CN111878875A - 一种主动制热系统及房间 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及房屋结构领域，具体公开了一种主动制热系统及房间，包括从外到内逐层嵌套的保护层、保温层、第一储能层和第二储能层，第二储能层的中间为空腔，空腔具有进气口和排气口，系统还包括太阳能发电模块、蓄电池、控制器、主动发热体和气泵，控制器连接太阳能发电模块、蓄电池和气泵，主动发热体包括托架和若干根布置在托架上的吸热管，气泵带动空气流经主动发热体后进入空腔。系统在白天温度较高时利用周围的能量预热气体，然后气体储存于空腔中，第一储能层和第二储能层用于持续地吸收热量，可以有效避免热量流失，同理保温层隔离内部和外界，起到保护第一第二储能层；到晚上偏冷时再缓慢排出，如此维持室内温度。

Description

一种主动制热系统及房间
技术领域
本发明属于房屋结构领域，特别涉及一种主动制热系统及房间。
背景技术
冬天或较冷的时候，使用空调制热属于常规的技术手段。对于位置较偏的房间（比如市区郊区的岗亭、环卫工人的中转站，一般为10-15m2的空间），放置空调后外机只能放置在房间外侧，容易带来较大的噪音；这种房间需要分散在各处，其次房间并不是长时间有人使用，所以为每一个岗亭配置电网和空调成本高，同时空调的运营成本也非常高。虽然可以使用单独的电热器制热，但是现有电热器能耗比大且功率小，使用效果不理想，供热不均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动制热系统及房间，在满足提供足够热量的前提下，降低能源消耗，实现绿色环保。
为实现上述目的，本发明提供了一种主动制热系统，系统包括从外到内逐层嵌套的保护层、保温层、第一储能层和第二储能层，所述第二储能层的中间为空腔，所述空腔具有进气口和排气口，系统还包括太阳能发电模块、蓄电池、控制器、主动发热体和气泵，所述控制器连接太阳能发电模块、蓄电池和气泵，所述主动发热体包括托架和若干根布置在托架上的吸热管，所述气泵带动空气流经主动发热体后进入空腔。
作为上述方案的改进，所述托架的上侧沿着自身的宽度方向上下起伏，各根所述吸热管沿托架的长度方向均匀阵列，所述气泵带动空气流入吸热管后进入空腔。在其他方案中，吸热管可以平整摊开，或采用其他方式增加吸热管接收照射的面积。
作为上述方案的改进，所述托架上安装集热管，所述集热管设有数量等于吸热管的分支，各个所述吸热管之内的空气往集热管汇集，然后被气泵抽入空腔。在其他方案中，气泵可以调整为往吸热管中送气的方式，气泵的输出端连接集气管，然后通过集气管往吸热管送气，各根吸热管的输出端直接或通过另一集气管连接到空腔。
作为上述方案的改进，所述托架为镀锌钢板，所述吸热管为金属管，所述吸热管内外两侧均设置石墨烯粉末涂层。在其他方案中，吸热管可以仅仅是铝合金材质，也是良好的热导体。
作为上述方案的改进，所述保护层为钢板，所述保温层为保温棉，所述第一储能层为循环水，所述第二储能层为相变材料，而相变材料主要以无机PCM、有机PCM、复合PCM这三种为主。
作为上述方案的改进，所述保护层的厚度为0.2-1cm，所述保温层的厚度为15-25cm，所述第一储能层的厚度为15-25cm，所述第二储能层的厚度为2-5cm。
作为上述方案的改进，系统还包括热风机，所述热风机穿过保护层和保温层安装，所述热风机的输出端贴合第一储能层的外侧，所述热风机向第一储能层提供热量。
为实现上述目的，本发明还提供了一种房间，包括上述的主动制热系统。
作为上述方案的改进，主动制热系统安装在房间的房顶上。在其他方案中，主动制热系统可以和房间并列设置，或者理解为岗亭具有被内房门分隔开的两个房间，然后将其中一个改造为主动制热系统。
作为上述方案的改进，保护层的外侧和房间的外侧均布置有制冷膜，用于反射走阳光中能量较大的光线。此时房间的热量主要由主动制热系统提供，该设计用于夏天的时候撤掉主动发热体，夜间往空腔内通入温度较低的空气，如此等到白天为房间提供冷气。
本发明具有如下有益效果：系统在白天温度较高时利用周围的能量预热气体，然后气体储存于空腔中，第一储能层和第二储能层用于持续地吸收热量，可以有效避免热量流失，同理保温层隔离内部和外界，起到保护第一第二储能层；到晚上偏冷时再缓慢排出（这个过程中第一第二储能层缓慢释放热量），如此维持室内温度。
附图说明
图1是一种实施例下系统及房子的结构图；
图2是一种实施例下系统的原理图。
附图标记说明：11、第一储能层；12、第二储能层；13、保温层；21、托架；22、吸热管；23、集气管；31、进气口；32、排气口；40、太阳能发电模块；50、热风机；61、循环水入口；62、循环水出口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1和图2，本发明公开了一种主动制热系统及房间。主动制热系统包括从外到内逐层嵌套的保护层、保温层13、第一储能层11和第二储能层12，所述第二储能层12的中间为空腔，所述空腔具有进气口31和排气口32。本实施例中，所述保护层为钢板，所述保温层13为保温棉，所述第一储能层11为循环水，所述第二储能层12为相变材料；所述保护层的厚度为0.2-1cm，所述保温层13的厚度为15-25cm，所述第一储能层11的厚度为15-25cm，所述第二储能层12的厚度为2-5cm。
具体如图2所述，循环水具有循环水入口61和循环水出口62，两者之间设置水泵。一般情况下水泵不需要运行，需要补充水的时候或者让水均匀搅拌的时候可以再启动。
具体如图2所示，为了划分保温层13、第一储能层11和第二储能层12所占用的空间，保温层13、第一储能层11和第二储能层12之间设置钢板，如保护层一样。从外到内可以看到三层钢板，最外层的称为保护层；中间层和最外层限定出保温层13；中间层和最内层限定出第一储能层11；最内层的表面布置相变材料。对于不同位置，钢板的厚度可以不同；作为优选，可以选用同样厚度的钢板，方便制作加工。
在一种实施例中，钢板弯折成U型，底部、顶部和其中一侧均为普通的隔热板，如图2所示。在另一种实施例中，钢板弯折成环形，底部和顶部均为普通的隔热板，此时进气管和排气管需要穿过钢板到达内部的空腔。在另一种实施例中，钢板做成桶状（仅有向上敞开的开口），桶装的钢板由大到小逐层往中间布置，此时除了侧面外，保温层13、第一储能层11、第二储能层12也会分布在系统的底部。
系统还包括太阳能发电模块40、蓄电池、控制器、主动发热体和气泵，所述控制器连接太阳能发电模块40、蓄电池和气泵，所述主动发热体包括托架21和若干根布置在托架21上的吸热管22，所述气泵带动空气流经主动发热体后进入空腔。系统在白天温度较高时利用周围的能量预热气体，然后气体储存于空腔中，第一储能层11和第二储能层12用于持续地吸收热量，可以有效避免热量流失，同理保温层13隔离内部和外界，起到保护第一第二储能层12；到晚上偏冷时再缓慢排出。如此实现绿色节能的效果。
具体如图1所示，可以看到太阳能发电模块40和主动发热体并列布置于保护层之上。本实施例中，房间采用上述主动制热系统，同时主动制热系统安装在房间的房顶上。
作为优选，所述托架21的上侧沿着自身的宽度方向上下起伏，各根所述吸热管22沿托架21的长度方向均匀阵列，所述气泵带动空气流入吸热管22后进入空腔，该设计可以增加吸热管22的采光面积。图2中可以看到托架21的下侧为贴合保护层的平面，托架21的上侧为连续的倒置的V形结构，V形结构的长度方向沿着图1中左上右下方向，V形结构的阵列方向沿着图1中左下右上方向；吸热管22的轴向为左上右下方向，多根吸热管22沿左下右上方向阵列分散开。V形结构的顶角为40-60°，可以较好地适应太阳从不同角度的照射，最大程度地获取热量。
本实施例中，所述托架21为镀锌钢板，所述吸热管22为金属管，所述吸热管22内外两侧均设置石墨烯粉末涂层，石墨烯粉末涂层可以促进吸热管22吸收热量。在夏天的中午，吸热管22本身的温度大约在50℃左右；冬天的中午，吸热管22本身的温度大约在40℃左右；吸热管22的温度一般比环境温度高5-15℃。
作为优选，所述托架21上安装集热管，所述集热管设有数量等于吸热管22的分支，各个所述吸热管22之内的空气往集热管汇集，然后被气泵抽入空腔。如图1所示，气泵的输入端连通集气管23，然后气泵的输出端连通空腔。在其他实施例中，气泵可以调整为往吸热管22中送气的方式，气泵的输出端连接集气管23，然后通过集气管23往吸热管22送气，各根吸热管22的输出端直接或通过另一集气管23连接到空腔。图1中暂时未示出吸热管22与集气管23的过渡连接处。
为了确保排气口32能够稳定输出气体，排气口32所在位置也可以单独设置一个气泵，而排气口32的末端可以设置多个分支连通到房间。本实施例中，气泵选用低功率泵体，从太阳能发电模块40获取电量，由控制器控制启动和停止。如此，整套系统不需要外接电网，便可实现绿色节能地运行。
作为优选，主动制热系统还包括热风机50，所述热风机50穿过保护层和保温层13安装，所述热风机50的输出端贴合第一储能层11的外侧，所述热风机50向第一储能层11提供热量。该设计用于补充少量热量，以防空腔内气体温度不合适的意外。
作为优选，保护层的外侧和房间的外侧均布置有制冷膜，用于反射走阳光中能量较大的光线。此时房间的热量主要由主动制热系统提供，该设计用于夏天的时候撤掉主动发热体，夜间往空腔内通入温度较低的空气，如此等到白天为房间提供冷气。需要提醒的是，这里提到的制冷膜属于现有技术。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种主动制热系统，其特征在于：系统包括从外到内逐层嵌套的保护层、保温层、第一储能层和第二储能层，所述第二储能层的中间为空腔，所述空腔具有进气口和排气口，系统还包括太阳能发电模块、蓄电池、控制器、主动发热体和气泵，所述控制器连接太阳能发电模块、蓄电池和气泵，所述主动发热体包括托架和若干根布置在托架上的吸热管，所述气泵带动空气流经主动发热体后进入空腔。
2.根据权利要求1所述的主动制热系统，其特征在于：所述托架的上侧沿着自身的宽度方向上下起伏，各根所述吸热管沿托架的长度方向均匀阵列，所述气泵带动空气流入吸热管后进入空腔。
3.根据权利要求2所述的主动制热系统，其特征在于：所述托架上安装集热管，所述集热管设有数量等于吸热管的分支，各个所述吸热管之内的空气往集热管汇集，然后被气泵带入空腔。
4.根据权利要求3所述的主动制热系统，其特征在于：所述托架为镀锌钢板，所述吸热管为金属管，所述吸热管内外两侧均设置石墨烯粉末涂层。
5.根据权利要求1所述的主动制热系统，其特征在于：所述保护层为钢板，所述保温层为保温棉，所述第一储能层为循环水，所述第二储能层为相变材料。
6.根据权利要求5所述的主动制热系统，其特征在于：所述保护层的厚度为0.2-1cm，所述保温层的厚度为15-25cm，所述第一储能层的厚度为15-25cm，所述第二储能层的厚度为2-5cm。
7.根据权利要求6所述的主动制热系统，其特征在于：系统还包括热风机，所述热风机穿过保护层和保温层安装，所述热风机的输出端贴合第一储能层的外侧，所述热风机向第一储能层提供热量。
8.一种房间，其特征在于：包括如权利要求1至7任一项所述的主动制热系统。
9.根据权利要求8所述的房间，其特征在于：主动制热系统安装在房间的房顶上。
10.根据权利要求9所述的房间，其特征在于：保护层的外侧和房间的外侧均布置有制冷膜，用于反射走阳光中能量较大的光线。
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CN115682101A (zh) * 2023-01-04 2023-02-03 北京大有创佳新能源科技有限公司 一种低碳环保型智能家居设备

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