CN204494658U - 与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统,属于能源类节能技术领域,该复合能量系统包括多孔微流结构平板式空气集热器、回风口、蓄热器、循环风机、送风口。在采暖季节,复合能量系统产生的热风用于采暖;在非采暖季节,复合能量系统产生的热压用于强化自然通风。本实用新型可提高平板式太阳能空气集热器的光热转化效率和集热效率,并将太阳能采暖与通风复合能量系统与建筑墙体一体化,具有很强的实用性,可广泛适用于各种太阳能建筑。

Description

与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于建筑采暖与通风的、与建筑一体化的太阳能复合能量系统,属于能源类节能技术领域。
背景技术
建筑物是各类用能设备的重要载体,随着社会的发展和人们生活水平的提高,建筑物的能耗(以采暖、通风、空调和热水为主)在社会总能耗中所占比重持续增长。以燃煤、燃油、燃气及电为热源的建筑采暖系统以及电驱动的建筑通风系统不仅常规能源消耗巨大,同时也存在较大的环境污染。取之不尽、用之不竭的太阳辐射资源是世界上最重要的可再生能源之一,合理开发利用太阳能可有效降低建筑能耗,对节能减排具有重要意义。目前,以太阳能为热源的热水采暖系统,系统结构复杂,并且对防冻的要求较高。传统的太阳能空气集热器采暖与通风系统,热效率较低。此外,传统的太阳能采暖系统与太阳能通风系统未能集成为一体,并且也很少有与建筑正真有机结合的应用。
与传统的平板式太阳能系集热器相比,多孔微流结构平板式集热器有效采光面积大,板面温度均匀,在提高换热性能的同时,还可实现结构轻量化,并降低其自身热容。此外,多孔微流结构平板式集热器容易与建筑有机结合。因此,基于多孔微流结构平板式集热器,开发与建筑有机结合、采暖与通风合二为一的太阳能复合能量系统,可望有效解决传统太阳能空气集热器采暖与通风系统的上述问题。
发明内容
本实用新型的目的在于一方面有效提高平板式太阳能空气集热器的光热转化效率和集热效率,另一方面拓展太阳能采暖系统的功能,使其兼有强化自然通风的功能,并将太阳能采暖与通风复合能量系统与建筑墙体一体化。
本实用新型与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统包括多孔微流结构平板式空气集热器1、回风口6、蓄热器10、循环风机11、送风口13,多孔微流结构平板式空气集热器1镶嵌于墙体18内,多孔微流结构平板式空气集热器1一端通过集热器墙内送风管16与集热器墙外送风管4连接,集热器墙外送风管4与蓄热器10连通,蓄热器10通过循环风机11与采暖送风管12连通,采暖送风管12出口与送风口13连接,多孔微流结构平板式空气集热器1另一端通过集热器墙内进风管17与集热器墙外进风管9连通,集热器进风管9与回风口6相连,集热器墙外进风管9上设置有集热器进风阀8,回风口6通过蓄热器回风阀7与蓄热器进风管5入口连通,蓄热器进风管5出口连通至蓄热器10,回风口6和送风口13设置在顶棚14上;集热器排风管3与集热器墙外送风管4连接,其上设置有集热器排风阀2;
其中所述多孔微流结构平板式空气集热器1包括下集管19、长直微通道金属集热板21、上集管23、边框24、底部保温板25、底板26、盖板28;多孔微流结构平板式空气集热器1通过边框24与墙体18中的预埋钢筋27焊接固定,边框24底部设置有底板26,底板26上设置有底部保温板25,边框24内侧设置有侧部保温板20,长直微通道金属集热板21设置在底部保温板25上方,长直微通道金属集热板21一端与下集管19连通,另一端与上集管23连通,下集管19与集热器墙内进风管17连接,上集管23与集热器墙内送风管16连接,盖板28安装在边框24顶端,长直微通道金属集热板21上涂覆有太阳能光谱选择性吸收涂层。
所述边框24与墙体18结合处设置有防水密封层22。
所述盖板20为透明板。
所述长直微通道金属集热板21为带有微通道的金属板,每个微通道截面长为0.5~5mm,宽为0.5~5mm,长直微通道金属集热板的材质为铝或铜,长度为1~3m,金属板管壁的厚度为0.27~1mm。
本实用新型采用具有多孔微流结构的长直微通道金属集热板作为太阳能集热板芯,设计多孔微流结构平板式空气集热器,长直微通道金属集热板内的微通道作为空气通道,微通道内的空气与太阳能集热板芯均匀地充分接触,以减少传热热阻及强化多孔微流结构的对流换热性能,并降低集热器板芯的热损。将多孔微流结构平板式空气集热器镶嵌于建筑向阳的墙体,使之成为建筑围护结构的一部分,从而与建筑一体化。在建筑室内顶棚14上设置回风口与送风口。在采暖季节,多孔微流结构平板式空气集热器产生的热风,在风机的牵引下,经采暖送风管、送风口送入室内,用于采暖。在非采暖季节,多孔微流结构平板式空气集热器产生的热压,引导建筑室内上部的空气经回风口、集热器进风管、集热器排风管排入室外,室外新风通过门窗补入室内,用于强化自然通风。
本实用新型的技术方案中,多孔微流结构平板式空气集热器镶嵌于向阳的墙体,其上表面高于墙体外表面1~2cm,通过其边框与墙体预埋钢筋焊接进行固定,集热器墙内送风管16与集热器墙内进风管17预埋于墙体内。
与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统的工作原理为:在采暖季节的白天,关闭集热器排风阀2与蓄热器回风阀7,打开集热器进风阀8,太阳辐射投射到多孔微流结构平板式空气集热器1上,长直微通道金属集热板21吸收太阳辐射能,温度升高。开启循环风机11,来自室内的回风在循环风机11的牵引下,流经长直微通道金属集热板21内的微通道时被加热,加热后的热空气先流经蓄热10,对蓄热器进行蓄热;而后通过送风口13送入房间,用于采暖。在采暖季节的夜间,关闭集热器排风阀2与集热器进风阀8,打开蓄热器回风阀7,开启循环风11,来自室内回风空气在循环风机牵引下流经蓄热材料被加热,而后通过送风口13送入房间,用于采暖,蓄热器放热结束时关闭循环风机11。在非采暖季节,关闭蓄热器回风7,打开集热器进风阀8与集热器排风阀2,太阳辐射投射到多孔微流结构平板式空气集热器上,长直微通道金属集热板1吸收太阳辐射能,温度升高,加热微通道内的空气,从而产生热压,引导室内上部的空气经回风口6、集热器墙外进风管9、集热器墙内进风管17、集热器排风管3排入室外,室外新风通过门窗补入室内,用于强化自然通风。
本实用新型在有效提高平板式太阳能空气集热器的光热转化效率和集热效率的同时,拓展了太阳能采暖系统的功能,使其兼有强化自然通风的功能。并将太阳能采暖与通风复合能量系统与建筑墙体一体化,使其不影响建筑景观,具有很强的实用性,可广泛适用于各种太阳能建筑。
附图说明
图1是本实用新型系统的结构示意图;
图2是本实用新型中多孔微流结构平板式空气集热器侧视结构示意图;
图中:1-多孔微流结构平板式空气集热器,2-集热器排风阀,3-集热器排风管,4-集热器墙外送风管,5-蓄热器进风管,6-回风口,7-蓄热器回风阀,8-集热器进风阀,9-集热器墙外进风管,10-蓄热器,11-循环风机,12-采暖送风管,13-送风口,14-顶棚,15-阁楼,16-集热器墙内送风管,17-集热器墙内进风管,18-墙体,19-下集管,20-侧部保温板,21-长直微通道金属集热板,22-防水密封层,23-上集管,24-边框,25-底部保温板,26-底板,27-预埋钢筋,28-盖板。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明,但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。
实施例1:如图1、2所示,本实用新型与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统包括多孔微流结构平板式空气集热器1、回风口6、蓄热器10、循环风机11、送风口13,多孔微流结构平板式空气集热器1镶嵌于墙体18内,多孔微流结构平板式空气集热器1一端通过集热器墙内送风管16与集热器墙外送风管4连接,集热器墙外送风管4与蓄热器10连通,蓄热器10通过循环风机11与采暖送风管12连通,采暖送风管12出口与送风口13连接,多孔微流结构平板式空气集热器1另一端通过集热器墙内进风管17与集热器墙外进风管9连通,集热器进风管9与回风口6相连,集热器墙外进风管9上设置有集热器进风阀8,回风口6通过蓄热器回风阀7与蓄热器进风管5入口连通,蓄热器进风管5出口连通至蓄热器10,回风口6和送风口13设置在顶棚14上;集热器排风管3与集热器墙外送风管4连接,其上设置有集热器排风阀2;其中所述多孔微流结构平板式空气集热器1包括下集管19、长直微通道金属集热板21、上集管23、边框24、底部保温板25、底板26、盖板28;多孔微流结构平板式空气集热器1通过边框24与墙体18中的预埋钢筋27焊接固定,边框24底部设置有底板26,底板26上设置有底部保温板25,边框24内侧设置有侧部保温板20,长直微通道金属集热板21设置在底部保温板25上方,长直微通道金属集热板21一端与下集管19连通,另一端与上集管23连通,下集管19与集热器墙内进风管17连接,上集管23与集热器墙内送风管16连接,盖板28安装在边框24顶端,长直微通道金属集热板21上涂覆有太阳能光谱选择性吸收涂层;所述在边框24与墙体18结合处设置有防水密封层22用于防水;所述盖板20为透明板,蓄热器放置于阁楼15上。
以建筑面积为180m2的住宅为例,多孔微流结构平板式空气集热器1的采光面积24m2,长直微通道金属集热板21长、宽分别为12m、2m,长直微通道金属集热板21采用铝材挤压成型制造,边框24采用铝型材制作,侧部保温板20、底部保温板25采用聚苯乙烯泡沫板或聚氨酯。透明盖板28采用高透光率的玻璃板;集热器排风管3、集热器墙外进风管4、蓄热器进风管5、集热器墙外进风管9、采暖送风管12、集热器墙内送风管16、集热器墙内进风管17采用DN150的保温风管,蓄热器10采用碎鹅卵石作为蓄热材料,循环风机11采用风量为1200m3/h的轴流风机,回风口6及送风口13采用DN500mm的园形散流器。

Claims (3)

1.一种与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统,其特征在于:包括多孔微流结构平板式空气集热器(1)、回风口(6)、蓄热器(10)、循环风机(11)、送风口(13),多孔微流结构平板式空气集热器(1)镶嵌于墙体(18)内,多孔微流结构平板式空气集热器(1)一端通过集热器墙内送风管(16)与集热器墙外送风管(4)连接,集热器墙外送风管(4)与蓄热器(10)连通,蓄热器(10)通过循环风机(11)与采暖送风管(12)连通,采暖送风管(12)出口与送风口(13)连接,多孔微流结构平板式空气集热器(1)另一端通过集热器墙内进风管(17)与集热器墙外进风管(9)连通,集热器进风管(9)与回风口(6)相连,集热器墙外进风管(9)上设置有集热器进风阀(8),回风口(6)通过蓄热器回风阀(7)与蓄热器进风管(5)入口连通,蓄热器进风管(5)出口连通至蓄热器(10),回风口(6)和送风口(13)设置在顶棚(14)上;集热器排风管(3)与集热器墙外送风管(4)连接,其上设置有集热器排风阀(2);
其中所述多孔微流结构平板式空气集热器(1)包括下集管(19)、长直微通道金属集热板(21)、上集管(23)、边框(24)、底部保温板(25)、底板(26)、盖板(28);多孔微流结构平板式空气集热器(1)通过边框(24)与墙体(18)中的预埋钢筋(27)焊接固定,边框(24)底部设置有底板(26),底板(26)上设置有底部保温板(25),边框(24)内侧设置有侧部保温板(20),长直微通道金属集热板(21)设置在底部保温板(25)上方,长直微通道金属集热板(21)一端与下集管(19)连通,另一端与上集管(23)连通,下集管(19)与集热器墙内进风管(17)连接,上集管(23)与集热器墙内送风管(16)连接,盖板(28)安装在边框(24)顶端,长直微通道金属集热板(21)上涂覆有太阳能光谱选择性吸收涂层。
2.根据权利要求1所述的与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统,其特征在于:在边框(24)与墙体(18)结合处设置有防水密封层(22)。
3.根据权利要求1或2所述的与建筑墙体一体化的太阳能采暖与通风复合能量系统,其特征在于:盖板(20)为透明板。
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