CN204574343U - 分户式相变储能型太阳能热水采暖空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，包括相变蓄热箱、多个球状相变蓄热体、集热面、安全阀、多个球状相变蓄热体凹坑、均流集水端、均流分水端、出水口、进水口及两组均流板；集热面连接在相变蓄热箱的底部，球状相变蓄热体分布在相变蓄热箱内，球状相变蓄热体凹坑分布在球状相变蓄热体上；均流集水端设在相变蓄热箱的内部顶端，均流板设在均流集水端上；均流分水端设在相变蓄热箱的内部底端，均流板设在均流分水端上；出水口设在相变蓄热箱一侧上端，进水口设在相变蓄热箱另一侧下端，安全阀设在相变蓄热箱一侧顶部。本实用新型系统简单、体积小、高度集成，运行安全稳定，高效节能、维护方便，外形美观、适应性强。

Description

分户式相变储能型太阳能热水采暖空调

技术领域

本实用新型涉及一种采暖空调，尤其涉及一种分户式相变储能型太阳能热水采暖空调。

背景技术

目前，青藏高原的县、乡及村住宅长期以来由于受常规能源匮乏、人口密度低、居住分散、经济条件落后等因素的影响，民居生活缺水少电条件恶劣。利用太阳能解决青藏高原地区建筑的能源需求是国内外科研院所及各级政府的共识。但是被动式太阳能系统热舒适度差难以推广，目前灵活可靠的主动式太阳能系统仅用于拉萨等城市的公共建筑等容积较大的建筑，在分散型住宅中没有应用和推广，居民生活及取暖依然依赖燃烧牛羊粪便。

目前所有的主动式太阳能系统都存在下列缺点，导致在分散型住宅中难以应用：

1、现有太阳能系统构成及控制过于复杂，难以适应技术水平较低的地区使用。

2、现有热量储存依赖水的温差蓄热，因此蓄热设备体积要求过大。

3、现有太阳能系统的耗电量巨大且运行完全依赖外网电源，难以适应电网极不稳定的高原乡村使用。

4、现有太阳能集热器不能有效适应高原气候，容易出现白天水温过高爆管及夜晚水温过低冻胀事故。

5、现有太阳能系统投资高、维护量大。

民族地区的民生问题是党和国家关注的重点，受技术瓶颈的限制青藏高原地区的广大农村坐拥“阳光之城”的美誉缺并未享受到太阳能这种清洁能源的福利。因此研究一种适应于该区域的，尽量不依赖外部能源，便于产业化制造，安装简易，运行可靠且成本低廉的新型太阳能生态住宅系统势在必行。

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，克服了现有太阳能系统在分散型住宅，特别是青藏高原的县、乡及村住宅中难以应用的不足，既具有节能、系统简化、造价低、维护少的特点，又具有可连续工作、运行的稳定性较高的特点。本实用新型主要是将相变储能技术应用到主动式太阳能系统中，并对传统太阳能集热器内部的集热及换热机理进行了改进，使之与相变储能技术有效结合，可自动依据设定温度运行，不需人员进行操作，极大地简化了运行管理。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，包括相变蓄热箱、多个球状相变蓄热体、集热面、安全阀、多个球状相变蓄热体凹坑、均流集水端、均流分水端、出水口、进水口及两组均流板；所述的集热面是由多条间隔设置的条状结构构成的，且所述的集热面的上端连接在所述的相变蓄热箱的底部，所述的集热面内设有乙二醇水溶液；所述的多个球状相变蓄热体分布在所述的相变蓄热箱内，所述的多个球状相变蓄热体沉入所述的相变蓄热箱的底部，所述的球状相变蓄热体为球状结构，且所述的多个球状相变蓄热体凹坑均匀分布在每个所述的球状相变蓄热体上；所述的均流集水端设置在所述的相变蓄热箱的内部顶端，位于所述的多个球状相变蓄热体的上方，所述的均流板设置在所述的均流集水端上；所述的均流分水端设置在所述的相变蓄热箱的内部底端，位于所述的多个球状相变蓄热体的下方，所述的均流板设置在所述的均流分水端上；所述的出水口设置在所述的相变蓄热箱的一侧上端，所述的出水口与所述的均流集水端连通，所述的进水口设置在所述的相变蓄热箱的另一侧下端，所述的进水口与所述的均流分水端连通，所述的出水口及进水口分别外接供暖室内机；所述的安全阀设置在所述的相变蓄热箱的一侧顶部。

上述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其中，还包括支撑架，所述的相变蓄热箱及集热面通过所述的支撑架安装，所述的集热面为倾斜设置的平面结构。

上述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其中，所述的相变蓄热箱的一侧底部设有排污口，所述的排污口与所述的均流分水端连通。

上述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其中，还包括生活供电组件，所述的生活供电组件包括多个温度传感器、供水管、回水管、管道式循环泵、控制器、屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置、多个水路阀门、生活热水供应装置、风机盘管及生活供电装置；所述的回水管的一端与所述的相变蓄热箱的一侧连接，所述的回水管的另一端通过所述的管道式循环泵与所述的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置连接；所述的供水管的一端与所述的相变蓄热箱的另一侧连接，所述的供水管的另一端分别与所述的控制器及多个水路阀门连接；所述的多个温度传感器分别设置在所述的集热面及室内，所述的多个温度传感器分别与所述的控制器连接；所述的生活热水供应装置设置在室内且与所述的多个水路阀门连接，所述的生活供电装置设置在室内且与所述的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置连接；所述的风机盘管设置在室内，所述的风机盘管的一端通过所述的水路阀门与所述的供水管连接，所述的风机盘管通过与所述的控制器及屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置连接。

上述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其中，所述的管道式循环泵的一端连接有所述的水路阀门，所述的水路阀门的一端通过过滤器连接自来水补水管，所述的过滤器上设有电动控制阀。

上述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其中，还包括两个止回阀，其中一个所述的止回阀连接在所述的供水管与所述的水路阀门之间，另一个所述的止回阀连接在所述的管道式循环泵与所述的水路阀门之间。

本实用新型系统简单、体积小、高度集成，运行安全稳定，高效节能、维护方便，外形美观、适应性强。

附图说明

图1是本实用新型分户式相变储能型太阳能热水采暖空调的主视图。

图2是本实用新型分户式相变储能型太阳能热水采暖空调的球状相变蓄热体的主视图。

图3是本实用新型分户式相变储能型太阳能热水采暖空调的侧视图。

图4是本实用新型分户式相变储能型太阳能热水采暖空调的集成安装图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1及附图2所示，一种分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，包括相变蓄热箱1、多个球状相变蓄热体2、集热面3、安全阀5、多个球状相变蓄热体凹坑6、均流集水端7、均流分水端8、出水口9、进水口10及两组均流板11；所述的集热面3是由多条间隔设置的条状结构构成的，且所述的集热面3的上端连接在所述的相变蓄热箱1的底部，所述的集热面3内设有乙二醇水溶液；所述的多个球状相变蓄热体2分布在所述的相变蓄热箱1内，所述的多个球状相变蓄热体2沉入所述的相变蓄热箱1的底部，所述的球状相变蓄热体2为球状结构，且所述的多个球状相变蓄热体凹坑6均匀分布在每个所述的球状相变蓄热体2上；所述的均流集水端7设置在所述的相变蓄热箱1的内部顶端，位于所述的多个球状相变蓄热体2的上方，所述的均流板11设置在所述的均流集水端7上；所述的均流分水端8设置在所述的相变蓄热箱1的内部底端，位于所述的多个球状相变蓄热体2的下方，所述的均流板11设置在所述的均流分水端8上；所述的出水口9设置在所述的相变蓄热箱1的一侧上端，所述的出水口9与所述的均流集水端7连通，所述的进水口10设置在所述的相变蓄热箱1的另一侧下端，所述的进水口10与所述的均流分水端8连通，所述的出水口9及进水口10分别外接供暖室内机；所述的安全阀5设置在所述的相变蓄热箱1的一侧顶部。

请参见附图3所示，还包括支撑架4，所述的相变蓄热箱1及集热面3通过所述的支撑架4安装，所述的集热面3为倾斜设置的平面结构。依靠支撑架4使相变蓄热箱1和集热面3两部分固定并保持可调的安装角度。大量的球状相变蓄热体2松散放置于相变蓄热箱1中。依靠相变（固态与液态）体积变化导致密度变化的原理，使充分吸热的球状相变蓄热体2沉入相变蓄热箱1底部，退出顶部热水区。

所述的相变蓄热箱1的一侧底部设有排污口12，所述的排污口12与所述的均流分水端8连通。

请参见附图4所示，还包括生活供电组件，所述的生活供电组件包括多个温度传感器13、供水管14、回水管15、管道式循环泵16、控制器17、屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置18、多个水路阀门20、生活热水供应装置23、风机盘管24及生活供电装置25；所述的回水管15的一端与所述的相变蓄热箱1的一侧连接，所述的回水管15的另一端通过所述的管道式循环泵16与所述的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置18连接；所述的供水管14的一端与所述的相变蓄热箱1的另一侧连接，所述的供水管14的另一端分别与所述的控制器17及多个水路阀门20连接；所述的多个温度传感器13分别设置在所述的集热面3及室内，所述的多个温度传感器13分别与所述的控制器17连接；所述的生活热水供应装置23设置在室内且与所述的多个水路阀门20连接，所述的生活供电装置25设置在室内且与所述的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置18连接；所述的风机盘管24设置在室内，所述的风机盘管24的一端通过所述的水路阀门20与所述的供水管14连接，所述的风机盘管24通过与所述的控制器17及屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置18连接。

所述的管道式循环泵16的一端连接有所述的水路阀门20，所述的水路阀门20的一端通过过滤器21连接自来水补水管19，所述的过滤器21上设有电动控制阀26。

还包括两个止回阀22，其中一个所述的止回阀22连接在所述的供水管14与所述的水路阀门20之间，另一个所述的止回阀22连接在所述的管道式循环泵16与所述的水路阀门20之间。

为了解决高原偏远地区冬季没有稳定的电力供应的情况下的住宅的基本能源需求，与现有的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置18技术结合，以满足室内生活电路25及太阳能系统的用电需求；通过管道式循环泵16及供水管14和回水管15，满足住宅的基本供热（通过风机盘管24实现）、生活热水23需求；通过温度传感器13采集的温度信号，由控制器17控制系统中管道式循环泵16、风机盘管24以及电动控制阀26的合理运行；通过水路阀门20以条件换切断各管路的流体。

集热面3的规格根据住宅内供暖房间的负荷需求情况经计算得到，它负责收集太阳能热量，然后依靠乙二醇水溶液的自然循环将热量输送到相变蓄热箱1中；相变蓄热箱1为热量储存设备，依靠内部大量（具体填装数量根据当地太阳能辐射量及集热面3的规格确定）的球状相变蓄热体2储存集热面3中输送来的热量，为了使集热面3收集的热量均匀的蓄存于各球状相变蓄热体2中，在相变蓄热箱1的顶部与底部分别设置均流集水端7、均流分水端8以及均流板11，使乙二醇热水在大量的球状相变蓄热体2之间均匀流动，避免出现换热死区，充分保证了换热的效果。为了容纳球状相变蓄热体2相变时的体积变化，设计了球状相变蓄热体凹坑6。设置安全阀5以防止乙二醇水溶液汽化胀裂相变蓄热箱1。分户式相变储能型太阳能热水采暖空调室外机通过出水口9将热量依靠乙二醇水溶液输送到住宅内供暖房间的室内机，乙二醇水溶液冷却后由进水口10回到相变蓄热箱1继续加热使用。

当白天系统蓄热时，集热面3中的水被加热靠自然循环进入相变蓄热箱1中，相变蓄热箱1顶部热水区的球状相变蓄热体2吸收集热面3中输送来的热量后，发生相变（由固态变为液态）体积减小密度增大沉入相变蓄热箱1底部，退出顶部热水区，给尚未充分吸热（未相变）的球状相变蓄热体2腾出换热空间，直至所有的球状相变蓄热体2完成蓄热；当住宅内有用热需求时，相变蓄热箱1底部充分吸热的球状相变蓄热体2最先与冷水回水接触，由于温差最大，故增加了换热效率。同时依靠相变蓄热箱1顶部的均流集水端7与底部的均流分水端8以及均流板11，使乙二醇热水在大量的球状相变蓄热体2之间均匀流动，充分保证了换热的效果。

为了解决高原偏远地区冬季没有稳定的电力供应的情况下的住宅能源需求，根据用户的实际能源需求在屋面安装相应台数的一体化设备（室外机），由管道式循环泵16驱动载热剂乙二醇水溶液，将相变蓄热箱1中的热量经由供水管14和回水管15循环供应到室内的风机盘管24、生活热水23中，满足用户的用热需求；由屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置18储存并供电，供给用户室内生活电路25需求。由温度传感器13监控相变蓄热箱1顶部的热水温度以及供暖房间的室内温度，通过控制器17控制管道式循环泵16和风机盘管24的启停及运行状态。为了调节各管路的乙二醇水溶液流量或设备检修的需要，设置了水路阀门20；为了防止乙二醇水溶液倒流，设置了止回阀22；为了控制接自来水补水19水量，设置了电动控制阀26，为了防止自来水杂质堵塞部件设置了过滤器21。最终实现高原、高寒地区零能耗新型太阳能生态住宅的模块化设计，积木式组装，运输安装方便，可实现与建筑的一体化。

本实用新型主要利用了：1、相变吸放热的原理；2、分集水及均流换热原理；3、流体自然循环原理。控制器17上设有“开关键”以控制系统开关机以及管道式循环泵16和风机盘管24的启停及运行状态，并设有基本功能显示面板：“夏季生活热水状态”、“冬季供暖及生活热水状态”、 “蓄热状态”、“供热状态”、“家中无人休眠状态”，可显示相变蓄热箱1顶部的热水温度以及供暖房间的室内温度值。

本实用新型由相变蓄热箱1内的球状相变蓄热体2以相变储热的形式对集热面3收集的太阳能热量进行储存，所需要的蓄热体体积比传统水箱蓄热的体积小十倍以上，且不需要中间换热设备，所以本实用新型系统简单体积小、高度集成；相变储热及防冻乙二醇热水载热不易出现传统水蓄热的汽化及冻裂管道现象，所以本实用新型系统运行安全稳定；系统不需要换热水泵及大量电控阀门等，所以高效节能，维护方便；可与分户式太阳能光伏发电系统结合，满足住宅的基本供热、卫生热水及电力需求，以实现高原、高寒地区零能耗新型太阳能生态住宅的模块化，所以外形美观、适应性强。

综上所述，本实用新型系统简单、体积小、高度集成，运行安全稳定，高效节能、维护方便，外形美观、适应性强。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其特征在于：包括相变蓄热箱、多个球状相变蓄热体、集热面、安全阀、多个球状相变蓄热体凹坑、均流集水端、均流分水端、出水口、进水口及两组均流板；所述的集热面是由多条间隔设置的条状结构构成的，且所述的集热面的上端连接在所述的相变蓄热箱的底部，所述的集热面内设有乙二醇水溶液；所述的多个球状相变蓄热体分布在所述的相变蓄热箱内，所述的多个球状相变蓄热体沉入所述的相变蓄热箱的底部，所述的球状相变蓄热体为球状结构，且所述的多个球状相变蓄热体凹坑均匀分布在每个所述的球状相变蓄热体上；所述的均流集水端设置在所述的相变蓄热箱的内部顶端，位于所述的多个球状相变蓄热体的上方，所述的均流板设置在所述的均流集水端上；所述的均流分水端设置在所述的相变蓄热箱的内部底端，位于所述的多个球状相变蓄热体的下方，所述的均流板设置在所述的均流分水端上；所述的出水口设置在所述的相变蓄热箱的一侧上端，所述的出水口与所述的均流集水端连通，所述的进水口设置在所述的相变蓄热箱的另一侧下端，所述的进水口与所述的均流分水端连通，所述的出水口及进水口分别外接供暖室内机；所述的安全阀设置在所述的相变蓄热箱的一侧顶部。

2.根据权利要求1所述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其特征在于：还包括支撑架，所述的相变蓄热箱及集热面通过所述的支撑架安装，所述的集热面为倾斜设置的平面结构。

3.根据权利要求1所述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其特征在于：所述的相变蓄热箱的一侧底部设有排污口，所述的排污口与所述的均流分水端连通。

4.根据权利要求1所述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其特征在于：还包括生活供电组件，所述的生活供电组件包括多个温度传感器、供水管、回水管、管道式循环泵、控制器、屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置、多个水路阀门、生活热水供应装置、风机盘管及生活供电装置；所述的回水管的一端与所述的相变蓄热箱的一侧连接，所述的回水管的另一端通过所述的管道式循环泵与所述的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置连接；所述的供水管的一端与所述的相变蓄热箱的另一侧连接，所述的供水管的另一端分别与所述的控制器及多个水路阀门连接；所述的多个温度传感器分别设置在所述的集热面及室内，所述的多个温度传感器分别与所述的控制器连接；所述的生活热水供应装置设置在室内且与所述的多个水路阀门连接，所述的生活供电装置设置在室内且与所述的屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置连接；所述的风机盘管设置在室内，所述的风机盘管的一端通过所述的水路阀门与所述的供水管连接，所述的风机盘管通过与所述的控制器及屋面太阳能光伏发电及蓄电逆变装置连接。

5.根据权利要求4所述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其特征在于：所述的管道式循环泵的一端连接有所述的水路阀门，所述的水路阀门的一端通过过滤器连接自来水补水管，所述的过滤器上设有电动控制阀。

6.根据权利要求4所述的分户式相变储能型太阳能热水采暖空调，其特征在于：还包括两个止回阀，其中一个所述的止回阀连接在所述的供水管与所述的水路阀门之间，另一个所述的止回阀连接在所述的管道式循环泵与所述的水路阀门之间。