CN111412528A - 一种太阳能室内暖炕系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能室内暖炕系统,属于农村建筑节能技术领域。该系统包括太阳能水热模块、太阳能发电模块、太阳能气热模块、暖炕模块,太阳能水热模块通过输水管道与暖炕模块连接形成水热循环子系统,太阳能发电模块通过导线与暖炕模块连接形成电热循环子系统,太阳能气热模块通过输气管道与暖炕模块连接形成气热循环子系统。本发明利用太阳能产生气、水、电多种形式热源,为暖炕提供不同形式的加热源;还利用其中产生的富余热水或电能供日常生活使用,环保节能;还利用太阳能气热模块为房间室内提供适宜温度和湿度的清新空气,安全舒适。

Description

一种太阳能室内暖炕系统
技术领域
本发明属于农村建筑节能技术领域,尤其涉及一种太阳能室内暖炕系统。
背景技术
暖炕为中国北方人用土坯或砖砌成的睡觉用的长方台,上面铺席,下面有孔道跟烟囱相通,冬天可烧火取暖。传统的暖炕采取燃烧树枝或木炭取暖,现在家里不仅缺少烧火材料,烧火也费时费力,不符合现代化的发展要求,因此,使用的越来越少,不过仍有留存。
随着社会发展,有些地方使用煤气、天然气等方式烧火加热暖炕,这些烧火方式仍然存在安全隐患,且耗能较高,热炕仍然是一个负担。
太阳光伏系统是利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施。光伏系统可以大规模安装在地表上成为光伏电站,也可以置于建筑物的房顶或外墙上,形成光伏建筑一体化。随着国家投入大量研发经费推进光伏的转换效率,给与制造企业财政补贴,光伏系统的价格变得更加便宜。上网电价补贴政策以及可再生能源比例标准等政策极大地促进了光伏在的广泛应用。
目前的太阳能采暖系统大多是通过太阳能集热器把太阳能转换成热水,然后通过将热水输送到发热末端来提供建筑供热需求的一种采暖系统,无法对暖炕进行加热。
北方地区日照充足,降水量较少,将太阳光伏系统与传统暖炕结合形成具有环保节能特点的现代化暖炕不失为新农村建设的一种有效措施。为了适应新农村的发展需求,需要一种能够不烧火就热的现代化节能环保型暖炕。利用太阳能取暖技术既节约成本又环保节能。因此,在节约能源和减少环境污染的前提下,改善农居的条件势在必行。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的缺陷或不足,提供一种利用太阳能为室内供暖供热的太阳能暖炕系统,该系统采用多种热源形式为暖炕加热。
本发明采用的技术方案如下:一种太阳能室内暖炕系统,包括太阳能水热模块、太阳能发电模块、太阳能气热模块、暖炕模块,太阳能水热模块通过输水管道与暖炕模块连接形成水热循环子系统,太阳能发电模块通过导线与暖炕模块连接形成电热循环子系统,太阳能气热模块通过输气管道与暖炕模块连接形成气热循环子系统。
进一步,所述暖炕模块包括炕体及抗体上铺设的暖炕加热板,所述暖炕加热板自上而下包括加固层、电发热板、导热填料层、热反射层、保温层,导热填料层内蛇形铺设通水管道和通气管道,电发热板通过导线与房室内设置的温控器连接,通水管道与太阳能水热模块连接,通气管道与太阳能气热模块连接。
进一步,所述太阳能气热模块包括太阳能空气集热器、冷热气体混合箱、风机,冷热气体混合箱通过设有通气孔的隔板分隔为混合气室、加湿气室、温湿度检测气室,混合气室通过管道还连接有气泵,加湿室内设有加湿装置,温湿度检测气室内设有第一温湿度传感器;太阳能空气集热器通过一个分支管道将部分热空气通过管道送入暖炕加热板的通气管道对暖炕加热板进行加热,输出的较低热空气通过管道输入混合气室;太阳能空气集热器通过另一个分支管道将部分热空气直接送入混合气室,气泵将外界冷空气送入混合气室,混合气室内的混合空气通过加湿气室、温湿度检测气室后经房室外设有的风机送入房室开设的进风口送入房室内;加湿装置和第一温湿度传感器分别与温控器电性连接。
进一步,所述太阳能水热模块包括保温水箱,太阳能空气集热器通过一个分支管道与保温水箱内设有的气热管道连接,保温水箱内设有的气热管道还与冷热气体混合箱的混合气室通过管道连接,保温水箱内热水通过一个热水管道送入暖炕加热板的通水管道为暖炕加热板加热,输出的较低温度热水通过管道送回保温水箱。
进一步,保温水箱内热水通过另一热水管道与房室内设有的房间进水口连接,房间进水口与房间内的用热水设备通过管道连接。
进一步,所述太阳能发电模块包括温差发电模块、太阳能电池板发电模块、逆变器,温差发电模块包括温差发电机、水泵、冷水箱、蓄电池,温差发电机内设有温差发电片,太阳能空气集热器通过一个分支管道将热能通过温差发电片的一侧后送入冷热气体混合箱的混合气室,与冷水箱连通的水泵将冷水箱内的冷水通过温差发电片的另一侧后送回冷水箱,温差发电机与蓄电池电性连接;太阳能电池板发电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器,太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池依次通过导线电性连接,蓄电池与逆变器电性连接,逆变器通过导电与房室内设有的插座电性连接,插座内插入温控器设有的电源插头后为温控器供电。
进一步,所述温控器上还设有第二温湿度传感器,第二温湿度传感器与温控器内设有的单片机连接。
进一步,所述保温水箱内还设有第一加热装置,第一加热装置与温控器电性连接。
进一步,所述混合气室内设有第二加热装置,第二加热装置与温控器电性连接。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:利用太阳能产生气、水、电多种形式热源,为暖炕提供不同形式的加热源;还利用其中产生的富余热水或电能供日常生活使用,环保节能;还利用太阳能气热模块为房间室内提供适宜温度和湿度的清新空气,安全舒适。
附图说明
图1为本发明的太阳能暖炕系统结构示意图。
图2为本发明中暖炕加热板的横截面结构示意图。
图中标记:1-太阳能空气集热器,2-气泵,3-保温水箱,301-第一加热装置,4-冷热气体混合箱,401-混合气室,402-加湿气室,403-温湿度检测气室,404-第二加热装置,405-加湿装置,406-第一温湿度传感器,5-风机,6-房间进气口,7-冷水箱,8-温差发电机,9-蓄电池,10-逆变器,11-温控器,12-暖炕加热板,1201-加固层,1202-电发热板,1203-导热填料层,1204-热反射层,1205-保温层,1206-通水管道,1207-通气管道,13-房间进水口,14-第二温湿度传感器,15-太阳能控制器,16-太阳能电池板,17-水泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅附图1-2,本发明提供一种太阳能室内暖炕系统,包括太阳能水热模块、太阳能发电模块、太阳能气热模块、暖炕模块,太阳能水热模块通过输水管道与暖炕模块连接形成水热循环子系统,太阳能发电模块通过导线与暖炕模块连接形成电热循环子系统,太阳能气热模块通过输气管道与暖炕模块连接形成气热循环子系统。
所述暖炕模块包括炕体及抗体上铺设的暖炕加热板,所述暖炕加热板自上而下包括加固层、电发热板、导热填料层、热反射层、保温层,导热填料层内蛇形铺设通水管道和通气管道,电发热板通过导线与房室内设置的温控器连接,通水管道与太阳能水热模块连接,通气管道与太阳能气热模块连接。
所述太阳能气热模块包括太阳能空气集热器、冷热气体混合箱、风机,冷热气体混合箱通过设有通气孔的隔板分隔为混合气室、加湿气室、温湿度检测气室,混合气室通过管道还连接有气泵,加湿室内设有加湿装置,温湿度检测气室内设有第一温湿度传感器;太阳能空气集热器通过一个分支管道将部分热空气通过管道送入暖炕加热板的通气管道对暖炕加热板进行加热,输出的较低热空气通过管道输入混合气室;太阳能空气集热器通过另一个分支管道将部分热空气直接送入混合气室,气泵将外界冷空气送入混合气室,混合气室内的混合空气通过加湿气室、温湿度检测气室后经房室外设有的风机送入房室开设的进风口送入房室内;加湿装置和第一温湿度传感器分别与温控器电性连接。
所述太阳能水热模块包括保温水箱,太阳能空气集热器通过一个分支管道与保温水箱内设有的气热管道连接,保温水箱内设有的气热管道还与冷热气体混合箱的混合气室通过管道连接,保温水箱内热水通过一个热水管道送入暖炕加热板的通水管道为暖炕加热板加热,输出的较低温度热水通过管道送回保温水箱。
保温水箱内热水通过另一热水管道与房室内设有的房间进水口连接,房间进水口与房间内的用热水设备通过管道连接。
所述太阳能发电模块包括温差发电模块、太阳能电池板发电模块、逆变器,温差发电模块包括温差发电机、水泵、冷水箱、蓄电池,温差发电机内设有温差发电片,太阳能空气集热器通过一个分支管道将热能通过温差发电片的一侧后送入冷热气体混合箱的混合气室,与冷水箱连通的水泵将冷水箱内的冷水通过温差发电片的另一侧后送回冷水箱,温差发电机与蓄电池电性连接;太阳能电池板发电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器,太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池依次通过导线电性连接,蓄电池与逆变器电性连接,逆变器通过导电与房室内设有的插座电性连接,插座内插入温控器设有的电源插头后为温控器供电。
所述温控器上还设有第二温湿度传感器,第二温湿度传感器与温控器内设有的单片机连接。所述保温水箱内还设有第一加热装置,第一加热装置与温控器电性连接。所述混合气室内设有第二加热装置,第二加热装置与温控器电性连接。
温控器中单片机采用STC89C52RC单片机作为控制核心,单片机具有4个外部中断,3个定时器或计数器,1个串口中断源,还有32个通用I/O口,能够满足系统的要求。PO口是漏极开路输出,作为I/O口用时,需添加上拉电阻,通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)还可直接下载用户程序,因而无需专用编程器。温控器主要对各系统功能来引入控制与调节,并使各个单元之间的工作状态保持常态稳定。当整个系统启动后,安装在房间内的第二温度传感器会自动感知房间内温湿度状况,安装在温湿度检测气室中的第一温湿度传感器会自动感知冷热气体混合箱内温湿度状况,若湿度不足时自动启动加湿装置,若温度不足时自动启用第二加热装置,实现了房间温湿度的智能调节。当然也可以通过开关手动启动。
第一加热装置和第二加热装置采用电热丝,电发热板采用碳晶发热板或网状碳纤维发热软板,加固层采用PET覆膜镀铝锌钢板,保温层采用发泡聚氨酯材料,导热填料层采用碳化硅、氧化铝、氧化镁、导热硅脂中的一种或多种混合。
在连续阴雨天,太阳能空气集热器无法提供充足的热量时,温控器可以自动启动调用储存的电能或是接入家庭电路为居室传送适量的适宜温度和湿度的清新空气,并对暖炕进行电加热或水加热供暖。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能室内暖炕系统,其特征在于:包括太阳能水热模块、太阳能发电模块、太阳能气热模块、暖炕模块,太阳能水热模块通过输水管道与暖炕模块连接形成水热循环子系统,太阳能发电模块通过导线与暖炕模块连接形成电热循环子系统,太阳能气热模块通过输气管道与暖炕模块连接形成气热循环子系统。
2.根据权利要求1所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述暖炕模块包括炕体及抗体上铺设的暖炕加热板,所述暖炕加热板自上而下包括加固层、电发热板、导热填料层、热反射层、保温层,导热填料层内蛇形铺设通水管道和通气管道,电发热板通过导线与房室内设置的温控器连接,通水管道与太阳能水热模块连接,通气管道与太阳能气热模块连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述太阳能气热模块包括太阳能空气集热器、冷热气体混合箱、风机,冷热气体混合箱通过设有通气孔的隔板分隔为混合气室、加湿气室、温湿度检测气室,混合气室通过管道还连接有气泵,加湿室内设有加湿装置,温湿度检测气室内设有第一温湿度传感器;太阳能空气集热器通过一个分支管道将部分热空气通过管道送入暖炕加热板的通气管道对暖炕加热板进行加热,输出的较低热空气通过管道输入混合气室;太阳能空气集热器通过另一个分支管道将部分热空气直接送入混合气室,气泵将外界冷空气送入混合气室,混合气室内的混合空气通过加湿气室、温湿度检测气室后经房室外设有的风机送入房室开设的进风口送入房室内;加湿装置和第一温湿度传感器分别与温控器电性连接。
4.根据权利要求3所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述太阳能水热模块包括保温水箱,太阳能空气集热器通过一个分支管道与保温水箱内设有的气热管道连接,保温水箱内设有的气热管道还与冷热气体混合箱的混合气室通过管道连接,保温水箱内热水通过一个热水管道送入暖炕加热板的通水管道为暖炕加热板加热,输出的较低温度热水通过管道送回保温水箱。
5.根据权利要求4所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:保温水箱内热水通过另一热水管道与房室内设有的房间进水口连接,房间进水口与房间内的用热水设备通过管道连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述太阳能发电模块包括温差发电模块、太阳能电池板发电模块、逆变器,温差发电模块包括温差发电机、水泵、冷水箱、蓄电池,温差发电机内设有温差发电片,太阳能空气集热器通过一个分支管道将热能通过温差发电片的一侧后送入冷热气体混合箱的混合气室,与冷水箱连通的水泵将冷水箱内的冷水通过温差发电片的另一侧后送回冷水箱,温差发电机与蓄电池电性连接;太阳能电池板发电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器,太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池依次通过导线电性连接,蓄电池与逆变器电性连接,逆变器通过导电与房室内设有的插座电性连接,插座内插入温控器设有的电源插头后为温控器供电。
7.根据权利要求6所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述温控器上还设有第二温湿度传感器,第二温湿度传感器与温控器内设有的单片机连接。
8.根据权利要求7所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述保温水箱内还设有第一加热装置,第一加热装置与温控器电性连接。
9.根据权利要求7所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述混合气室内设有第二加热装置,第二加热装置与温控器电性连接。
10.根据权利要求2所述的太阳能室内暖炕系统,其特征在于:所述电发热板采用碳晶发热板或网状碳纤维发热软板。
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