CN112815376A - 一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统及运行方法 - Google Patents
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Abstract
一种对流‑辐射组合式太阳能热风地板采暖系统及运行方法,包括太阳能集热系统、蓄热地板采暖系统、直接送风采暖系统和控制系统;所述太阳能集热系统包括太阳能热风集热器,所述的蓄热地板采暖系统包括设置在蓄热地板的风盘管;所述直接送风系统包括电加热器和送风口;太阳能热风集热器的高温热风通过总送风管道进入卧室的风盘管换热,换热后的中温热风送入直接送风系统通过送风口进入客厅;客厅回风通过回风口进入回风管道,向太阳能热风集热器供风;所述控制系统用于综合调整系统中各个部分的温度,采用自动控制方式或者手动控制方式;本发明解决传统太阳能热风系统效率低、直接送风系统送风温度波动大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热利用及分时分区采暖技术领域,特别涉及一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统及运行方法。
背景技术
近年来,太阳能热风系统具有耐冻耐高温、系统稳定性强、维护成本低等优势,逐渐成为人们关注的焦点。传统太阳能热风系统收集太阳能以加热空气,高温热空气经过气-水换热器加热蓄热水箱的循环水,满足室内热需求。受气-水换热器效率限制,太阳能热风系统效率偏低,限制了太阳能热风系统的推广应用,太阳能热风直供是提高太阳能热风系统效率的有效手段。
但太阳能热风直接送风系统受太阳辐射影响,其出风温度不稳定,导致昼间室内温度波动较大;且无蓄热系统,其夜间热舒适性难以保证。考虑到村镇居民冬季室内活动具有明显的规律:昼间以客厅活动状态为主、夜间以卧室睡眠状态为主。若能利用建筑围护结构蓄放热,分别满足客厅昼间热需求和卧室夜间热需求,则能有效实现平拟送风温度波动性、降低太阳能系统初投资的双重目的。
因此,开发新型太阳能热风供暖系统,实现围护结构蓄放热和室内分时分区差异化供暖,是实现村镇太阳能热风供暖系统推广利用的有效手段。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统及运行方法,以解决传统太阳能热风系统效率低、直接送风系统送风温度波动大的问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,包括太阳能集热系统、蓄热地板采暖系统、直接送风采暖系统和控制系统;
所述太阳能集热系统包括太阳能热风集热器1,太阳能热风集热器1昼间接收太阳辐射进行集热,对其内部的空气进行加热;
所述的蓄热地板采暖系统包括设置在蓄热地板的风盘管6;
所述直接送风系统包括电加热器5和送风口3;太阳能热风集热器1的高温热风通过总送风管道8进入卧室10的风盘管6换热,换热后的中温热风送入直接送风系统通过送风口3进入客厅11;客厅11回风通过回风口4进入回风管道9,向太阳能热风集热器1供风;
所述控制系统用于综合调整系统中各个部分的温度,采用自动控制方式或者手动控制方式;
所述地板采暖系统位于卧室10,所述直接送风采暖系统位于客厅11。
所述直接送风系统包括直接送风盘管15,所述控制系统包括控制器14、第一温度传感器12-1、第二温度传感器12-2、集热器5、风机7、电磁阀13;控制器14、第一温度传感器12-1、集热器5依次置于直接送风盘管15上;风机7、电磁阀13在回风管9上;第二温度传感器12-2置于客厅11室内壁面上。
所述电加热器5上连接直接送风管道15,所述的直接送风管道15采用不锈钢管,干管管径为100mm。
所述的直接送风管15包裹有10mm厚岩棉保温层。
所述的风盘管6和直接送风管道15串联连接。
所述的风盘管6的干管管径为100mm,支管管径为60mm,风盘管6铺设间距50~100mm。
所述的风盘管6采用不锈钢管,设置在地面的填充层内,地面的填充层为100mm厚度的现浇混凝土,地面的绝热层为50mm厚度的双面复合铝箔的聚氨酯板。
所述的送风口3位于客厅11下侧,回风口4位于客厅11上侧。
所述的卧室10的地板采暖系统和客厅11的直接送风采暖系统昼夜交替运行。
所述卧室10的风盘管6成直线型并联连接方式。
一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统的运行方法,包括以下步骤;风机7控制着太阳能热风系统启闭,风机7由控制器14控制;
当昼间客厅11使用时间段,风机7开启;当集热器1送风温度较低时,蓄热地板2可以对送风进行加热,再送入客厅11;当温度传感器12-1检测到的送风温度仍然不足时,启动电加热器5;当集热器1送风温度较高时,蓄热地板2可以平拟送风温度,将多余的热量存储起来,再送入客厅11;
当夜间卧室10使用时间段时,风机7关闭,蓄热地板2向卧室10放热,维持卧室10夜间热环境。
所述控制器14控制风机7启闭,当到达客厅11使用的设定时间段,控制器14发出信号,打开风机7,反之则关闭风机7;
当第一温度传感器12-1采集到的送风温度低于直接送风系统阈值,控制器14发出控制信号开启加热器5,反之则关闭加热器5;当第二温度传感器12-2采集到的温度低于客厅11室内设定的阈值,控制器14发出控制信号增加电磁阀13的开启量,反之则减小开启量。
本发明的有益效果:
1、提高了太阳能热风采暖系统效率:本发明省略了太阳能热风采暖系统的一次换热过程,即气-水换热过程,太阳能集热器高温热风直接进入室内,实现了热量最大化利用。
2、卧室地板既充当热量供给单元,又充当热量储存单元。当昼间太阳辐射量充足时,其多余热量可储存在卧室地板;而昼间热量不足时,地板可加热热风然后送入客厅,从而实现了热量的高效利用,减少昼间辅助热源的使用量。
3、提高了太阳能直接送风系统的稳定性:利用围护结构蓄放热,平拟了送风温度的波动,使室内温度更为平缓,热舒适性更强。
4、降低了太阳能集热系统容量:依据室内差异化热需求,昼间以客厅热需求为主,夜间也卧室热需求为主,所需供给热量相比连续供暖得到显著降低,从而太阳能集热系统容量更小。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明地板盘管与直接送风系统连接示意图。
图3是本发明的卧室地板盘管及客厅地板施工做法示意图。
图4是本发明的风口与管道的连接示意图。
图中标号代表:1—太阳能热风集热器,2—蓄热地板,3—送风口,4—回风口,5—加热器,6—风盘管,7—风机,8—总送风管道,9—回风管道,10—卧室,11—客厅,12—温度传感器,13—电磁阀,14—控制器,15—直接送风管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明提供了一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,包括太阳能集热系统、蓄热地板采暖系统、直接送风采暖系统和控制系统;
本发明的技术思路是,利用村镇不同功能房间的昼夜差异化热需求,结合太阳能热风系统耐冻耐高温的特性,形成卧室10地板采暖系统昼间蓄热夜间采暖而客厅11直接送风系统昼间采暖夜间停暖的采暖模式,昼间太阳能集热器1加热内部空气,空气通过总送风管道8进入卧室风盘管6与蓄热地板2换热,换热后的空气通过送风口3送入客厅11,室内回风进入回风口4,通过回风管道9进入集热器1,完成昼间整个系统循环;夜间风机7关闭,蓄热地板2向卧室10放热,达到夜间卧室10供暖目的。
所述的太阳能集热系统包括太阳能热风集热器1,太阳能热风集热器可采用市售的各种热风集热器。太阳能热风集热器1昼间接收太阳辐射进行集热,对其内部的循环空气进行加热。
所述的地板采暖系统包括设置在卧室10的地板内的风盘管6,直接送风系统包括设置在客厅11地板内的直接送风管道15及下侧的送风口3,回风系统包括设置在客厅11上侧的回风口4。如图2所示,卧室10的风盘管6与客厅11的直接送风系统串联连接,这种串联连接方式能够利用卧室平拟风温波动,有效减缓客厅送风系统的风温波动;卧室10的风盘管6成直线型并联连接方式,这种连接方式能够保证地板各部分热量分布均匀。
所述的回风管9上安装有风机7;客厅11的直接送风管道15上安装有电加热器5和温度传感器12-1。
风机7控制着太阳能热风系统启闭,风机7由控制器14控制;当昼间客厅11使用时间段,风机7开启;当集热器1送风温度较低时,蓄热地板2可以对送风进行加热,再送入客厅11;当温度传感器12-1检测到的送风温度仍然不足时,启动电加热器5;当集热器1送风温度较高时,蓄热地板2可以平拟送风温度,将多余的热量存储起来,再送入客厅11;当夜间卧室10使用时间段时,风机7关闭,蓄热地板2向卧室10放热,维持卧室10夜间热环境。
所述控制系统包括控制器14、第一温度传感器12-1、第二温度传感器12-2、集热器5、风机7、电磁阀13;控制器14、第一温度传感器12-1、集热器5依次置于直接送风盘管15上;风机7、电磁阀13在回风管9上;第二温度传感12-2器置于客厅11室内壁面上。
当第一温度传感器12-1采集到的送风温度低于直接送风系统阈值,控制器14发出控制信号开启加热器5,反之则关闭加热器5;
当第二温度传感器12-2采集到的温度低于客厅11室内设定的阈值,控制器14发出控制信号增加电磁阀13的开启量,反之则减小开启量。
结合图1,客厅11直接送风系统入口处通过第一温度传感器12-1采集温度信息,客厅11空间内通过第二温度传感器12-2采集温度信息,接收的温度信息分别为a和b。
控制器14可以依据室内昼夜差异化热需求来设定系统分时分区运行模式,以控制太阳能集热系统运行时间从而实现蓄热地板、直接送风系统各自的运行目的(系统运行时间为8:00-22:00)。
结合图3所示,与本方案的系统配套,本方案中的地面结构,由下至上依次为:支撑层、防潮层、绝热层、保护层、钢丝网、填充层和装饰层;与地面相连接的墙面上设置有抹灰层与踢脚板。
所述的卧室10地面的结构,由下至上依次为:支撑层、防潮层、绝热层、保护层、钢丝网、填充层、找平层和装饰层;与地面相接的墙面上设置有抹灰层与脚踢板。
所述的客厅11地面的结构,由下至上依次为:支撑层、防潮层、绝热层、填充层、找平层和装饰层;与地面相接的墙面上设置有抹灰层与脚踢板。
结合图2图3,卧室10的蓄热地板风盘管6采用并联方式敷设在地板内,风盘管间距为50~100mm,干管管径为100mm,支管管径为60mm。由于村镇建筑多为单层建筑,地面与土壤直接接触,支撑层上需先制作10mm防潮层;绝热层为50mm厚度的双面复合铝箔的聚氨酯板;保护层避免绝热层上部施工水分破坏绝热层功能构造,制作1mm铝箔保护层;采用低碳钢丝网用于固定不锈钢管的基盘,并用扎带绑定;地面的填充层厚度为100mm厚度现浇混凝土,施工浇捣时,压实抹平即可;制作5mm厚的水泥砂浆找平,方便铺设地板装饰层。地面墙体边界同样需设置防潮层和保温层,对于设置踢脚板的墙体,边界可不设置密封膏。
结合图3,客厅地面的结构,从下网上依次为:支撑层、防潮层、绝热层、填充层和装饰层;与地面相连接的墙面上设置有抹灰层与踢脚板。
直接送风管道15安装在靠近墙体的一侧,只需要对管道附近局部区域敷设保护层和钢丝网,做法同卧室地面。
结合图2,客厅11的直接送风管道15与卧室10的风盘管6串联连接,干管管径为100mm,管外包裹有10mm厚岩棉保温层。
结合图4,送风口3采用200mm×100mm百叶送风口,回风口4采用300mm×150mm百叶回风口;风口与风管采用软管连接。
Claims (10)
1.一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,包括太阳能集热系统、蓄热地板采暖系统、直接送风采暖系统和控制系统;
所述太阳能集热系统包括太阳能热风集热器(1),太阳能热风集热器(1)昼间接收太阳辐射进行集热,对其内部的空气进行加热;
所述的蓄热地板采暖系统包括设置在蓄热地板的风盘管(6);
所述直接送风系统包括电加热器(5)和送风口(3);太阳能热风集热器1的高温热风通过总送风管道(8)进入卧室(10)的风盘管(6)换热,换热后的中温热风送入直接送风系统通过送风口(3)进入客厅(11);客厅11回风通过回风口(4)进入回风管道(9),向太阳能热风集热器(1)供风;
所述控制系统用于综合调整系统中各个部分的温度,采用自动控制方式或者手动控制方式;
所述地板采暖系统位于卧室(10),所述直接送风采暖系统位于客厅(11)。
2.根据权利要求1所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述直接送风系统包括直接送风盘管(15),所述控制系统包括控制器(14)、第一温度传感器(12-1)、第二温度传感器(12-2)、集热器(5)、风机(7)、电磁阀(13);控制器(14)、第一温度传感器(12-1)、集热器(5)依次置于直接送风盘管(15)上;风机(7)、电磁阀(13)在回风管(9)上;第二温度传感器(12-2)置于客厅(11)室内壁面上。
3.根据权利要求2所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述电加热器(5)上连接直接送风管道(15),所述的直接送风管道(15)采用不锈钢管,干管管径为100mm。
4.根据权利要求2所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述的直接送风管(15)包裹有10mm厚岩棉保温层。
5.根据权利要求2所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述的风盘管(6)和直接送风管道(15)串联连接。
6.根据权利要求2所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述的风盘管(6)的干管管径为100mm,支管管径为60mm,风盘管6铺设间距50~100mm;
所述的风盘管(6)采用不锈钢管,设置在地面的填充层内,地面的填充层为100mm厚度的现浇混凝土,地面的绝热层为50mm厚度的双面复合铝箔的聚氨酯板。
7.根据权利要求1所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述的送风口(3)位于客厅(11)下侧,回风口(4)位于客厅(11)上侧。
8.根据权利要求1所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统,其特征在于,所述的卧室(10)的地板采暖系统和客厅(11)的直接送风采暖系统昼夜交替运行;
所述卧室(10)的风盘管(6)成直线型并联连接方式。
9.根据权利要求1所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统的运行方法,其特征在于,包括以下步骤;风机(7)控制着太阳能热风系统启闭,风机(7)由控制器(14)控制;
当昼间客厅(11)使用时间段,风机(7)开启;当集热器(1)送风温度较低时,蓄热地板(2)可以对送风进行加热,再送入客厅(11);当温度传感器(12-1)检测到的送风温度仍然不足时,启动电加热器(5);当集热器(1)送风温度较高时,蓄热地板(2)可以平拟送风温度,将多余的热量存储起来,再送入客厅(11);
当夜间卧室(10)使用时间段时,风机(7)关闭,蓄热地板(2)向卧室(10)放热,维持卧室(10)夜间热环境。
10.根据权利要求9所述的一种对流-辐射组合式太阳能热风地板采暖系统的运行方法,其特征在于,所述控制器(14)控制风机(7)启闭,当到达客厅(11)使用的设定时间段,控制器(14)发出信号,打开风机(7),反之则关闭风机(7);
当第一温度传感器(12-1)采集到的送风温度低于直接送风系统阈值,控制器(14)发出控制信号开启加热器(5),反之则关闭加热器(5);当第二温度传感器(12-2)采集到的温度低于客厅(11)室内设定的阈值,控制器(14)发出控制信号增加电磁阀(13)的开启量,反之则减小开启量。
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