CN204611907U - 跨季节储存太阳能的建筑地面 - Google Patents

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Abstract

一种跨季节储存太阳能的建筑地面，属于建筑节能技术领域。其特征是将太阳能与建筑地面构件结合，利用粘土与沙子的蓄热特性，在冬季供热前，将太阳能集热器所集热量有效储存于建筑地面的蓄热层内；随着蓄热量的增加，蓄热层内部温度升高；到供热季开始后，面层的放热量增大；在冬季供热时，白天太阳能集热器产生的热水向蓄热层继续蓄热，面层同时放热。本实用新型的效果和益处是充分利用太阳能，实现了跨季节蓄热，解决了建筑中供暖间歇运行或住房内无人看管短期内不运行带来的防冻问题及建筑中供暖设施选型过大的问题。本实用新型取材方便、成本低、经济性好、对室内的采暖效果好、易与建筑结合，适合大面积推广。

Description

跨季节储存太阳能的建筑地面
技术领域
本实用新型属于建筑节能技术领域，涉及一种跨季节储存太阳能的建筑地面，尤其涉及该建筑地面的蓄放热过程及地面辐射传热过程，充分利用太阳能资源、与建筑一体化，提高了太阳能利用率。
背景技术
我国太阳能资源丰富，从太阳能资源来看，北方地区年辐射总量居全国Ⅲ类水平，全年日照时数为2200～3000h，一年内在每平方米面积上可接受的太阳能辐射总量为5016MJ～5852MJ。但研究调查表明太阳能的利用受室外气候影响较大，稳定性差，太阳能利用率低。同时，由于北方冬季寒冷，在住宅短期无人看管的情况下易发生上冻现象，并且目前的建筑供暖设施选型过大，造成能源浪费。因此，为了充分利用太阳能资源，改善室内热环境及稳定性，消除太阳能热源的不稳定性，需进一步优化建筑的太阳能利用方式，改善室内热舒适。然而，目前利用太阳能与建筑本体的构件——地面相结合进行跨季节蓄热来解决建筑供暖的研究较少。
经检索发现：申请号200910310400.1发明了一种太阳能卵石蓄热采暖系统，卵石蓄热层位于房屋的室内地板下面，并在蓄热层下部设有栅孔板，在栅孔板与地面之间铺设有架空风道，利用该架空风道降低了二氧化碳的排放量，解决了太阳能夜间不能使用的缺点。申请号201020164969.X公开了一种生土保温蓄热地面，该地面主要由重质土砖作为蓄热层，找平层为水泥和植物纤维增强的轻质粘土，采用经济适用易取得材料，使得水泥和植物纤维增强的轻质粘土和重质土砖共同对地面起到保温蓄热的双重作用，减少温度变化幅度的目的。申请号201120010384.7发明了一种用于空气预热的太阳能蓄热风道，该系统在白天利用集热面吸收透过玻璃盖板的太阳辐射，并传入蓄热层进行蓄热及加热通道内空气，从而有效提升热泵机组进风温度，提高热泵机组能效。申请号201220615358.1公开了一种利用太阳能蓄热形式的太阳能供暖及通风系统，该系统将主动式太阳能供暖系统与被动式太阳能供暖系统相结合，满足了不同时间段或不同季节室内供暖需求，提高了太阳能的利用效率，其中设置的通风窗可有效地对建筑物进行自然通风。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种跨季节储存太阳能的建筑地面，其以水作为传热介质，以粘土与沙子作为蓄热材料，将太阳能集热器吸收的热量转移至建筑地面的蓄热层内。在冬季供热之前，将集热器所集热量有效储存于蓄热层内，蓄热初期蓄热层的蓄热量大于面层的散热量，随着蓄热量的增加，蓄热层内部温度升高；到供热季开始后，面层的放热量增大；在冬季供热时，白天太阳能集热器产生的热水向蓄热层继续蓄热，面层同时放热。实现了将太阳能与建筑构件相结合的跨季节蓄热，并将不稳定的太阳能热源转化成能向室内持续供热的稳定热源，解决了建筑中由于热水或火炕供热系统的间歇运行导致的室内环境不稳定及住房内无人看管短期内不运行带来的防冻问题，并且有效降低了室内供暖设施选型过大的问题。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种跨季节储存太阳能的建筑地面，该地面属于居住建筑的一个构件，包括太阳能集热器1、储热水箱2、水泵3、集热器出水管4、集热器进水管5、电磁调节阀6、供水管7、回水管8，该地面从上至下依次包括面层9、蓄热层10、加热管11、保温层12、防潮层13，加热管11中的热水来源于太阳能集热器1，该建筑地面最下部设置防潮层13，并在蓄热层10四周均设置保温层12，蓄热层10的材料为蓄热性好的粘土与细沙，其中蓄热层10的下层材料为传热低易成型粘土，上层材料为传热快蓄热系数高的细沙，加热管11固定于蓄热层10的下层粘土中，保温层12的材料为聚苯乙烯泡沫板，加热管11的材料为塑料换热盘管，加热管11的布置方式为双回形，面层9的材料采用瓷砖或木板；在冬季供热季节之前，利用太阳能集热器1所集热量将其中的水加热，被加热的水在水泵3的作用下，首先从集热器出水管4流出进入储热水箱2，然后热水依次经过供水管7、加热管11、回水管8、储热水箱2完成一个循环，热水在循环的过程中，将热量转移至蓄热层10进行蓄热，到供热季开始后，太阳能集热器1继续向蓄热层10提供热量，实现了跨季节蓄热，蓄热层10蓄热完成后经过面层9将热量以辐射换热和对流换热方式向室内散热；太阳能集热器1设置于房屋顶部，朝向为南向，设置的最佳倾斜角度为所在地区的纬度，其中太阳能集热器1的上端与集热器出水管4相连，太阳能集热器1的下端与集热器进水管5相连，热水通过集热器出水管4进入储热水箱2的上端开口，集热器进水管5与储热水箱2下端开口连接，供水管7一端与储热水箱2的右侧上部相连，且连接位置低于储热水箱2的水位，回水管8一端与储热水箱2的右侧下部相连，供水管7的另一端与加热管11的进口相连，回水管8的另一端与加热管11的出口相连，分别在集热器进水管5和回水管8上设置水泵3，并在集热器出水管4、集热器进水管5、供水管7和回水管8上设置电磁调节阀6。
本实用新型的效果和益处：充分利用太阳能，将太阳能集热器与居住建筑的地面构件巧妙地结合起来，在冬季供暖季前，利用太阳能集热器产生的热水对建筑地面的蓄热层进行加热，实现了跨季节蓄热，并为建筑室内提供了稳定热量。该技术解决了太阳能供暖的不稳定性和供暖设施选型过大问题。本实用新型蓄热层采用的材料为粘土、沙子等蓄热材料，取材方便、成本低、经济性好、对室内的采暖效果好、易与建筑结合，适合大面积推广。本实用新型的实施在太阳能利用中具有重要意义。
附图说明
图1是跨季节储存太阳能的建筑地面结构示意图。
图2是跨季节储存太阳能的建筑地面的A-A剖面图。
图3是跨季节储存太阳能的建筑地面分解示意图。
图中：1太阳能集热器；2储热水箱；3水泵；4集热器出水管；5集热器进水管；6电磁调节阀；7供水管；8回水管；9面层；10蓄热层；11加热管；12保温层；13防潮层。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施方式。
实施例一：
如图1～3所示，一种跨季节储存太阳能的建筑地面从上至下依次由面层9、蓄热层10、加热管11、保温层12、防潮层13组成，其中该蓄热地面最下部设置防潮层13，防潮层13目的为防止地面下部潮湿，选取塑料薄膜进行防潮措施处理。位于防潮层13上部的是保温层12，保温层12的材料为聚苯乙烯泡沫板。在保温层12上部设置蓄热层10，蓄热层10下部设置保温层12的目的是防止热量向下传热，蓄热层10的材料为蓄热性好的粘土与细沙，其中蓄热层10的下层材料为传热低易成型粘土，上层材料为传热快蓄热系数高的细沙，取材方便。在蓄热层10四周均设置保温层12，避免蓄热层10所蓄热量向周围地面散失，面层9位于蓄热层10上部，面层9的材料采用瓷砖或木板。其中加热管11被固定于蓄热层10的下层粘土内，蓄热层10的下层粘土可对加热管11起到固定作用。加热管11的材料为塑料换热盘管，加热管11的布置方式为双回字形，目的是使热量传输更加均匀。当冬季供热季节之前，蓄热层10开始蓄热，蓄热初期蓄热层的蓄热量大于面层9的散热量，随着蓄热量的增加，蓄热层10内部温度升高，到供热季开始后，面层9的放热量增大，在冬季供热时，白天太阳能集热器1产生的热水向蓄热层10继续蓄热，面层9同时放热。
实施例二：
如图1所示，太阳能集热器1设置于农村房屋顶部，朝向为南向，设置的最佳倾斜角度为所在地区的纬度，有利于接收较多的太阳辐射，所选太阳能集热器1为平板型集热器。在冬季供热季之前，太阳能作为蓄热的热源，太阳能集热器1将过渡季收集的热量首先通过集热器出水管4进入储热水箱2，然后再依次经过供水管7、加热管11、回水管8、储热水箱2完成一个循环。热水在循环的过程中，将热量转移至蓄热层10进行蓄热，到供热季开始后，太阳能集热器1继续向蓄热层10提供热量，蓄热层10蓄热完成后经过面层9将热量以辐射换热和对流换热方式向室内散热。储热水箱2起到缓冲、稳压的作用，在储热水箱2的外部采取保温措施，减少热水热量的散失。
实施例三：
如图1所示，太阳能集热器1的上端与集热器出水管4相连，太阳能集热器1的下端与集热器进水管5相连，热水通过集热器出水管4进入储热水箱2的上端开口，储热水箱2下端开口与集热器进水管5连接。供水管7一端与储热水箱2右侧的上端开口连接，且连接位置低于储热水箱2的水位，回水管8一端与储热水箱2右侧的下端开口连接。供水管7的另一端与加热管11的进口相连，回水管8的另一端与加热管11的出口相连，分别在集热器进水管5和回水管8上设置水泵3，保证系统运行正常，并在集热器出水管4、集热器进水管5、供水管7和回水管8上设置电磁调节阀6来调节管道水流量。

Claims (3)

1.一种跨季节储存太阳能的建筑地面，该地面属于居住建筑的一个构件，包括太阳能集热器(1)、储热水箱(2)、水泵(3)、集热器出水管(4)、集热器进水管(5)、电磁调节阀(6)、供水管(7)、回水管(8)，该地面从上至下依次包括面层(9)、蓄热层(10)、加热管(11)、保温层(12)、防潮层(13)，其特征在于：加热管(11)中的热水来源于太阳能集热器(1)，该储存太阳能的建筑地面最下部设置防潮层(13)，蓄热层(10)的材料为蓄热性好的粘土与细沙，其中蓄热层(10)的下层材料为传热低易成型粘土，上层材料为传热快蓄热系数高的细沙，并在蓄热层(10)四周均设置保温层(12)，加热管(11)固定于蓄热层(10)的下层粘土中，保温层(12)的材料为聚苯乙烯泡沫板，加热管(11)的材料为塑料换热盘管，加热管(11)的布置方式为双回形，面层(9)的材料采用瓷砖或木板。
2.根据权利要求1所述的一种跨季节储存太阳能的建筑地面，其特征在于：在冬季供热季之前，利用太阳能集热器(1)所集热量将其中的水加热，被加热的水在水泵(3)的作用下，首先从集热器出水管(4)流出进入储热水箱(2)，然后热水依次经过供水管(7)、加热管(11)、回水管(8)、储热水箱(2)完成一个循环，热水在循环过程中，将热量转移至蓄热层(10)进行蓄热，到供热季开始后，太阳能集热器(1)继续向蓄热层(10)提供热量，蓄热层(10)蓄热完成后经过面层(9)将热量以辐射换热和对流换热方式向室内散热。
3.根据权利要求1所述的一种跨季节储存太阳能的建筑地面，其特征在于：太阳能集热器(1)设置于房屋顶部，朝向为南向，设置的最佳倾斜角度为所在地区的纬度，太阳能集热器(1)的上端与集热器出水管(4)相连，太阳能集热器(1)的下端与集热器进水管(5)相连，热水通过集热器出水管(4)进入储热水箱(2)的上端开口，集热器进水管(5)与储热水箱(2)下端开口相连，供水管(7)一端与储热水箱(2)的右侧上部相连，且连接位置低于储热水箱(2)的水位，回水管(8)一端与储热水箱(2)的右侧下部相连，供水管(7)的另一端与加热管(11)的进口相连，回水管(8)的另一端与加热管(11)的出口相连，分别在集热器进水管(5)和回水管(8)上设置水泵(3)，并在集热器出水管(4)、集热器进水管(5)、供水管(7)和回水管(8)上设置电磁调节阀(6)。
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CN106439993A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 四川大学 高寒地区近零能耗建筑的多能互补采暖及供热系统
CN106545910A (zh) * 2016-11-08 2017-03-29 四川大学 高寒地区太阳能建筑地基蓄热供暖系统

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