料作为蓄热材料,显著提高蓄热体的蓄热温度,使得蓄热体获得高品位热能,增加蓄热密度,延长使用时间。
(Ⅱ)本发明的中高温相变蓄热太阳能热风取暖器采用双风道供热,分别从热风道与常温风道的双风道流出的冷热风在混风箱内均匀混合,同时设置两个可调节的变速风机,一个为针对蓄热体的换热效果的热风风机,一个为针对房间内常温空气的常温风机;控制器根据温度传感器点的信号调节两个风机的转速,从而调节冷热风的风量,达到出口温度稳定的目的;并且还可以通过调节热风风机与常温风机的转速来调节出风温度,使出风温度达到设定值。
(Ⅲ)供暖初期,由于热风风机设置在取暖器下部,蓄热体温度高,因此利用自然对流的方式便可达到供暖目的;有效的减少了系统的能耗和噪音。
(Ⅳ)本发明的保温箱体采用50mm的聚氨酯保温板,在蓄热体的上下两端,设计上下保温百叶扇,当系统运行时,上下保温百叶扇打开,当系统停止运行时,上下保温百叶扇关闭为蓄热体保温。
(Ⅴ)本发明蓄热体中的蓄热柱采用叉排的方式排列,增加空气流动的紊流效果,使得空气与蓄热体充分换热,并且热风风机位于装置底部有利于热空气上升,提高热利用率。
附图说明
图1是本发明的保温箱体的整体结构示意图。
图2是本发明的保温箱体的主视图的内部结构示意图。
图3是本发明的保温箱体的侧视图的内部结构示意图。
图4是本发明的保温箱体的俯视图的内部结构示意图。
图5是本发明的槽式太阳能集热器及蓄热柱的结构示意图。
图6是本发明的蓄热体的结构示意图。
图中各标号含义:1-保温箱体,2-蓄热体,3-槽式太阳能集热器;
101-门板,102-电源线,103-万向轮;
11-混风箱,12-常温风供风单元,13-出风口,14-腔体,15-热风供风单元,16-热风道,17-上保温百叶扇,18-下保温百叶扇,19-保温板;
121-常温风壳体,122-常温风机,123-常温风道,124-侧部过滤网,125-常温风道阀,126-控制器;
131-温度传感器,132-出风百叶扇;
151-热风风机,152-底部过滤网;
21-蓄热柱,22-支架;
31-弧形集热板,32-蓄热柱支架,33-集热板底座。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1:
如图1至6所示,本实施例给出一种中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,包括保温箱体1、蓄热体2以及用以给蓄热体2蓄热的槽式太阳能集热器3;保温箱体1内设有:位于保温箱体1上部的混风箱11、分别设在混风箱11两侧且均与混风箱11连通的常温风供风单元12和出风口13、设在混风箱11下方且与混风箱11连通的用以放置所述蓄热体2的腔体14、位于腔体14下方且与腔体14和保温箱体1外部均连通的热风供风单元15。
本实施例中,常温风供风单元12包括固定在保温箱体1侧壁上的常温风壳体121、设在常温风壳体121内的常温风机122、连通常温风壳体121与混风箱11的常温风道123以及用以连通常温风壳体121与保温箱体1外部的侧部过滤网124;侧部过滤网124作为常温风壳体121与保温箱体1的共用侧壁嵌在保温箱体1侧壁内;在常温风道123上设有常温风道阀125,常温风道阀125连接有控制器126;控制器126用以控制常温风道阀125和常温风机122并连接出风口13的温度传感器131,控制器根据温度传感器点的信号调节两个风机的转速,从而调节冷热风的风量,达到出口温度稳定的目的;并且还可以通过调节热风风机与常温风机的转速来调节出风温度,使出风温度达到设定值。热风供风单元15包括热风风机151和用以连通热风风机151与保温箱体1外部的作为保温箱体1底板的底部过滤网152。
蓄热体2包括多个平行放置的蓄热柱21和用以放置蓄热柱21的支架22,多个蓄热柱21按照多层叉排结构排布,更具体的,多个蓄热柱21均相互平行且分布成多层排布,每层蓄热柱21均位于同一平面内,相邻两层蓄热柱21之间的蓄热柱21交叉排布,即下层蓄热柱21位于上层的两个蓄热柱21之间空隙的下方;用以当热风风机151吹向蓄热体2并与其发生对流换热时,叉排结构的蓄热柱21能增大紊流效果,增强换热。
槽式太阳能集热器3包括:弧形集热板31、设在弧形集热板31上方的用以放置蓄热柱21的蓄热柱支架32以及设在弧形集热板31下方的集热板底座33;弧形集热板31弧形开口朝向蓄热柱支架32。
混风箱11与腔体14之间通过热风道16连通;腔体14与热风道16之间设有上保温百叶扇17,腔体14与热风供风单元15之间设有下保温百叶扇18,当系统运行时,上下保温百叶扇打开,当系统停止运行时,上下保温百叶扇关闭为蓄热体保温;保温箱体1的内侧壁设有围绕腔体14和热风供风单元15一周设置的保温板19,在本实施例中,保温板采用50mm的聚氨酯进行保温,在其它实施例中,保温板也可以采用其它保温材料都能达到保温效果;在本实施例中,保温箱体侧壁为铝皮外壳。
出风口13内设有温度传感器131,用以监测出风口13的风的温度以及控制控制器126的温度,控制器根据温度传感器点的信号调节两个风机的转速,从而调节冷热风的风量,达到出口温度稳定的目的;并且还可以通过调节热风风机与常温风机的转速来调节出风温度,使出风温度达到设定值;在出风口13所对的保温箱体1侧壁上设有用以连通出风口13与保温箱体1外部的出风百叶扇132,出风百叶扇132还用以调整出风风向。
本实施例中,保温箱体1上设有门板101,用以打开保温箱体1并从腔体14内取出蓄热体2或将蓄热体2放回腔体14内。
保温箱体1底部设有电源线102,用以将保温箱体1内的常温风供风单元12和热风供风单元15通电。
保温箱体1底部设有万向轮103,用以方便移动保温箱体1。
本方法的工作方法如下:
在西藏等白天太阳辐射较强地区:
步骤一:打开门板抽出蓄热体,将蓄热柱置于槽式太阳能集热器的蓄热柱支架上,利用槽式太阳能集热器的弧形集热板聚集太阳能到蓄热柱,使其获得高品位热能;蓄热完毕后将蓄热体放回腔体内;
步骤二:将保温箱体利用万向轮推到指定供暖位置固定,需要供暖时,连接电源线,打开上保温百叶扇和下保温百叶扇,供暖前期由于蓄热体处于高温状态,依靠自然对流与常温风机便可实现供暖目的;当蓄热体温度降低自然对流不能满足供暖要求时,打开热风风机,常温空气经过底部过滤网由热风机吹向蓄热体并与其发生对流换热(蓄热体中的蓄热柱设置成图6所示的叉排结构主要是为了增大紊流效果,增强换热)空气温度升高,通过热风通道进入混风箱,最终经过出风口将热风送向指定供暖区域,出口端的出风百叶扇可根据需要调整出风方向;在此过程中热风会先经过温度传感器,当温度超过设定值时,控制器会自动启动常温风机和常温风道风阀且逐渐加大常温风机的转速,此时常温空气由侧部过滤网在常温风机的作用下经过常温风道进入混风箱,冷热风在此混合均匀并吹出,在温度传感器的作用下控制器逐渐调整热风风机和常温风机的转速,改变冷热风配比,直至风口出风温度达到设定值;保温板可为蓄热体保温;
步骤三:供暖结束,关闭常温风机、热风风机与上下保温百叶扇,收回电源线。
Claims (6)
1.一种中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,其特征在于,包括保温箱体(1)、蓄热体(2)以及用以给蓄热体(2)蓄热的槽式太阳能集热器(3);
所述保温箱体(1)内设有:位于保温箱体(1)上部的混风箱(11)、分别设在混风箱(11)两侧且均与混风箱(11)连通的常温风供风单元(12)和出风口(13)、设在混风箱(11)下方且与混风箱(11)连通的用以放置所述蓄热体(2)的腔体(14)、位于所述腔体(14)下方且与腔体(14)和保温箱体(1)外部均连通的热风供风单元(15);
所述蓄热体(2)包括多个平行放置的蓄热柱(21)和用以放置蓄热柱(21)的支架(22),多个蓄热柱(21)按照多层叉排结构排布;
所述槽式太阳能集热器(3)包括:弧形集热板(31)、设在弧形集热板(31)上方的用以放置蓄热柱(21)的蓄热柱支架(32)以及设在弧形集热板(31)下方的集热板底座(33);所述弧形集热板(31)弧形开口朝向蓄热柱支架(32);
所述混风箱(11)与所述腔体(14)之间通过热风道(16)连通;
所述腔体(14)与热风道(16)之间设有上保温百叶扇(17),所述腔体(14)与热风供风单元(15)之间设有下保温百叶扇(18);所述保温箱体(1)的内侧壁设有围绕腔体(14)和热风供风单元(15)一周设置的保温板(19);
所述热风取暖器的供热方法包括:供暖前期由于蓄热体处于高温状态,依靠自然对流与常温风机便可实现供暖目的;当蓄热体温度降低自然对流不能满足供暖要求时,打开热风风机,常温空气经过底部过滤网由热风机吹向蓄热体并与其发生对流换热空气温度升高,通过热风通道进入混风箱,最终经过出风口将热风送向指定供暖区域,出口端的出风百叶扇可根据需要调整出风方向;在此过程中热风会先经过温度传感器,当温度超过设定值时,控制器会自动启动常温风机和常温风道风阀且逐渐加大常温风机的转速,此时常温空气由侧部过滤网在常温风机的作用下经过常温风道进入混风箱,冷热风在此混合均匀并吹出,在温度传感器的作用下控制器逐渐调整热风风机和常温风机的转速,改变冷热风配比,直至风口出风温度达到设定值。
2.如权利要求1所述的中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,其特征在于,所述常温风供风单元(12)包括固定在保温箱体(1)侧壁上的常温风壳体(121)、设在常温风壳体(121)内的常温风机(122)、连通常温风壳体(121)与所述混风箱(11)的常温风道(123)以及用以连通常温风壳体(121)与保温箱体(1)外部的侧部过滤网(124);在所述常温风道(123)上设有常温风道阀(125),常温风道阀(125)连接有控制器(126);
所述热风供风单元(15)包括热风风机(151)和用以连通热风风机(151)与保温箱体(1)外部的作为保温箱体(1)底板的底部过滤网(152)。
3.如权利要求1所述的中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,其特征在于,所述出风口(13)内设有温度传感器(131);在出风口(13)所对的保温箱体(1)侧壁上设有用以连通出风口(13)与保温箱体(1)外部的出风百叶扇(132)。
4.如权利要求1所述的中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,其特征在于,所述保温箱体(1)上设有门板(101)。
5.如权利要求1所述的中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,其特征在于,所述保温箱体(1)底部设有电源线(102)。
6.如权利要求1所述的中高温相变蓄热太阳能热风取暖器,其特征在于,所述保温箱体(1)底部设有万向轮(103)。
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