CN112050282B - 智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于自然能源利用技术领域，涉及一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统。本发明充分回收利用东北传统农宅中普遍存在的火炕和煤锅炉烟囱中烟气的热量以及火炕高温上表面的辐射热，同时充分利用太阳能辐射热，将烟气热量、炕表面辐射热和太阳能辐射热在屋顶内通过有效的收集、传输、储存，通过安装在间墙中的辐射供暖部件向房间内辐射供暖。本发明在传统太阳能空气集热器的基础上创新性地添加了热回收装置，回收农宅日常生活和供暖产生的烟气废热和辐射热，并进一步考虑了通过测量空气温度智能控制切换工况的问题，实现了农宅热回收和热利用的自动控制问题，实现了农宅室内舒适性的改善。

Description

智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统

技术领域

本发明属于自然能源利用技术领域，涉及一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，是一种具有回收北方传统农宅灶炕烟气热量和炕表面辐射热采暖，充分利用太阳能的智能控制的热回收太阳能供暖屋顶系统，主要解决北方农宅冬季被动式太阳能采暖的问题，同时也解决了农宅热量回收利用的问题。

背景技术

目前，北方地区大多采用火炕或煤锅炉散热器的取暖方式，但是存在着火炕和煤锅炉的高温烟气热量利用不充分而直接排到室外，造成大量能量浪费的现象。同时火炕的高温上表面在大多数时候没有很好地起到供暖的效果，大量的辐射热从屋顶损失造成能量的浪费。针对炕的热回收的技术很少，如节能型水暖通风炕(专利号CN208652683U)仅针对炕以辐射方式传递给地面的热量进行利用，而在农村建筑中针对烟囱烟气热回收的技术如基于自然素材利用建筑集成生物质燃烧烟气净化热回收装置(专利号CN203323152U)，采用火墙的方式对烟囱烟气进行热回收，回收和利用的热量较为单一，供暖效果不佳。

传统的太阳能空气集热器存在着受天气影响大，温度波动范围不稳定，不能够独立承担冬季供暖需求的特点。为此，现有的技术大多采用集热蓄热体的方式进行改善，如一种利用太阳能集热板供暖及蓄热墙体蓄热供暖的装置(专利号CN209386403U)和蓄热式平板太阳能空气集热器(专利号CN207999958U)等，并未存在回收利用农宅烟囱烟气能量和太阳能空气集热器相结合的技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统。本发明充分回收利用东北传统农宅中普遍存在的火炕和煤锅炉烟囱中烟气的热量以及火炕高温上表面的辐射热，同时充分利用太阳能辐射热，将烟气热量、炕表面辐射热和太阳能辐射热在屋顶内通过有效的收集、传输、储存，通过安装在间墙中的辐射供暖部件向房间内辐射供暖。本发明在传统太阳能空气集热器的基础上创新性地添加了热回收装置，回收农宅日常生活和供暖产生的烟气废热和辐射热，并进一步考虑了通过测量空气温度智能控制切换工况的问题，实现了农宅热回收和热利用的自动控制问题，实现了农宅室内舒适性的改善。

本发明的技术方案：

一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，包括炕表面辐射热回收装置3、烟囱烟气热回收装置10、辐射供暖部件9、和太阳能空气集热器系统，可应用于火炕2系统或者火墙11系统中。

所述的炕表面辐射热回收装置3吊装在房屋吊顶上，位于火炕2或者火墙11正上方；所述的炕表面辐射热回收装置3包括炕表面辐射热回收装置入风口15、炕表面辐射热回收装置分气管16、炕表面辐射热回收装置出风口17、辐射吸收板18、螺栓孔a19、炕表面辐射热回收装置集气管20和玻璃盖板21。所述的炕表面辐射热回收装置分气管16和炕表面辐射热回收装置集气管20平行布置，所述的辐射吸收板18呈锯齿状折叠并焊接在炕表面辐射热回收装置分气管16和炕表面辐射热回收装置集气管20之间，中间折叠形成的通道作为热空气流动的通道。所述的炕表面辐射热回收装置分气管16和炕表面辐射热回收装置集气管20的上表面设有多个螺栓孔a19，通过螺栓孔a19和螺栓孔b23进行螺栓连接使炕表面辐射热回收装置3和烟囱烟气热回收装置10连接在一起。所述的炕表面辐射热回收装置入风口15和炕表面辐射热回收装置出风口17分为位于炕表面辐射热回收装置分气管16和炕表面辐射热回收装置集气管20的端部，且炕表面辐射热回收装置入风口15和炕表面辐射热回收装置出风口17成对角布置；炕表面辐射热回收装置出风口17与烟囱烟气热回收装置入风口22连接，炕表面辐射热回收装置入风口15与辐射供暖部件出风口33连接。所述的玻璃盖板21安装在炕表面辐射热回收装置分气管16和炕表面辐射热回收装置集气管20之间，位于辐射吸收板18下方，使炕表面辐射热回收装置3内部形成空腔，用于热空气的热传递。

所述的烟囱烟气热回收装置10安装在房屋吊顶上，与炕表面辐射热回收装置3并列布置，烟囱烟气热回收装置10包括外部框架结构、烟囱烟气热回收装置入风口22、螺栓孔b23、折流板a24、热管循环泵25、烟囱烟气热回收装置出风口26和热管4。所述的烟囱烟气热回收装置入风口22和烟囱烟气热回收装置出风口26设置在外部框架结构同一侧的两端；所述的折流板a24有多个，对称交替焊接固定在外部框架结构中，将外部框架结构的内部结构划分为S形通道；所述的热管4，一部分沿S形通道布置，另一部分位于烟囱烟气热回收装置10的外部，并位于灶炕烟囱5或火墙烟囱13内，折流板a24用于制造湍流加强空气与热管4的换热。所述的热管循环泵25安装在外部框架结构内，与热管4连接，用于循环热管4中的不冻液的流动，通过机械开关控制启停，热管4中的不冻液在烟囱内部分螺旋向下流动与烟气进行换热，然后进入烟囱烟气热回收装置10与来自炕表面辐射热回收装置3的热空气进行换热。外部框架结构上设有多个螺栓孔b23，通过螺栓孔a19和螺栓孔b23进行螺栓连接将烟囱烟气热回收装置10固定在炕表面辐射热回收装置3上。

所述的辐射供暖部件9嵌在间墙内部，包括辐射供暖部件框架结构、轴流风机14、折流板b32、辐射供暖部件出风口33、辐射供暖部件入风口34和自动控制风闸36。所述的辐射供暖部件框架结构内部形成空腔，多个折流板b32对称交替焊接固定在辐射供暖部件框架结构中，将辐射供暖部件框架结构的内部结构划分为S形通道，折流板b32加强热空气在辐射供暖部件9中的换热；所述的辐射供暖部件出风口33和辐射供暖部件入风口34分别设置在辐射供暖部件框架结构两侧的顶部。所述的轴流风机14安装在辐射供暖部件入风口34的上方，采用机械开关控制启停。所述的自动控制风闸36安装在辐射供暖部件框架结构底部的一侧，与辐射供暖部件出风口33位于同一侧，且自动控制风闸36与辐射供暖部件框架结构内部空腔连通。

所述的太阳能空气集热器系统位于室外，安装在屋檐处，包括太阳能空气集热器入风口27、太阳能空气集热器6、太阳能空气集热器出风口28、屋脊集气风管29、垂直分流风管30、自动控制三通阀8、热回收装置水平风管31和空气温度传感器35。所述的太阳能空气集热器6可以设置多个，均安装在屋檐上，内部形成空腔用于加热空气，每个太阳能空气集热器6的两侧分别与太阳能空气集热器入风口27和太阳能空气集热器出风口28连通，太阳能空气集热器入风口27用于吸入室外空气。所述的屋脊集气风管29安装在屋脊上，与太阳能空气集热器出风口28连通，用于收集汇总多个太阳能空气集热器出风口28出来的热空气。所述的垂直分流风管30竖直布置，一端与屋脊集气风管29连通，另一端连接有自动控制三通阀8，自动控制三通阀8的另外两端分别与热回收装置水平风管31和辐射供暖部件入风口34连通，热回收装置水平风管31与烟囱烟气热回收装置出风口26连通。所述的太阳能空气集热器6内部集热板为轴流风机14和控制系统供电，太阳能空气集热器6内部形成空腔用于加热空气，空气温度传感器35安装在集热板上，当空气温度传感器35检测到的温度高于设定的温度阈值最高值时，自动控制三通阀8导通垂直分流风管30和热回收装置水平风管31，并且控制芯片打开自动控制风闸36，室外空气在太阳能空气集热器6中加热后与烟囱烟气热回收装置10中的热空气合流，然后通过轴流风机14送入辐射供暖部件9中，并在完成供暖后通过辐射供暖部件出风口33导出至室外；当空气温度传感器35检测到的温度低于设定的温度阈值最低值时，自动控制三通阀8导通热回收装置水平风管31而关闭垂直分流风管30，并且控制芯片关闭自动控制风闸36，热空气在炕表面辐射热回收装置3、辐射供暖部件9、烟囱烟气热回收装置10中进行闭式循环。

所述的炕表面辐射热回收装置3和烟囱烟气热回收装置10整体采用普通薄钢板，外部采用岩棉板进行保温。所述的辐射供暖部件9整体采用普通薄钢板制成。

所述的辐射吸收板18在朝向炕表面的一侧采用高吸收的黑漆涂层或者FeMuCuOx涂层。

所述的循环热管4中的不冻液为乙二醇。

所述的太阳能空气集热器入风口27，在其与室外接触部分设置防尘网防虫网等过滤设备。

所述的太阳能空气集热器6表面是玻璃盖板，四周为普通薄钢板，所述的太阳能空气集热器6内部集热板为黑铬铝合金，也可以换成光伏发电板。

所述的屋脊集气风管29由普通薄钢板组成。

所述的灶炕烟囱5的顶部设有风帽37，风帽37为不锈钢材质，利用自然界的自然风速推动风机的涡轮旋转及室内外空气对流的原理，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为由下而上垂直的空气流动，以提高烟囱内烟气流动驱动力。

本发明有益效果：

(1)本发明通过炕表面辐射热回收装置和烟囱烟气热回收装置有效回收利用了炕表面的辐射热以及烟囱内废气的热量，充分体现了被动式建筑能量回收利用的理念，通过回收热量减少不必要的能量损耗；

(2)太阳能空气集热器有效利用太阳辐射能，通过智能控制风闸和三通阀完成工况的转换，与热回收装置的热空气合流，有效地稳定了太阳能供暖的效果，同时提升了室内的供暖效果；

(3)本发明可以根据既有农宅进行改造，适用面广，只需针对屋顶做主要改造，改造完成后可以有效稳定地为农宅进行供暖，并且不需要额外供电供能。将有效改善北方农宅室内环境的舒适性和节能性。

附图说明

图1为本发明的系统原理示意图；

图2为本发明的炕表面辐射热回收装置正面结构图；

图3为本发明的炕表面辐射热回收装置底面结构图；

图4为本发明的烟囱烟气热回收装置结构图；

图5为本发明的太阳能空气集热器系统结构图；

图6为本发明的辐射供暖部件结构图；

图7为本发明的各装置相对位置图。

图中：1灶台；2火炕；3炕表面辐射热回收装置；4热管；5灶炕烟囱；6太阳能空气集热器；7风管；8自动控制三通阀；9辐射供暖部件；10烟囱烟气热回收装置；11火墙；12煤锅炉；13火墙烟囱；14轴流风机；15炕表面辐射热回收装置入风口；16炕表面辐射热回收装置分气管；17炕表面辐射热回收装置出风口；18辐射吸收板；19螺栓孔a；20炕表面辐射热回收装置集气管；21玻璃盖板；22烟囱烟气热回收装置入风口；23螺栓孔b；24折流板a；25热管循环泵；26烟囱烟气热回收装置出风口；27太阳能空气集热器入风口；28太阳能空气集热器出风口；29屋脊集气风管；30垂直分流风管；31热回收装置水平风管；32折流板b；33辐射供暖部件出风口；34辐射供暖部件入风口；35空气温度传感器；36自动控制风闸；37风帽。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案进一步说明本发明的具体实施方式。

在冬季，东北典型农宅灶炕系统或煤锅炉热水采暖系统提供了大量的热量用于供暖，但是同时也有大量的热量损失。此外东北典型农宅对于可再生能源例如太阳能的利用不足，导致了农宅能量投入大，损失大的局面。本发明通过加入热回收装置和太阳能空气集热器系统，减少农宅的能量损失并增加农宅的能量利用，通过被动式调控的方法使农宅依靠自身产生的能量和可再生能源满足冬季供暖的需求，不需要额外添加能量，减少采暖费的投入。

如图1所示，东北传统农宅普遍存在灶台1用于炊事用能，灶台1产生的烟气通过烟道进入火炕2加热火炕2上表面和侧面满足室内采暖需求。火炕2上表面温度较高，大部分辐射热量通过屋顶散失，故本发明通过炕表面辐射热回收装置3回收这部分热量。烟气加热火炕2后流动至烟囱5，在烟囱5中有烟囱烟气热回收装置10的热管4插入烟囱5中吸收烟气的热量，吸收的热量导入烟囱烟气热回收装置10中。东北传统农宅还普遍存在煤锅炉12配合散热器进行热水采暖，煤锅炉12产生的烟气可以导入火墙11中进一步利用，之后进入火墙烟囱13，通过热管4传递热量给热回收装置。在晚上或阴天的工况下，太阳能空气集热器6中空气温度不符合供暖要求，此时自动控制三通阀8仅打开靠近烟囱烟气热回收装置10的热回收装置水平风管31，热空气仅在炕表面辐射热回收装置3，辐射供暖部件9，烟囱烟气热回收装置10中进行闭式循环。在白天晴天的工况下，太阳能空气集热器6接收太阳辐射加热其空腔内的空气，当空气温度符合供暖的要求时通过风管7，此时自动控制三通阀8打开所有风道，烟囱烟气热回收装置10的热空气和太阳能空气集热器6的热空气合流送入辐射供暖部件9中，此时为开式循环，为保证压力平衡，加热完的空气通过辐射供暖部件9内部的自动控制风闸36送至室外。

如图2和图3所示，炕表面辐射热回收装置3包括炕表面辐射热回收装置入风口15、炕表面辐射热回收装置分气管16、炕表面辐射热回收装置出风口17、辐射吸收板18、螺栓孔a19、炕表面辐射热回收装置集气管20和玻璃盖板21。辐射吸收板18呈锯齿状折叠并焊接在炕表面辐射热回收装置分气管16和炕表面辐射热回收装置集气管20之间，中间折叠形成的通道是热空气流动的通道。通过螺栓孔a19将炕表面辐射热回收装置3安装吊顶上。炕表面辐射热回收装置出风口17连接到烟囱烟气热回收装置入风口22上，同时炕表面辐射热回收装置入风口15连接到辐射供暖部件出风口33上。

如图4所示，烟囱烟气热回收装置10包括烟囱烟气热回收装置入风口22、螺栓孔b23、折流板a24、热管循环泵25、烟囱烟气热回收装置出风口26和热管4。通过螺栓孔b23将烟囱烟气热回收装置10固定安装在吊顶上。折流板a24用于制造湍流加强空气与热管4的换热，通过焊接连接在烟囱烟气热回收装置10内部，。热管循环泵25安装固定在烟囱烟气热回收装置10内部，通过机械开关控制启停，热管循环泵25用于循环热管4中的不冻液的流动，热管4中的不冻液在烟囱内部分螺旋向下流动与烟气进行换热，后进入烟囱烟气热回收装置10与来自炕表面辐射热回收装置3的热空气进行换热。

如图5所示，太阳能空气集热器系统安装在屋檐处，包括太阳能空气集热器入风口27、太阳能空气集热器6、太阳能空气集热器出风口28、屋脊集气风管29、垂直分流风管30、自动控制三通阀8、空气温度传感器35。太阳能空气集热器6的两端设有太阳能空气集热器入风口27和太阳能空气集热器出风口28，屋脊集气风管29吊装在屋脊上，用于收集汇总多个太阳能空气集热器出风口28出来的热空气。垂直分流风管30通过焊接连接在屋脊集气风管29上。所述的太阳能空气集热器6内部集热板为轴流风机14和控制系统供电，太阳能空气集热器6内部形成空腔用于加热空气，空气温度传感器35安装在集热板上，当空气温度传感器35检测到的温度高于温度阈值最高值时自动控制三通阀8导通垂直分流风管30和热回收装置水平风管31，并且控制芯片打开自动控制风闸36，此时室外空气在太阳能空气集热器6中加热后和烟囱烟气热回收装置10中的热空气合流后通过轴流风机14送入辐射供暖部件9中，并在完成供暖后导出至室外。考虑到成本，控制芯片可以是单片机等有一定逻辑判断能力的芯片。当空气温度传感器35检测到的温度低于温度阈值最低值时自动控制三通阀8导通热回收装置水平风管31而关闭垂直分流风管30，并且控制芯片关闭自动控制风闸36，此时热空气在炕表面辐射热回收装置3、辐射供暖部件9、烟囱烟气热回收装置10中进行闭式循环。

如图6所示，辐射供暖部件9包括轴流风机14、折流板b32、辐射供暖部件出风口33、辐射供暖部件入风口34、自动控制风闸36。辐射供暖部件9嵌在间墙内部，安装高度为距地留有一定距离。轴流风机14安装在辐射供暖部件入风口34的上方，采用机械开关控制启停。折流板b32通过焊接连接在辐射供暖部件9内部，加强热空气在辐射供暖部件9中的换热。自动控制风闸36由控制芯片控制开启和关闭。

如图7所示，本发明的智能感知热回收太阳能供暖系统的热空气流动过程如下：

当在太阳辐射不足的阴天或者夜晚时，自动控制三通阀8关闭垂直分流风管30的通路，仅导通热回收装置水平风管31的通路，同时自动控制风闸36关闭，这样热空气仅能在炕表面辐射热回收装置3、烟囱烟气热回收装置10和辐射供暖部件9之间进行闭式循环。辐射供暖部件9内部的热空气在加热完辐射供暖部件9的辐射面后温度降低，从辐射供暖部件出风口33进入炕表面辐射热回收装置入风口15，经过炕表面辐射热回收装置分气管16分气后通过高温的辐射吸收板18间层后升温，之后通过炕表面辐射热回收装置集气管20收集热空气，通过相互连接的炕表面辐射热回收装置出风口17和烟囱烟气热回收装置入风口22送入烟囱烟气热回收装置10中。在烟囱烟气热回收装置10中，热空气经过热管4的加热后进一步升温，通过相互连接的烟囱烟气热回收装置出风口26和热回收装置水平风管31，经由导通的自动控制三通阀8和轴流风机14提供驱动力送入辐射供暖部件入风口34。至此，热空气完成了炕表面辐射热回收装置3、烟囱烟气热回收装置10和辐射供暖部件9之间的闭式循环。

当在太阳辐射充足的晴天时，自动控制三通阀8打开垂直分流风管30的通路和热回收装置水平风管31的通路，同时自动控制风闸36打开，这样热空气在炕表面辐射热回收装置3、烟囱烟气热回收装置10、太阳能空气集热器6和辐射供暖部件9之间进行开式循环。晴天时热空气在炕表面辐射热回收装置3、烟囱烟气热回收装置10和辐射供暖部件9之间的循环和阴天的情况一样，增加了从室外引入并加热的空气。太阳能空气集热器入风口27吸入室外空气，通过太阳能空气集热器6进行升温，升温后的热空气通过太阳能空气集热器出风口28、屋脊集气风管29和垂直分流风管30，经由导通的自动控制三通阀8和轴流风机14提供驱动力送入辐射供暖部件入风口34。同时为了保持辐射供暖部件内热空气的平衡，多余的热空气通过自动控制风闸36排出。至此，热空气完成了炕表面辐射热回收装置3、烟囱烟气热回收装置10、太阳能空气集热器6和辐射供暖部件9之间的开式循环。炕表面辐射热回收装置3和烟囱烟气热回收装置10不仅能够对火炕2的辐射热量和灶炕烟囱5的烟气热量进行回收，也可以对火墙11的辐射热量和火墙烟囱13的烟气热量进行回收，工作原理大致相同。

多个太阳能空气集热器6可以在屋顶并排安装，通过屋脊集气风管29汇集热空气，并通过垂直分流风管30对热空气进行分流。

本发明提出的智能感知热回收太阳能供暖系统可分为阴天模式和晴天模式，具体的运行模式技术方案如下：

(1)阴天模式

位于太阳能空气集热器6中的空气温度传感器35判断当集热器中空气温度低于40℃(不同地区有不同的温度阈值)时，通过控制芯片启动阴天模式。在阴天模式下，自动控制三通阀8导通热回收装置水平风管31关闭垂直分流风管30，并且控制芯片打开关闭控制风闸41。使得热空气仅在炕表面辐射热回收装置3、辐射供暖部件9、烟囱烟气热回收装置10中进行闭式循环，完成炕辐射热回收和烟囱烟气热回收两个热回收。

在炕辐射热回收中，灶台1用于炊事时会产生高温烟气，高温烟气通过烟道进入火炕2加热火炕2上表面和侧面满足室内采暖需求。火炕2上表面温度较高，大部分辐射热量通过屋顶辐射至屋顶，炕表面辐射热回收装置3位于火炕2正上方，大量的辐射热量透过炕表面辐射热回收装置3底面的玻璃盖板21，被其中的辐射吸收板18所吸收，使得辐射吸收板18温度升高，而辐射吸收板18采用折叠设计，用于将来自辐射供暖部件9中的空气分流后进行加热，加热完成的热空气经过炕表面辐射热回收装置集气管20合流后送入烟囱烟气热回收装置入风口22进行下一步烟囱烟气热回收。

在烟囱烟气热回收中，火炕2中的高温烟气会进入灶炕烟囱5中，在烟囱5中存在烟囱烟气热回收装置10的热管4，热管4中充满不冻液，并通过热管循环泵25循环，热管4中的不冻液在烟囱内部分螺旋向下流动与烟气进行换热，获得热量后进入烟囱烟气热回收装置10与来自炕表面辐射热回收装置3的热空气进行换热。来自炕表面辐射热回收装置3的热空气会经过折流板a24形成湍流，从而加强与热管4的换热，换热完成后通过烟囱烟气热回收装置出风口26，热回收装置水平风管31和自动控制三通阀8进入辐射供暖部件9中。

在辐射供暖部件9中热空气通过折流板b32形成湍流加强换热，提高与室内接触的壁面温度，从而完成辐射供暖部件9向室内完成辐射供暖的过程。

(2)晴天模式

位于太阳能空气集热器6中的空气温度传感器35判断当集热器中空气温度高于40℃(不同地区有不同的温度阈值)时，通过控制芯片启动晴天模式。在晴天模式下，自动控制三通阀8导通垂直分流风管30和热回收装置水平风管31，并且控制芯片打开自动控制风闸36。此时室外空气在太阳能空气集热器6中加热后和烟囱烟气热回收装置10中的热空气合流通过轴流风机14送入辐射供暖部件9中，并在并在完成供暖后导出至室外。完成炕辐射热回收和烟囱烟气热回收两个热回收和太阳能空气集热一个热利用。

炕辐射热回收和烟囱烟气热回收两个热回收和阴天模式下的工况相同。

在太阳能空气集热热利用中，在轴流风机14的驱动下，太阳能空气集热器入风口27形成负压，吸入室外空气，进入太阳能空气集热器6的空腔中，在空腔中集热板或光伏发电板吸收太阳辐射而温度升高，从而加热空腔中的空气，加热完成的空气从31和屋脊集气风管29汇集在一起，通过垂直分流风管30和自动控制三通阀8与热回收装置水平风管31的热空气合流，一起送入辐射供暖部件9中。

在辐射供暖部件9中，热空气通过折流板b32形成湍流加强换热，提高与室内接触的壁面温度，并为了保持辐射供暖部件9中气压平衡，通过自动控制风闸36使多余的空气流出至室外。

本发明针对北方农宅冬季被动式热回收太阳能采暖的问题，提出以下解决方式：

(1)开发了炕表面辐射热回收装置，可以有效回收高温炕表面的辐射热量，减少能量的损失；

(2)开发了烟囱烟气热回收装置，可以有效回收烟囱中废弃的烟气热量，提高了能量的利用率；

(3)通过太阳能空气集热器系统综合利用太阳辐射能，并结合炕表面辐射热回收和烟囱烟气热回收，自动调整工况，优化了能量的收集储存和传输；

(4)开发了辐射供暖部件，可以有效的将智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统收集到的热量通过辐射供暖的方式送至室内，提高了采暖效果。

Claims (8)

1.一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统包括炕表面辐射热回收装置（3）、烟囱烟气热回收装置（10）、辐射供暖部件（9）、和太阳能空气集热器系统，可应用于火炕（2）系统或者火墙（11）系统中；

所述的炕表面辐射热回收装置（3）吊装在房屋吊顶上，位于火炕（2）或者火墙（11）正上方；所述的炕表面辐射热回收装置（3）包括炕表面辐射热回收装置入风口（15）、炕表面辐射热回收装置分气管（16）、炕表面辐射热回收装置出风口（17）、辐射吸收板（18）、螺栓孔a（19）、炕表面辐射热回收装置集气管（20）和玻璃盖板（21）；所述的炕表面辐射热回收装置分气管（16）和炕表面辐射热回收装置集气管（20）平行布置，所述的辐射吸收板（18）呈锯齿状折叠并焊接在炕表面辐射热回收装置分气管（16）和炕表面辐射热回收装置集气管（20）之间，中间折叠形成的通道作为热空气流动的通道；所述的炕表面辐射热回收装置分气管（16）和炕表面辐射热回收装置集气管（20）的上表面设有多个螺栓孔a（19），通过螺栓孔a（19）和螺栓孔b（23）进行螺栓连接使炕表面辐射热回收装置（3）和烟囱烟气热回收装置（10）连接在一起；所述的炕表面辐射热回收装置入风口（15）和炕表面辐射热回收装置出风口（17）分为位于炕表面辐射热回收装置分气管（16）和炕表面辐射热回收装置集气管（20）的端部，且炕表面辐射热回收装置入风口（15）和炕表面辐射热回收装置出风口（17）成对角布置；炕表面辐射热回收装置出风口（17）与烟囱烟气热回收装置入风口（22）连接，炕表面辐射热回收装置入风口（15）与辐射供暖部件出风口（33）连接；所述的玻璃盖板（21）安装在炕表面辐射热回收装置分气管（16）和炕表面辐射热回收装置集气管（20）之间，位于辐射吸收板（18）下方，使炕表面辐射热回收装置（3）内部形成空腔，用于热空气的热传递；

所述的烟囱烟气热回收装置（10）安装在房屋吊顶上，与炕表面辐射热回收装置（3）并列布置，烟囱烟气热回收装置（10）包括外部框架结构、烟囱烟气热回收装置入风口（22）、螺栓孔b（23）、折流板a（24）、热管循环泵（25）、烟囱烟气热回收装置出风口（26）和热管（4）；所述的烟囱烟气热回收装置入风口（22）和烟囱烟气热回收装置出风口（26）设置在外部框架结构同一侧的两端；所述的折流板a（24）有多个，对称交替焊接固定在外部框架结构中，将外部框架结构的内部结构划分为S形通道；所述的热管（4），一部分沿S形通道布置，另一部分位于烟囱烟气热回收装置（10）的外部，并位于灶炕烟囱（5）或火墙烟囱（13）内，折流板a（24）用于制造湍流加强空气与热管（4）的换热；所述的热管循环泵（25）安装在外部框架结构内，与热管（4）连接，用于循环热管（4）中的不冻液的流动，通过机械开关控制启停，热管（4）中的不冻液在烟囱内部分螺旋向下流动与烟气进行换热，然后进入烟囱烟气热回收装置（10）与来自炕表面辐射热回收装置（3）的热空气进行换热；外部框架结构上设有多个螺栓孔b（23），通过螺栓孔a（19）和螺栓孔b（23）进行螺栓连接将烟囱烟气热回收装置（10）固定在炕表面辐射热回收装置（3）上；

所述的辐射供暖部件（9）嵌在间墙内部，包括辐射供暖部件框架结构、轴流风机（14）、折流板b（32）、辐射供暖部件出风口（33）、辐射供暖部件入风口（34）和自动控制风闸（36）；所述的辐射供暖部件框架结构内部形成空腔，多个折流板b（32）对称交替焊接固定在辐射供暖部件框架结构中，将辐射供暖部件框架结构的内部结构划分为S形通道，折流板b（32）加强热空气在辐射供暖部件（9）中的换热；所述的辐射供暖部件出风口（33）和辐射供暖部件入风口（34）分别设置在辐射供暖部件框架结构两侧的顶部；所述的轴流风机（14）安装在辐射供暖部件入风口（34）的上方，采用机械开关控制启停；所述的自动控制风闸（36）安装在辐射供暖部件框架结构底部的一侧，与辐射供暖部件出风口（33）位于同一侧，且自动控制风闸（36）与辐射供暖部件框架结构内部空腔连通；

所述的太阳能空气集热器系统位于室外，安装在屋檐处，包括太阳能空气集热器入风口（27）、太阳能空气集热器（6）、太阳能空气集热器出风口（28）、屋脊集气风管（29）、垂直分流风管（30）、自动控制三通阀（8）、热回收装置水平风管（31）和空气温度传感器（35）；所述的太阳能空气集热器（6）设置单个或多个，均安装在屋檐上，内部形成空腔用于加热空气，每个太阳能空气集热器（6）的两侧分别与太阳能空气集热器入风口（27）和太阳能空气集热器出风口（28）连通，太阳能空气集热器入风口（27）用于吸入室外空气；所述的屋脊集气风管（29）安装在屋脊上，与太阳能空气集热器出风口（28）连通，用于收集汇总多个太阳能空气集热器出风口（28）出来的热空气；所述的垂直分流风管（30）竖直布置，一端与屋脊集气风管（29）连通，另一端连接有自动控制三通阀（8），自动控制三通阀（8）的另外两端分别与热回收装置水平风管（31）和辐射供暖部件入风口（34）连通，热回收装置水平风管（31）与烟囱烟气热回收装置出风口（26）连通；所述的太阳能空气集热器（6）内部集热板为轴流风机（14）和控制系统供电，太阳能空气集热器（6）内部形成空腔用于加热空气，空气温度传感器（35）安装在集热板上，当空气温度传感器（35）检测到的温度高于设定的温度阈值最高值时，自动控制三通阀（8）导通垂直分流风管（30）和热回收装置水平风管（31），并且控制芯片打开自动控制风闸（36），室外空气在太阳能空气集热器（6）中加热后与烟囱烟气热回收装置（10）中的热空气合流，然后通过轴流风机（14）送入辐射供暖部件（9）中，并在完成供暖后通过辐射供暖部件出风口（33）导出至室外；当空气温度传感器（35）检测到的温度低于设定的温度阈值最低值时，自动控制三通阀（8）导通热回收装置水平风管（31）而关闭垂直分流风管（30），并且控制芯片关闭自动控制风闸（36），热空气在炕表面辐射热回收装置（3）、辐射供暖部件（9）、烟囱烟气热回收装置（10）中进行闭式循环。

2.根据权利要求1所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的炕表面辐射热回收装置（3）和烟囱烟气热回收装置（10）整体采用钢板，外部采用岩棉板进行保温；所述的辐射供暖部件（9）整体采用钢板制成；所述的太阳能空气集热器（6）表面是玻璃盖板，四周为钢板，所述的太阳能空气集热器（6）内部集热板为黑铬铝合金或光伏发电板；所述的屋脊集气风管（29）由钢板组成。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的辐射吸收板（18）在朝向炕表面的一侧采用黑漆涂层或者FeMuCuOx涂层；所述的循环热管（4）中的不冻液为乙二醇。

4.根据权利要求1或2所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的太阳能空气集热器入风口（27），在其与室外接触部分设置防尘网防虫网过滤设备。

5.根据权利要求3所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的太阳能空气集热器入风口（27），在其与室外接触部分设置防尘网防虫网过滤设备。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的灶炕烟囱（5）的顶部设有风帽（37），风帽（37）为不锈钢材质。

7.根据权利要求3所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的灶炕烟囱（5）的顶部设有风帽（37），风帽（37）为不锈钢材质。

8.根据权利要求4所述的一种智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统，其特征在于，所述的灶炕烟囱（5）的顶部设有风帽（37），风帽（37）为不锈钢材质。