CN205119210U - 一种太阳能蓄热采暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能蓄热采暖系统，其包括采暖末端、太阳能集热器、蓄热水箱以及相变材料蓄热池，相变材料蓄热池的内壁设置有保温层，相变材料蓄热池中填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料中埋设有多个地埋式换热管；太阳能集热器与所述蓄热水箱连接；地埋式换热管的进口端与蓄热水箱的底部出口端连接，地埋式换热管的出口端与采暖末端的供水管连接；采暖末端的供水管同时与蓄热水箱底部出水口连接，采暖末端的回水管与蓄热水箱顶部进水口连接。本实用新型能够将全年其它季节的太阳能资源储存起来用于冬季采暖，够实现四季阳光，一季使用。

Description

一种太阳能蓄热采暖系统

技术领域

本实用新型涉及环保节能型采暖设施技术领域。具体涉及一种太阳能蓄热采暖系统。

背景技术

随着改善雾霾等大气环境质量，减少碳排放和绿色环保的社会发展要求，采用积极地发展一系列的多元化的可再生能源和清洁能源采暖节能技术是势在必行。绿色建筑跨季节太阳能蓄热采暖技术，就是在此背景之下产生的一种新型绿色住宅供热方式与理念。

太阳能是无穷无尽的、无公害的清洁能源，但是又受天气阴晴和昼夜的影响。这为利用太阳能带来间歇性和不可靠性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水、相变蓄热结合的太阳能跨季节蓄热采暖系统，其能够实现四季阳光，一季使用。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种太阳能蓄热采暖系统，其关键技术在于：其包括采暖末端、太阳能集热器、蓄热水箱以及相变材料蓄热池，所述相变材料蓄热池的内壁设置有保温层，相变材料蓄热池中填充有相变蓄热材料，所述相变蓄热材料中埋设有多个地埋式换热管；所述太阳能集热器与所述蓄热水箱连接；所述地埋式换热管的进口端与所述蓄热水箱的底部出口端连接，地埋式换热管的出口端与所述采暖末端的供水管连接；所述采暖末端的供水管同时与蓄热水箱底部出水口连接，采暖末端的回水管与所述蓄热水箱顶部进水口连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述蓄热水箱的出水口和地埋式换热管的出口端与采暖末端的供水管的连接管之间设置有循环泵，蓄热水箱与太阳能集热器的上水管上设置有循环泵。

作为本实用新型的进一步改进，所述的采暖末端的供水管上设置有辅助加热设备。

作为本实用新型的进一步改进，所述的辅助加热设备为天燃气加热炉或者热泵。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

采暖主要只是冬季，本实用新型能够将全年其它季节的太阳能资源储存起来用于冬季采暖。

1）能够克服太阳能密度低、采用季节蓄热技术，可以节约太阳能集热器的投资，可实现四季阳光，一季使用。

2）克服了太阳能强度受季节、天气阴晴和昼夜的影响，是一个不稳定的能源的缺陷。太阳能跨季节蓄热采暖，由于蓄热量大，三季所产生的太阳热能可用于冬季的供暖，太阳能保证率可极大地提高。

3）、太阳能系统通过跨季度蓄热，通过水、相变材料蓄热技术手段，以补偿太阳辐射与热量需求季节性变化矛盾，达到更高效利用太阳能的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

其中：1采暖末端、2地埋式换热管、3太阳能集热器、4循环泵、5蓄热水箱、6保温层、7相变蓄热材料、8阀门、9辅助加热设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对实用新型做进一步详细描述：

如附图1所示的一种太阳能蓄热采暖系统，其包括采暖末端1、太阳能集热器3、蓄热水箱5以及相变材料蓄热池，所述相变材料蓄热池的内壁设置有保温层6，相变材料蓄热池中填充有相变蓄热材料7，所述相变蓄热材料7中埋设有多个地埋式换热管2；所述采暖末端1为毛细管高效采暖末端，所述相变材料蓄热池为地埋式，其中的相变蓄热材料7采用低温相变蓄热材料，所述的地埋式换热管2采用地埋毛细管或者U型换热管。

所述太阳能集热器3与所述蓄热水箱5连接，蓄热水箱5底部出水口通过上水管与太阳能集热器3的进口端连接，所述上水管路上设置有循环泵，能够加快水流速度，曾换热速度，所述太阳能集热器3的出口端通过回水管与蓄热水箱5顶部的进水口连接。

所述地埋式换热管2的进口端与所述蓄热水箱5的底部出口端连接，在地埋式换热管2中通入热水，与相变蓄热材料7进行换热。地埋式换热管2的出口端与所述采暖末端1的供水管连接；所述采暖末端1的供水管同时与蓄热水箱5底部出水口连接，采暖末端1的回水管与所述蓄热水箱5顶部进水口连接。所述蓄热水箱5的出水口和地埋式换热管2的出口端与采暖末端1的供水管的连接管之间设置有循环泵4，循环泵4能够保证热水的快速有效循环，提高热传递的效率，增加换热的速度。

所述的采暖末端1的供水管上设置有辅助加热设备9，在冬季太阳能和相变蓄热材料7的能量都不足以供暖的话，可以通过辅助加热设备9对循环水加热供暖。所述的辅助加热设备9为天燃气加热炉或者热泵。

采暖末端1的供水管上设置有阀门8，在春夏秋三季中，关闭阀门8，太阳能集热器3不断地循环加热蓄热水箱5中的水，蓄热水箱5中的热水进入到地埋式换热管2中与相变蓄热材料7进行换热，将热量传递给相变蓄热材料7，然后在经过管路回水到蓄热水箱5中，实现储能的作用。冬季供暖的时候，蓄热水箱5中的水足够热时，可直接通入到采暖末端1进行供热，如果温度不足，则经过地埋式换热管2，相变蓄热材料7将储存的热能传递给地埋式换热管2中的循环水，然后通入到采暖末端1进行供热。当相变蓄热材料7的储能也不足以供暖时，则开启辅助加热设备9给循环水加热，实现稳定供暖。

1、通过太阳能水蓄热或者相变蓄热材料相结合的手段，实现四季阳光，一季使用的目的，克服太阳能资源不稳地、低密度的缺陷。由于蓄热量大，三季所产生的太阳热能可用于冬季的供暖，太阳能保证率可极大地提高。

2、将太阳能跨季度水蓄热或者相变蓄热结合起来,利用相变材料蓄热量大的特点，将相变温度在45℃左右的低温相变蓄热材料和水蓄热结合，实现低成本跨季度蓄热，结合水蓄热的目的是降低系统的投资成本。利用相变蓄热材料在相变过程中，能吸收或者释放大量热量的特点，来储存或者释放太阳能热量。

3、在采暖季节，优先使用太阳能蓄热水箱中的热水直接用于地暖盘管的末端采暖。采用高效毛细管地板辐射采暖的末端形式，实现30℃低水温采暖。在采暖的峰值期间通过相变蓄热材料释放热量。

4、组合式相变材料，显热蓄热放热过程的传热效率无明显提高，而潜热蓄热和潜热放热过程传热速率提高15%。蓄热材料的四周、顶部、底部保温，然后在蓄热材料的内部铺设U型管或者其它形式的换热器。用于非采暖季节的蓄热或者采暖季节的取热。

系统原理和技术措施

所谓跨季节蓄热太阳能集中供热系统，是短期蓄热传统的太阳能集中供热系统相对而言的。由于存在阴雨雪天气、太阳能季节和昼夜交替变化等特点。这就使得短期蓄热太阳能供热系统不可避免地存在很大的不稳定性。

太阳能系统通过跨季度蓄热，通过蓄热等技术手段，以补偿太阳辐射与热量需求的季节性变化，从而达到更高效利用太阳能的目的。

太阳能跨季度蓄热系统主要由太阳集热器、水或者相变蓄热材料、换热管、以及高效采暖末端等组成，

系统基本工作原理如下：在春秋夏三季，将吸收太阳能量送入蓄热装置中储存起来。冬季使用时，储存的热量释放供应到需要采暖的用户。

太阳能跨季节蓄热采暖，由于蓄热量大，三季所产生的太阳热能可用于冬季的供暖，太阳能保证率可极大地提高。

系统构成和基本原理

1、太阳能跨季度蓄热系统主要由太阳集热器、蓄热材料、供热水网以及高效采暖末端等组成。

系统基本工作原理如下：

在春、秋、夏三季，将吸收太阳能量送入蓄热装置中储存起来（包含水蓄热或者相变蓄热手段）。

冬季采暖初期，优先使用太阳能蓄热的能量直接用于采暖，热量释放供应到需要采暖的用户。如水温不足以达到供热温度，

太阳能季节性水、相变蓄热热结合是指：通过春、夏、秋、冬季全年非采暖期的太阳能所收集热量通过大型蓄热水箱或者相变蓄热材料蓄热，用于冬季采暖，将太阳能的能量取出用于采暖。

太阳能跨季度水及土壤蓄热过程

春、夏、秋、冬四季通过太阳能收集器吸收到太阳能热量后，定温放水加热的方式，将热量储存在大蓄热保温水箱中，使水温升到50℃，实现跨季节太阳能蓄热过程。当大水箱中水温和水位达到设定值后，将大水箱和地埋管之间换热循环，将部分热量热量通过地埋管释放到土壤中，实现地埋管蓄热。实现全年太阳能能量由水和土壤储存。由于相变蓄热材料的6个面均有保温，选用50℃左右的组合相变蓄热材料，作为冬季采暖的能量来源。

具体的运行过程：低温水通过太阳能温差循环泵4和集热器3之间循环加热，当水温加热到50℃以上时，且蓄热水箱5满水后，将热水通过地埋管2换热到相变蓄热材料7中，相变蓄热过程，实现了太阳能跨季度热、相变蓄热过程。由于相变材料的4面积底部因为保温层的作用，热量不会向其他地方转移，蓄热过程采暖阀门8关闭。

冬季采暖过程：

冬季太阳能直接采暖：由采暖循环泵4将热水在蓄热水池5和毛细管采暖末端1之间循环换热，但水温低到30℃回水时，低温热水可以通过相变蓄热材料7和高效毛细管换热器6换热进一步升温到32℃以上，在地埋管与采暖末端1之间实现换热循环，达到到采暖的目的。由于选用高效的毛细管采暖末端，即使是水温30℃仍然可确保采暖效果。蓄热过程采暖2个阀门8全部开启。

但采暖末期或者峰值期间，水温不足，可选择热泵或者天然气等辅助热源在不能满足采暖要求时，实时启动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种太阳能蓄热采暖系统，其特征在于：其包括采暖末端（1）、太阳能集热器（3）、蓄热水箱（5）以及相变材料蓄热池，所述相变材料蓄热池的内壁设置有保温层（6），相变材料蓄热池中填充有相变蓄热材料（7），所述相变蓄热材料（7）中埋设有多个地埋式换热管（2）；

所述太阳能集热器（3）与所述蓄热水箱（5）连接；

所述地埋式换热管（2）的进口端与所述蓄热水箱（5）的底部出口端连接，地埋式换热管（2）的出口端与所述采暖末端（1）的供水管连接；

所述采暖末端（1）的供水管同时与蓄热水箱（5）底部出水口连接，采暖末端（1）的回水管与所述蓄热水箱（5）顶部进水口连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能蓄热采暖系统，其特征在于：所述蓄热水箱（5）的出水口和地埋式换热管（2）的出口端与采暖末端（1）的供水管的连接管之间设置有循环泵（4），蓄热水箱（5）与太阳能集热器（3）的上水管上设置有循环泵（4）。

3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能蓄热采暖系统，其特征在于：所述的采暖末端（1）的供水管上设置有辅助加热设备（9）。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能蓄热采暖系统，其特征在于：所述的辅助加热设备（9）为天燃气加热炉或者热泵。