CN116293882A - 室内温度调节系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于环保建筑领域，提供了一种室内温度调节系统，包括：反射结构，用于反射太阳光线；供暖结构，包括集热件、储热件，以及连通集热件和储热件的循环供暖管道；控制结构，包括用于感测住宅内部温度的温度传感器、用于感测太照度的照度传感器，以及控制器，控制器和温度传感器、照度传感器电连接并控制室内温度调节系统进入升温模式、集热模式或保温模式。本申请提供的室内温度调节系统，利用太阳光线的热量，为住宅增温保暖。

Description

室内温度调节系统

技术领域

本申请属于环保建筑领域，尤其涉及一种室内温度调节系统。

背景技术

随着人民生活水平的提高，供暖的需求愈发旺盛。在北方和西藏等地区，主要采用空调、电热炉或火炉的方式取暖，住宅供暖消耗的能源占有很大的比重，部分供暖方式能效低且对环境的危害大。因此，研究适应当地气候条件和发展要求的科学供暖方式，促进供暖清洁低碳、经济高效发展，是实现碳达峰、碳中和的必然要求。在这些地区，冬季由于天气晴朗，太阳辐照强烈，太阳能资源丰富。太阳能发电供暖虽低碳环保，但光电转化效率为20%左右，而电能进一步转化为热能的过程又存在热能损失，最终，能够为住宅供暖的热效率仅为17%左右。若将太阳能直接转化为热能，转化效率可达40%左右，光热利用率提高的同时，能量转化过程中无任何污染，节能环保，一定程度上避免产生过多的温室气体排放。

发明内容

本申请的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种室内温度调节系统，其旨在利用太阳光线对住宅进行供暖和保暖，降低住宅供暖消耗的能源。

一种室内温度调节系统，适用于住宅，包括：

反射结构，用于反射太阳光线；

供暖结构，包括集热件、储热件，以及连通所述集热件和储热件的循环供暖管道；

控制结构，包括用于感测住宅内部温度的温度传感器、用于感测太照度的照度传感器，以及控制器，所述控制器和所述温度传感器、照度传感器电连接并控制所述室内温度调节系统进入升温模式、集热模式或保温模式，在太阳的照度大于第一阈值时，所述室内温度调节系统进入所述升温模式，所述反射结构将太阳光线反射至所述集热件处，所述集热件吸收太阳光线的热量并通过所述循环供暖管道将热量传递至住宅内；在住宅内的温度达到第二阈值时，所述室内温度调节系统进入所述集热模式，所述反射结构将太阳光线反射至所述储热件，所述储热件能够通过相变存储热量；在所述太阳的照度小于第三阈值或室内温度小于第四阈值时，所述室内温度调节系统进入所述保温模式，所述储热件通过所述循环供暖管道将热量传递至住宅内。

可选的，所述反射结构包括反射镜、驱动器和用于测试太阳光线入射角度的角度检测器，所述驱动器能够根据太阳光线入射角度调整所述反射镜的角度，以将太阳光线反射至所述集热件或储热件。

可选的，所述角度探测器包括十字光阑、接收屏、相机和计算器，所述十字光阑允许部分太阳光线穿过而在所述接收屏上呈现一个十字图像，所述相机获取所述十字图像的位置，所述计算器获取所述十字图像的中心点像素坐标并计算太阳光线的入射角度。

可选的，所述驱动器为电机，所述反射结构还包括用于给所述驱动器供电的太阳能电池。

可选的，所述集热件和所述储热件设于住宅外墙，并与所述反射结构相对设置。

可选的，所述集热件和所述储热件固定连接，在住宅内的温度达到第二阈值时，所述集热件和所述储热件能够相对所述反射结构移动，而使太阳光线的接收对象从所述集热件变成所述储热件。

可选的，在住宅内的温度达到第二阈值时，所述集热件和所述储热件水平移动，而使太阳光线的接收对象从所述集热件变成所述储热件。

可选的，所述反射镜为抛物面反射镜，且能将太阳光线聚焦到所述集热件或所述储热件处。

可选的，在所述室内调节系统处于所述升温模式时，所述集热件位于所述反射镜的焦点处。

可选的，所述集热件、储热件与所述循环供暖管道通过可伸缩软管相连。

本申请提供的室内温度调节系统，利用太阳热为住宅供暖，解决住宅的供暖需求问题，能够直接或间接地降低碳排放量，以达到低碳环保的目的；实现智能隔热，减少太阳光照度不足时室内热量的发散。引入相变储热结构，使多余的太阳能能够得到存储，在太阳光照度不足时依然能为房间供暖，在时间上进行调度，尽可能地利用更多的太阳能量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的室内温度调节系统的示意图；

图2是本申请实施例中反射镜将太阳光线反射至集热件的示意图；

图3是本申请实施例中角度检测器的作业示意图；

图4是图3结构的另一角度示意图；

图5是本申请实施例中控制结构的控制示意图。

附图标号说明：

1、照度传感器；2、反射镜；3、温度传感器；4、太阳能电池；5、角度检测器；6、控制器； 7、循环供暖管道；8、集热件；9、储热件； 10、住宅； 101、十字光阑；502、十字图像；503、相机。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参照图1至图5，现对本申请提供的室内温度调节系统进行示例性说明。室内温度调节系统适用于住宅 10，包括反射结构、供暖结构和控制结构。

反射结构用于反射太阳光线。

供暖结构包括集热件8、储热件9，以及连通集热件8和储热件9的循环供暖管道7；

控制结构包括用于感测住宅 10内部温度的温度传感器3、设于反射结构处并用于感测太照度的照度传感器1，以及控制器6，控制器6和温度传感器3、照度传感器1电连接并控制室内温度调节系统进入升温模式、集热模式或保温模式；

在太阳的照度大于第一阈值时，所述室内温度调节系统进入所述升温模式，所述反射结构将太阳光线反射至所述集热件8处，所述集热件8吸收太阳光线的热量并通过所述循环供暖管道7将热量传递至住宅 10内；在住宅 10内的温度达到第二阈值时，所述室内温度调节系统进入所述集热模式，所述反射结构将太阳光线反射至所述储热件9，所述储热件9能够通过相变存储热量；在所述太阳的照度小于第三阈值或室内温度小于第四阈值时，所述室内温度调节系统进入所述保温模式，所述储热件9通过所述循环供暖管道7将热量传递至住宅 10内。

本实施例中，集热件8和储热件9设于住宅 10外墙，集热件8和储热件9的热量能够通过循环供暖管道7输送至住宅 10内。反射镜2设于住宅 10外，并与集热件8、储热件9相对设置。反射镜2将太阳光线反射至集热件8或储热件9处。在其它实施例中，集热件8和储热件9也可以设于住宅 10内，通过在住宅 10墙体开设隔热保温窗的方式，使得反射镜2反射的光线能够射入住宅 10内的集热件8或储热件9处。

本实施例中，温度传感器3为温度计，包括按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。本实施例中的温度传感器3为现有的温度计，只要其能够测量室内温度并将温度信息发送至控制器6即可。

本实施例中，照度传感器1为现有的照度传感器，其将太阳光线的光信号转换成电信号，并将该电信号输送至控制器6。

本实施例提供的室内温度调节系统，利用太阳光线的热量，将太阳光线通过反射镜2反射至集热件8或储热件9处，并通过循环供暖管道7为住宅 10增温保暖。

本实施例中，储热件9内置有相变材料，相变材料能够温度不变的情况下而改变物质状态（固相、液相和气相）并能提供潜热。相变材料的分类主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。其中，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物。

本实施例中，集热件8、储热件9和循环供暖管道7连通，一般而言，介质在集热件8或储热件9处通过热交换获得热量，通过循环供暖管道7与室内的空气进行热交换而释放热量，再回流至集热件8和储热件9，循环反复而实现对住宅内部的供暖。集热件8、储热件9和循环供暖管道7都可采用现有的设计，在此不做限定。

结合自然规律，太阳光线的热量从清晨到傍晚经历渐升到最高点再渐降的过程，本实施例提供的室内温度调节系统，根据太阳光线热量规律设定了升温模式、集热模式和保温模式。具体的，太阳升起，其在反射结构处的照度达到第一阈值（比如80klux）后，室内温度调节系统进入升温模式，太阳光线能够经反射镜2反射至集热件8处，集热件8吸收太阳光线的热量并通过循环供暖管道7将热量传递至住宅 10内，实现住宅 10的升温。经过一段时间的升温后（上午晚些时候），住宅 10内的温度达到第二阈值（比如20°C），此时，室内温度调节系统进入集热模式。该模式下，反射结构将接受的太阳光线部分反射至储热件9处。储热件9将太阳光线的热量通过材料吸热相变的方式储存起来。在接近傍晚时分，太阳的照度小于第三阈值（比如80klux）或室内温度小于第四阈值（比如18°C）时，室内温度调节系统进入保温模式，储热件9通过相变的方式将储存的热量释放并通过循环供暖管道7传递至住宅 10而实现住宅 10的保温。

可以理解，第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值为预设的数值，本领域技术人员可以根据不同地区光照和气温情况进行具体设定，在此不做限定。

综上，本实施例提供的室内温度调节系统，利用太阳热为住宅 10供暖，解决住宅10的供暖需求问题，能够直接或间接地降低碳排放量，以达到低碳环保的目的；实现智能隔热，减少太阳光照度不足时室内热量的发散。引入相变储热结构，使多余的太阳能能够得到存储，在太阳光照度不足时依然能为房间供暖，在时间上进行调度，尽可能地利用更多的太阳能量。

在本申请另一实施例中，所述反射结构包括反射镜2、驱动器和用于测试太阳光线入射角度的角度检测器5，所述驱动器能够根据太阳光线入射角度调整所述反射镜2的角度，以将太阳光线反射至所述集热件8或储热件9。

在太阳其升起至降落的过程中，太阳光线在反射结构的入射角度处于实时变化状态，将反射镜2设为可调整角度设置，通过反射镜2的角度调整以实时将太阳光线反射至集热件8或储热件9，能够有效提高太阳热的利用率。

反射结构包括垂直于地面的载板，反射镜2、驱动器和角度检测器5均设于载板上。

在本申请另一实施例中，请结合图3和图4，所述角度探测器包括十字光阑 101、接收屏、相机503和计算器，所述十字光阑 101允许部分太阳光线穿过而在所述接收屏上呈现一个十字图像502，所述相机503获取所述十字图像502的位置，所述计算器获取所述十字图像502的中心点像素坐标并计算太阳光线的入射角度。

十字光阑 101和接收屏前后设置，将接收屏所在的平面定义为XY平面，X代表左右方向，Y代表竖直方向，Z代表前后方向，XY平面中心坐标和十字光栅的中心同轴，十字光阑101和接收屏的距离的a，则入射角度θ计算公式为：

θx=arctan(x/a)

θy=arctan(y/a)

为了使反射镜2聚集更多的太阳光线的热量，反射镜2转动的角度α为：

αx=1/2 θx

αy=1/2 θy

在本申请另一实施例中，所述集热件8和所述储热件9固定连接，在住宅 10内的温度达到第二阈值时，所述集热件8和所述储热件9能够相对所述反射结构移动，而使太阳光线的接收对象从所述集热件8变成所述储热件9。

集热件8和储热件9固定连接作为一个整体能够移动，在升温模式和集热模式之间的转换时，反射结构不动，通过集热件8和储热件9的移动实现太阳光线接收对象的转移。

在其它实施例中，集热件8和储热件9不动，而通过反射镜2的移动实现太阳光线接收对象的转移。

本实施例中，所述反射镜2为抛物面反射镜，能将太阳光线聚焦到所述集热件8或所述储热件9处。采用抛物面反射镜，能够对平行太阳光线进行汇集聚焦于焦点处，达到热量集中效果。

本实施例中，在住宅 10内的温度达到第二阈值时，所述集热件8和所述储热件9水平移动，而使所述反射结构的焦点从所述集热件8处转移至所述储热件9处。换言之，在住宅10内的温度达到第二阈值时，所述集热件8和所述储热件9能够相对所述反射结构移动，而使太阳光线的聚焦对象从所述集热件8变成所述储热件9。

结合前面方向定义，集热件8和储热件9左右布置，在升温模式和集热模式之间的转换时，集热件8和储热件9通过左右移动而使反射镜2的焦点在集热件8和储热件9之间转换。该设置能够简化结构设计。

本实施例中，在所述室内调节系统处于所述升温模式时，所述集热件8位于所述反射镜2的焦点处。反射镜2将太阳光线反射并聚焦于集热件8处。在室内调节系统处于所述集热模式时，储热件9位于反射镜2的焦点处。

需要说明的是，在室内调节系统处于所述升温模式或处于集热模式的期间，集热件8和储热件9的位置固定，通过反射镜2的转动，确保太阳光线聚焦到集热件8或储热件9处。而从所述升温模式到集热模式的转换的期间，反射镜2不动，集热件8和储热件9作为一个整体通过左右移动实现太阳光线聚焦对象的变化。

本实施例中，所述集热件8、储热件9作为一个整体能够相对住宅 10移动，为确保其与循环供暖管道7的连接，集热件8、储热件9与所述循环供暖管道7通过可伸缩软管相连。

在另一实施例中，驱动器为电机，反射结构还包括用于给驱动器供电的太阳能电池4。太阳能电池4设于载板上。利用太阳能转化为电能给电机供电，使得整个室内温度调节系统不依赖其它能源而能够自动运行，低碳环保。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内温度调节系统，适用于住宅，其特征在于，包括：

反射结构，用于反射太阳光线；

供暖结构，包括集热件、储热件，以及连通所述集热件和储热件的循环供暖管道；

控制结构，包括用于感测住宅内部温度的温度传感器、用于感测太照度的照度传感器，以及控制器，所述控制器和所述温度传感器、照度传感器电连接并控制所述室内温度调节系统进入升温模式、集热模式或保温模式，在太阳的照度大于第一阈值时，所述室内温度调节系统进入所述升温模式，所述反射结构将太阳光线反射至所述集热件处，所述集热件吸收太阳光线的热量并通过所述循环供暖管道将热量传递至住宅内；在住宅内的温度达到第二阈值时，所述室内温度调节系统进入所述集热模式，所述反射结构将太阳光线反射至所述储热件，所述储热件能够通过相变存储热量；在所述太阳的照度小于第三阈值或室内温度小于第四阈值时，所述室内温度调节系统进入所述保温模式，所述储热件通过所述循环供暖管道将热量传递至住宅内。

2.如权利要求1所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述反射结构包括反射镜、驱动器和用于测试太阳光线入射角度的角度检测器，所述驱动器能够根据太阳光线入射角度调整所述反射镜的角度，以将太阳光线反射至所述集热件或储热件。

3.如权利要求2所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述角度探测器包括十字光阑、接收屏、相机和计算器，所述十字光阑允许部分太阳光线穿过而在所述接收屏上呈现一个十字图像，所述相机获取所述十字图像的位置，所述计算器获取所述十字图像的中心点像素坐标并计算太阳光线的入射角度。

4.如权利要求2所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述驱动器为电机，所述反射结构还包括用于给所述驱动器供电的太阳能电池。

5.如权利要求1所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述集热件和所述储热件设于住宅外墙，并与所述反射结构相对设置。

6.如权利要求1至5任一所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述集热件和所述储热件固定连接，在住宅内的温度达到第二阈值时，所述集热件和所述储热件能够相对所述反射结构移动，而使太阳光线的接收对象从所述集热件变成所述储热件。

7.如权利要求6所述的室内温度调节系统，其特征在于，在住宅内的温度达到第二阈值时，所述集热件和所述储热件水平移动，而使太阳光线的接收对象从所述集热件变成所述储热件。

8.如权利要求6所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述反射镜为抛物面反射镜，且能将太阳光线聚焦到所述集热件或所述储热件处。

9.如权利要求8所述的室内温度调节系统，其特征在于，在所述室内调节系统处于所述升温模式时，所述集热件位于所述反射镜的焦点处。

10.如权利要求6所述的室内温度调节系统，其特征在于，所述集热件、储热件与所述循环供暖管道通过可伸缩软管相连。

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