CN207162719U - 一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统，包括太阳能热水器、供暖房间和保温箱。所述太阳能热水器用于将太阳能转化为水的热能；所述供暖房间内设置有地暖水管，通过所述地暖水管内的水循环向供暖房间提供低温辐射供暖；所述保温箱设于所述太阳能热水器和所述供暖房间之间，所述保温箱内部设有相变材料，所述相变材料用于储存和释放热量。本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，水循环回路简单直接，避免了复杂循环导致的热量损失，供热效率高，利用相变材料存储热量，相变材料具有储热密度大、储热容器体积小、热效率高等优点，有效避免了能源的浪费。

Description

一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能供暖领域，特别涉及一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统。

背景技术

我国大多数北方地区太阳能的辐射强度大，夏季很多太阳能热水器中的热水不能充分利用，形成能源的浪费，而冬季是北方需要供暖的季节，可这时的太阳能的辐射强度低，不能满足供暖的需求。相变材料具有储热密度大、储热容器体积小、热效率高等优点。相变材料分为固—液相变材料和固—固相变材料。固—液相变材料主要是石蜡。石蜡具有相变潜热大、相变温度范围广等特点。石蜡具有很理想的熔解热，且价格便宜、相变温度易于调节、无毒、稳定、无过冷及析出现象等被广泛应用于储能领域。本申请介绍一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统，可以将夏季的太阳能储存起来，到了供暖季再取出来，实现太阳能的跨季储存和使用，是一种节能环保的供暖方式。因供暖房间采用低温辐射采暖系统，系统的供水温度在45～60度之间，属于中低温储热系统，因此选取相变温度为54～56度的石蜡作为相变材料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统，实现太阳能的跨季存储和使用，是一种节能环保的供暖方式。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统，包括：

太阳能热水器，用于将太阳能转化为水的热能；和

供暖房间，所述供暖房间内设置有地暖水管，通过所述地暖水管内的水循环向供暖房间提供低温辐射供暖；和

保温箱，设于所述太阳能热水器和所述供暖房间之间，所述保温箱内部设有相变材料，所述相变材料用于储存和释放热量。

进一步地，在上述供暖系统中，所述太阳能热水器的水箱用于储存经所述太阳能热水器加热后的水，所述水箱与所述保温箱通过输水管连接。

进一步地，在上述供暖系统中，所述保温箱内还设有循环盘管，所述循环盘管呈S行竖直或水平设置在所述保温箱内部，并且所述相变材料填充在所述循环盘管和所述保温箱的壳体之间。

进一步地，在上述供暖系统中，一条所述输水管与保温箱进水管连接，所述保温箱进水管连接所述循环盘管的一端，用于将所述水箱内的热水输送入所述循环盘管。

进一步地，在上述供暖系统中，另一条所述输水管与保温箱出水管连接，所述保温箱出水管连接所述循环盘管的另一端，用于将所述循环盘管内的水输送回所述水箱内。

进一步地，在上述供暖系统中，所述输水管与保温箱进水管连接的一端处设有第一阀门，所述输水管与保温箱出水管连接的另一端处设有第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门均为单向止回阀。

进一步地，在上述供暖系统中，所述保温箱出水管处设置有水泵，用于提供所述供暖系统水循环的动力。

进一步地，在上述供暖系统中，所述输水管上的所述第一阀门下端位置处还连接有地暖进水管，所述地暖进水管上设置有第三阀门，所述输水管上的所述第二阀门下端位置处还连接有地暖出水管，所述地暖出水管上设置有第四阀门，水由所述地暖进水管进入所述地暖水管，进而由所述地暖出水管流出。

进一步地，在上述供暖系统中，所述第三阀门和所述第四阀门均为单向止回阀。

进一步地，在上述供暖系统中，所述相变材料为石蜡。

分析可知，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，水循环回路简单直接，避免了复杂循环导致的热量损失，供热效率高。

2、本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，利用相变材料存储热量，相变材料具有储热密度大、储热容器体积小、热效率高等优点，有效避免了能源的浪费。

3、本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，设计水循环首先经过保温箱，可以使石蜡充分的储存太阳能热水器收集的热能，同时也使石蜡在供暖时可以充分的向循环水释放存储的热能，保证了能源的最高效的利用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

附图标记说明：1-太阳能热水器；2-水箱；3-输水管；31-保温箱进水管；32-保温箱出水管；4-水泵；5-循环盘管；6-保温箱；7-相变材料；8-地暖水管；81-地暖进水管；82-地暖出水管；9-供暖房间；10-第一阀门；11-第二阀门；12-第三阀门；13-第四阀门。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，主要包括太阳能热水器1、供暖房间9和保温箱6。太阳能热水器1用于将太阳能转化为水的热能并进而向供暖房间9内供暖；供暖房间9包括地暖水管8，地暖水管8设于供暖房间9内部地表以下，地暖水管8内部循环来自太阳能热水器1加热后的热水，热水在循环过程中向供暖房间9提供热辐射供暖；保温箱6设于太阳能热水器1和供暖房间9之间，太阳能热水器1的水箱2通过输水管3连接保温箱6内部设置的循环盘管5，输水管3在与循环盘管5连接形成第一循环回路的同时，还与地暖水管8连接形成第二循环回路，上述两个循环回路的进水端和出水端上均设有单向止回阀，通过单向止回阀的开启或关闭实现循环回路的启闭，进而实现向供暖房间9供暖和向保温箱6输送热量并将热量储存待用或者带走保温箱6内储存的热量以供供暖房间9使用。

具体而言，保温箱6设于室外地表以下，可为一长方体型容器，保温箱6的外周设有保温防渗材料，本实用新型优选油毡和聚氨酯发泡板作为保温防渗材料组合使用。油毡多为动物的毛或植物纤维制成的毡或厚纸坯浸透沥青后所成，有韧性还不透水；而聚氨酯板材具有优良的隔热性能，在达到同样保温要求下，可使减少保温箱6外围护结构厚度，从而增加保温箱6的容积，聚氨酯发泡板还具有抗变形能力强，不易开裂，饰面稳定、安全等特性，其不仅保温性能优良，而且抗冻融、吸声性也好、平均寿命长，在正常使用与维修的条件下，能达到30年以上。能够做到在寿命期正常使用条件下，在干燥、潮湿或电化腐蚀，以及由于昆虫、真菌或藻类生长或者由于啮齿动物的破坏等外因影响，都不会受到破坏。

保温箱6的内部设有循环盘管5，循环盘管5和保温箱6的外壳之间填充有相变材料7，相变材料7用于储存由循环盘管5的内部循环水带来的热量和向循环盘管5的内部循环水中释放热量。

如图1所示，为本实用新型的一具体实施方式，即一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，其中，太阳能热水器1设置在室外，用于收集太阳能并将太阳能转化为水箱2内水的热量，使水箱2内水的温度升高成为热水；水箱2通过输水管3连接保温箱6，准确的说是通过一条输水管3连接保温箱6的保温箱进水管31、另一条输水管3连接保温箱出水管32。而保温箱进水管31和保温箱出水管32又分别与设于保温箱6内部的循环盘管5的两端连接，即水箱2内部经加热的热水首先经过一条输水管3流入保温箱进水管31进而流入循环盘管5，经循环盘管5循环后在经保温箱出水管32流出、进而经另一条输水管3流回太阳能热水器1的水箱2。其中，输水管3与保温箱进水管31连接端设有第二阀门11，输水管3和保温箱出水管32连接端设有第一阀门10。

也就是说，太阳能热水器1水箱2内的热水可在上述的第一循环回路内循环，水循环过程即为：水箱2-输水管3-第二阀门11-保温箱进水管31-循环盘管5-保温箱出水管32-第一阀门10-水箱2。在第一循环回路的保温箱出水管32处还设置有水泵4，水泵4为第一循环回路提供水循环的动力。

上述的第二循环回路即输水管3分别与地暖水管8两端的地暖进水管81和地暖出水管82连接形成的回路，其中，地暖进水管81上设置有第三阀门12，地暖出水管82上设置有第四阀门13。

第二循环回路的地暖进水管81与输水管3连接的同时还和保温箱出水管32连接；地暖出水管82与输水管3连接的同时还和保温箱进水管31连接。也就是说，经第一循环回路循环至保温箱出水管32后，热水分为两条路循环，一条路是继续第一循环回路循环回到水箱2内，另一条就是流向第二循环回路，具体循环过程为：保温箱出水管32-地暖进水管81-第三阀门12-地暖水管8-第四阀门13-地暖出水管82-保温箱进水管31。

如图1所示，保温箱6内部、循环盘管5之间的空间内填充有相变材料7，相变材料7具有相变时吸热或者放热而本身温度保持不变的特性，而且还有储热密度大、储热容器体积小、热效率高，发生相变时体积变化不明显等优点。相变材料7分为固—液相变材料和固—固相变材料。固—液相变材料主要是石蜡。因本实用新型的供暖房间9采用低温辐射采暖系统，供暖系统的供水温度在45～60度之间，属于中低温储热系统，因此选取相变温度为54～56度的石蜡作为相变材料。石蜡作为相变材料7具有相变潜热大、相变温度范围广等特点。石蜡还具有很理想的熔解热，且价格便宜、相变温度易于调节、相变潜热大、无毒、稳定、无过冷及析出现象等。

本实用新型介绍一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统，可以通过上述两个循环回路将夏季多余的太阳能储存在相变材料7内部，到了供暖季在通过水循环将相变材料7储存的热能再取出来，实现太阳能的跨季储存和使用，是一种节能环保的供暖方式。

本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统供暖时的工作过程为：

夏季，供暖房间无供暖需求，关闭第二循环回路中的第三阀门12和第四阀门13，使经太阳能热水器1加热后的热水不经第二循环回路循环，开启第一循环回路的第一阀门10和第二阀门11，使经太阳能热水器1加热后的热水经第一循环回路循环，在热水循环至循环盘管5时，循环盘管5内的热水与相变材料7发生热传递，相变材料7也就是石蜡发生固-液相变，吸收并存储热量，并且温度稳定在相变温度，同时也不会发生明显的体积变化，而被石蜡吸收热量后的热水温度降低，在水泵4的作用下再次循环至水箱2内，继续由太阳能热水器加热，并进入下一循环。如此不断的向保温箱6内存储多余的热量以供冬季光照不足时使用。

冬季，光照时间短，太阳能热水器1不足以提供冬季供暖所需全部热量，此时需要借助保温箱6内存储的热量为供暖房间9供暖，即开启第二循环回路的第三阀门12和第四阀门13，使经太阳能热水器1加热后的热水首先经第一循环回路循环，之后再经第二循环回路循环。当冬季白天光照充足的时候保温箱6继续在水循环过程中存储热量。

当晚上无光照情况下，水箱2内的水温不足以达到供暖所需温度，此时水在经第一循环回路的循环盘管5时与保温箱6内的石蜡产生热交换，石蜡发生液-固相变并释放热量，吸收热量后循环盘管5内的水温度升高到足以供暖的温度，在经第二循环回路，对供暖房间9进行供暖。水泵4为上述各循环回路的水循环提供动力。

优选地，上述实施例中的第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12和第四阀门13均为单向止回阀。

优选地，循环盘管5呈S型并竖直或水平设置在保温箱6内部。

分析可知，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，水循环回路简单直接，避免了复杂循环导致的热量损失，供热效率高。

2、本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，利用相变材料7存储热量，相变材料7具有储热密度大、储热容器体积小、热效率高等优点，有效避免了能源的浪费。

3、本实用新型提供的一种太阳能结合相变材料的跨季储热供暖系统，设计水循环首先经过保温箱6，可以使石蜡充分的储存太阳能热水器1收集的热能，同时也使石蜡在供暖时可以充分的向循环水释放存储的热能，保证了能源的最高效的利用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能结合相变材料跨季储热的供暖系统，其特征在于，包括：

太阳能热水器，用于将太阳能转化为水的热能；和

供暖房间，所述供暖房间内设置有地暖水管，通过所述地暖水管内的水循环向供暖房间提供低温辐射供暖；和

保温箱，设于所述太阳能热水器和所述供暖房间之间，所述保温箱内部设有相变材料，所述相变材料用于储存和释放热量。

2.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述太阳能热水器的水箱用于储存经所述太阳能热水器加热后的水，所述水箱与所述保温箱通过输水管连接。

3.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述保温箱内还设有循环盘管，所述循环盘管呈S行竖直或水平设置在所述保温箱内部，并且所述相变材料填充在所述循环盘管和所述保温箱的壳体之间。

4.根据权利要求2所述的供暖系统，其特征在于，一条所述输水管与保温箱进水管连接，所述保温箱进水管连接所述循环盘管的一端，用于将所述水箱内的热水输送入所述循环盘管。

5.根据权利要求4所述的供暖系统，其特征在于，另一条所述输水管与保温箱出水管连接，所述保温箱出水管连接所述循环盘管的另一端，用于将所述循环盘管内的水输送回所述水箱内。

6.根据权利要求5所述的供暖系统，其特征在于，所述输水管与保温箱进水管连接的一端处设有第一阀门，所述输水管与保温箱出水管连接的另一端处设有第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门均为单向止回阀。

7.根据权利要求5所述的供暖系统，其特征在于，所述保温箱出水管处设置有水泵，用于提供所述供暖系统水循环的动力。

8.根据权利要求6所述的供暖系统，其特征在于，所述输水管上的所述第一阀门下端位置处还连接有地暖进水管，所述地暖进水管上设置有第三阀门，所述输水管上的所述第二阀门下端位置处还连接有地暖出水管，所述地暖出水管上设置有第四阀门，水由所述地暖进水管进入所述地暖水管，进而由所述地暖出水管流出。

9.根据权利要求8所述的供暖系统，其特征在于，所述第三阀门和所述第四阀门均为单向止回阀。

10.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述相变材料为石蜡。