CN210107550U - 一种太阳能室内供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能供暖技术领域，具体涉及一种太阳能室内供暖系统，包括太阳能集热器、储水箱、太阳能光伏板、光伏逆变器、电池组和储能地板。所述储能地板内设有电热丝和地热盘管，所述太阳能集热器与所述储水箱连通，所述储水箱与所述储能地板内的地热盘管的循环入口连通，所述地热盘管的循环出口与所述太阳能集热器连通，所述太阳能光伏板通过光伏逆变器与所述电池组连接，所述电池组与所述储能地板内的电热丝电连接。本实用新型所提供的太阳能室内供暖系统，能够对太阳能进行有效转化并储存，可以根据太阳能辐射强度，选择相应模式对室内进行供暖，能够实现室内全天供暖需求，节能环保。

Description

一种太阳能室内供暖系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能供暖技术领域，具体涉及一种太阳能室内供暖系统。

背景技术

目前，别墅和农村等单体小型民用建筑，冬季采暖普遍使用热泵或燃煤等方式，一方面热泵采暖初投资过高、不经济，另一方面消耗以燃煤为主的传统能源，污染环境。单体小型民用建筑，其末端采暖形式多为地热盘管或电采暖，对于有集中供暖系统的别墅小区，需要供暖企业或热电厂提供热水，不能够根据房间实际供暖需求对采暖模式进行调节；农村民用建筑采暖形式多为火炕，达不到对整个房间的采暖需求。电采暖虽然供暖效果优于地热盘管，且末端环保，但能源属于高品位，费用较高。别墅或农村等单体小型民用建筑的采暖形式均需要消耗大量一次能源，经济性和环保效益偏低。

现有技术中，太阳能储能地板的工作原理大多是将太阳能光伏板所转化的电能用于加热储能地板中的发热装置或材料，或将太阳能集热器中的热水送至储能地板中的地热管中。形式单一，且只能用于夜间供暖，不能满足全天供暖需求，当太阳能辐射强度弱时，会出现热水水温过低或发电量不足的弊端，储能地板获取的能量较少，供暖效果较差。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种太阳能室内供暖系统，能够实现冬季全天供暖，解决了现有供暖方式所存在的能源消耗和环境污染问题。

为了达到上述技术效果，本实用新型包括以下技术方案：一种太阳能室内供暖系统，包括太阳能集热器、储水箱、太阳能光伏板、光伏逆变器、电池组和储能地板，所述储能地板内设有电热丝和地热盘管，所述太阳能集热器与所述储水箱连通，所述储水箱与所述储能地板内的地热盘管的循环入口连通，所述地热盘管的循环出口与所述太阳能集热器连通，所述太阳能光伏板通过光伏逆变器与所述电池组连接，所述电池组与所述储能地板内的电热丝电连接。

进一步地，所述储水箱与所述地热盘管的循环入口之间设有水泵，所述地热盘管的循环出口与所述太阳能集热器之间设有循环泵；还包括控制装置、设于室内的第一温度传感器以及设于储水箱内的第二温度传感器，所述水泵、循环泵、第一温度传感器、第二温度传感器以及电池组分别与控制装置连接。

进一步地，还包括设于所述储水箱内的加热装置，所述加热装置与所述电池组连接。

进一步地，所述储能地板包括上下固定连接的上层地板和下层地板，所述上层地板上设有多条平行的地热盘管凹槽，相邻地热盘管凹槽之间设有至少两条平行的电热丝凹槽，所述地热盘管凹槽、电热丝凹槽内分别嵌装有地热盘管、电加热丝。

进一步地，所述上层地板底面铺设有第一相变材料层，所述下层地板顶面铺设有第二相变材料层。在上层地板、下层地板上分别铺设有第一相变材料层、第二相变材料层，当室内温度下降时释放热量传导至地板，有利于提高能量的利用率，

进一步地，所述第一相变材料层包括第一外部支撑体和设于所述第一外部支撑体内的第一填充体；所述第二相变材料层包括第二外部支撑体和设于所述第二外部支撑体内的第二填充体。

进一步地，所述第二相变材料层与所述下层地板顶面之间设有保温层。

进一步地，所述储能地板由多个分地板拼接而成，所述分地板的一侧端沿着外边缘设有条形凹槽，与该端相对的另一侧端设有与所述条形凹槽所对应的条形凸块。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本实用新型所提供的太阳能室内供暖系统，能够对太阳能进行有效转化并储存，可以根据太阳能辐射强度，选择相应模式对室内进行供暖，能够实现室内全天供暖需求，节能环保。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供太阳能室内供暖系统的示意图；

图2为本实用新型实施例所提供储能地板的结构示意图。

图中，

1、太阳能集热器；2、太阳能光伏板；3、光伏逆变器；4、水泵；5、循环泵；6、电池组；7、储电装置；8、电源；9、控制装置；10、第一温度传感器；11、加热装置；12、第二温度传感器；13、储水箱；14、上层地板；15、第一相变材料层；16、电热丝；17、地热盘管；18、第二相变材料；19、保温层；20、下层地板；21、条形凸块；22、储能地板；23、电热丝凹槽；24、地热盘管凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例：

本实施例提供了一种太阳能室内供暖系统，参阅图，包括太阳能集热器1、储水箱13、太阳能光伏板2、光伏逆变器3、电池组6和储能地板22，所述储能地板内设有电热丝16和地热盘管17，所述太阳能集热器与所述储水箱13连通，所述储水箱13与所述储能地板内的地热盘管17的循环入口连通，所述地热盘管的循环出口与所述太阳能集热器1连通，所述太阳能光伏板2通过光伏逆变器与所述电池组6连接，所述电池组6与所述储能地板22内的电热丝电连接。可选地，太阳能集热器和太阳能光伏板可以集成为一体放置于屋顶或露台。

本实施例中所提供的太阳能供暖系统包括两种供暖方式，其一为热水供暖模式，太阳能集热器用于将热量传送至储水箱中，对储水箱中的水进入加热，加热后的水传送到储能地板中的地热盘管后循环使用，地热盘管中的热量散发至室内实现供暖需求。其二为储电模式，太阳能光伏板用于收集太阳能并将其转化为电能储存在电池组内，通过电池组对储能地板中的电热丝加热，实现室内供暖。上述所提供的两种供暖方式，可以供用户设定三种模式进行供暖，包括模式1、模式2和模式3；模式1为，当太阳能辐射强度足够时(晴天)，热水供暖模式和储电模式均启动；所述的模式2为太阳能辐射强度不足时(阴天)，只开启热水供暖模式；所述的模式3为夜间供暖，开启储电模式。用户可以根据太阳能辐射强度选择供暖模式。能够实现晴天、阴天和夜间的全天供暖需求，有助于节约能源。

可选地，采用照度计对光照强度进行感测，从而对晴天或阴天进行判断，当照度范围在50-500lx时为阴天，大于500lx时为晴天。

为了便于根据温度自动开启供暖，本实施例中，所述储水箱与所述地热盘管的循环入口之间设有水泵4，所述地热盘管的循环出口与所述太阳能集热器之间设有循环泵5；还包括控制装置9、设于室内的第一温度传感器10以及设于储水箱13内的第二温度传感器12，所述水泵4、循环泵5、第一温度传感器10、第二温度传感器12以及电池组6分别与控制装置9连接。第一温度传感器10能够实时感测室内温度，并将温度信号传送给控制装置，第二温度传感器实时记录储水箱内温度，并将温度信号传送给控制装置，控制装置用于接收第一温度传感器和第二温度传感器的温度信号并进行分析处理后传送给电池组、水泵和循环泵进行控制。照度计与控制装置连接，当照度计将感测到的光照强度信号发送至控制装置，控制装置处理后控制打开相应的模式。需要说明的是，控制装置可以为PLC控制装置，第一温度传感器、照度计、第二温度传感器采用现有市面上的普通温度传感器即可，控制装置与两个温度传感器之间的信号传输原理以及控制原理为本领域公知常识，不属于本实用新型的实用新型点，此处不做详细赘述。

本实施例中，电池组包括储电装置7和电源8，储电装置用于将太阳能转化成的电能储存起来，电源用于控制电路通断，关于电池组储电以及电源通断电路为本领域公知常识，此处不做详细赘述。

为了避免出现热水供暖不足的现象，本实施例还设置了一种辅助加热方式，在所述储水箱内设加热装置11，所述加热装置与所述电池组连接。电池组电源控制加热装置工作。可选地，辅助加热装置为加热盘管，通过加热盘管为储水箱内的水加热。

可选地，所述储能地板包括上下固定连接的上层地板14和下层地板20，所述上层地板上设有多条平行的地热盘管凹槽24，相邻地热盘管凹槽24之间设有至少两条平行的电热丝凹槽23，所述地热盘管凹槽24、电热丝凹槽23内分别嵌装有地热盘管、电加热丝。

进一步地，所述上层地板14底面铺设有第一相变材料层15，所述下层地板20顶面铺设有第二相变材料层18。在上层地板、下层地板上分别铺设有第一相变材料层、第二相变材料层，当室内温度下降时释放热量传导至地板，有利于提高能量的利用率。

进一步地，所述第一相变材料层包括第一外部支撑体和设于所述第一外部支撑体内的第一填充体；所述第二相变材料层包括第二外部支撑体和设于所述第二外部支撑体内的第二填充体。第一外部支撑体和第二外部支撑体可以为树脂或膨胀石墨。可以采用分散封装的方式将一定量的填充体装入由树脂或膨胀石墨所制成的板状外部支撑体内。封装方式可以采用现有工艺，此处不是本实用新型的实用新型点，不做详述。

所述第一填充体由混凝土、相变材料和铜片组成，第二填充体由混凝土和相变材料组成，其中所述的相变材料为石蜡、无机盐、高分子有机物、石墨烯中的一种或多种混合物。可选地，第一填充体中混凝土、相变材料和铜片的质量百分比分别为40％、50％和10％；第二填充体中混凝土和相变材料的百分比为40％和60％。

上层地板、下层地板上的第一相变材料层15、第二相变材料层18所采用的导热系数不同，下层地板上的第二相变材料层加入导热系数较低的导热材料，尽量避免热量向下传递，上层地板上的第一相变材料层加入导热系数较高的导热材料，使热量有效传至地板上部，大大提高了能量利用率。

进一步地，为了避免地板内热量散失，延长室内温度保持时间，节约能源，所述第二相变材料层与所述下层地板顶面之间设有保温层19。优选地，所述的保温层19为粘土陶粒混凝土层或煤粉灰陶料混凝土层。

可选地，所述储能地板由多个分地板拼接而成，所述分地板的一侧端沿着外边缘设有条形凹槽，与该端相对的另一侧端设有与所述条形凹槽所对应的条形凸块21。相邻分地板之间通过条形凸块和条形凹槽卡接。

本实施例所提供模式1的工作流程为：当太阳能辐射强度足够时(晴天)，太阳能集热器和太阳能光伏板同时工作，热水供暖模式和储电模式同时启动。模式1中室内温度为主要控制因素，热水供暖模式具体流程为：太阳能集热气将水加热并储存于储水箱中，当室内温度小于提前设定的第一温度阈值，例如18℃时，室内的第一温度传感器将传感信号传至控制装置，控制装置控制水泵和循环泵开启，储水箱内的热水流入储能地板中的地热盘管中，室内温度上升，实现对房间的供暖需求，同时第一相变材料层和第二相变材料层发生相变，储存热量。当室内温度大于设定的第二温度阈值，例如24℃时，水泵关闭。储电模式具体流程为：太阳能光伏板接收太阳辐射能量，通过光伏逆变器将太阳能转化为电能，并储存于电池组中的储电装置中，当储电装置处于满电状态时，储能模式关闭，为夜间供暖提供电能。

本实施例所提供模式2工作流程为，模式2中室内温度和储水箱温度为主要控制因素。当太阳能辐射强度不足时(阴天)，开启热水供暖模式，具体流程为：太阳能集热器将水加热并储存于储水箱中，当室内温度小于提前设定的第一温度阈值，例如18℃时，第一温度传感器将传感信号传至控制装置，控制水泵和循环泵开启，当水箱温度低于设定值，例如40℃时，水箱内的第二温度传感器将信号送至控制装置，开启电源通过加热装置实现辅助电加热，储水箱内水温上升，实现供暖需求，同时上第一相变材料层和第二相变材料层发生相变，储存热量。当室内温度大于第二温度阈值，例如24℃，控制水泵关闭。

本实施例所提供的模式3工作流程，室内温度为主要控制因素。控制装置收到室内的第一温度传感器记录的室内温度数据并开始进行分析，当室内温度小于第一温度阈值18℃时，电池组的储电装置开始放电并加热储能地板中的电热丝，热量从地板上层送入房间的同时，第一相变材料层和第二相变材料层在20～30℃时发生相变释放热量，当室内温度高于第二温度阈值24℃，储电装置停止放电。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，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 (8)

1.一种太阳能室内供暖系统，其特征在于，包括太阳能集热器(1)、储水箱(13)、太阳能光伏板(2)、光伏逆变器(3)、电池组(6)和储能地板(22)，所述储能地板(22)内设有电热丝(16)和地热盘管(17)，所述太阳能集热器(1)与所述储水箱(13)连通，所述储水箱(13)与所述储能地板(22)内的地热盘管(17)的循环入口连通，所述地热盘管(17)的循环出口与所述太阳能集热器(1)连通，所述太阳能光伏板(2)通过光伏逆变器(3)与所述电池组(6)连接，所述电池组(6)与所述储能地板(22)内的电热丝(16)电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，所述储水箱(13)与所述地热盘管(17)的循环入口之间设有水泵(4)，所述地热盘管(17)的循环出口与所述太阳能集热器(1)之间设有循环泵(5)；还包括控制装置(9)、设于室内的第一温度传感器(10)以及设于储水箱(13)内的第二温度传感器(12)，所述水泵(4)、循环泵(5)、第一温度传感器(10)、第二温度传感器(12)以及电池组(6)分别与控制装置(9)连接。

3.根据权利要求2所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，还包括设于所述储水箱(13)内的加热装置(11)，所述加热装置与所述电池组(6)连接。

4.根据权利要求1所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，所述储能地板(22)包括上下固定连接的上层地板(14)和下层地板(20)，所述上层地板(14)上设有多条平行的地热盘管凹槽(24)，相邻地热盘管凹槽(24)之间设有至少两条平行的电热丝凹槽(23)，所述地热盘管凹槽(24)、电热丝凹槽(23)内分别嵌装有地热盘管(17)、电热丝(16)。

5.根据权利要求4所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，所述上层地板(14)底面铺设有第一相变材料层(15)，所述下层地板(20)顶面铺设有第二相变材料层(18)。

6.根据权利要求5所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，所述第一相变材料层(15)包括第一外部支撑体和设于所述第一外部支撑体内的第一填充体；所述第二相变材料层包括第二外部支撑体和设于所述第二外部支撑体内的第二填充体。

7.根据权利要求5所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，所述第二相变材料层与所述下层地板顶面之间设有保温层(19)。

8.根据权利要求1所述的太阳能室内供暖系统，其特征在于，所述储能地板由多个分地板拼接而成，所述分地板的一侧端沿着外边缘设有条形凹槽，与该端相对的另一侧端设有与所述条形凹槽所对应的条形凸块(21)。

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