一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種可儲(chǔ)熱的建筑構(gòu)件，特別是涉及一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)。其中蓄熱墻體包括：墻體骨架外側(cè)架、墻體骨架內(nèi)側(cè)架、連接墻體骨架外側(cè)架和內(nèi)側(cè)架的中間梁、保溫材料層、相變儲(chǔ)熱層、沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管、沿水平方向布置的蛇形換熱盤管。供熱系統(tǒng)包括五個(gè)子系統(tǒng)：（1）太陽能熱采集系統(tǒng)；（2）蓄熱墻體系統(tǒng)；（3）循環(huán)泵供能系統(tǒng)；（4）室內(nèi)暖風(fēng)系統(tǒng)；（5）熱水系統(tǒng)。該發(fā)明具有太陽能利用效率高、儲(chǔ)能密度高、太陽能利用與建筑集成化程度高、系統(tǒng)適用范圍廣、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。在降低建筑能耗、提高室內(nèi)舒適性、緩解用電壓力等方面的有積極意義。
【專利說明】
一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型提供一種可儲(chǔ)熱的建筑構(gòu)件，特別是涉及一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)。屬于可再生能源在建筑節(jié)能上的應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市規(guī)模的擴(kuò)大、人們生活水平的提高，人們對(duì)居住及工作環(huán)境舒適性的要求也在提高，與此同時(shí)，暖通空調(diào)能耗在國民生產(chǎn)總能耗所占的比重逐漸增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國建筑能耗占總能耗的30?40%左右，其中用于暖通空調(diào)的能耗占建筑總能耗的40%，尤其是我國北方采暖地區(qū)，供熱采暖能耗占建筑總能耗的65%以上。因此，建筑節(jié)能問題尤其是減少暖通空調(diào)能耗越來越受到社會(huì)的關(guān)注。
[0003]現(xiàn)如今，化石能源日益枯竭，并且因化石能源的大量開發(fā)利用帶來的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源及環(huán)境的相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，已成為各國政府和人民的共識(shí)。太陽能作為一種對(duì)環(huán)境友好的可再生能源，是重要的化石能源的替代能源。在建筑中推廣應(yīng)用太陽能技術(shù)，降低化石能源在建筑能耗中的應(yīng)用比例，是遵循可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
[0004]在太陽能在建筑中的應(yīng)用技術(shù)中，蓄熱在降低能耗、提高室內(nèi)舒適性、緩解用電壓力等方面的作用已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。但太陽輻射隨時(shí)間變化，如何采用高效的熱存儲(chǔ)技術(shù)及克服太陽輻射隨時(shí)間的變化成為提高太陽能在建筑蓄熱領(lǐng)域中利用效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效的可儲(chǔ)能的建筑構(gòu)件，用于太陽能蓄熱及供熱系統(tǒng)。該構(gòu)件能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存到建筑墻體中，并通過供暖和熱水循環(huán)系統(tǒng)，解決冬季室內(nèi)供暖，夏季供熱水的問題，建筑集成化程度較高，最大限度節(jié)省了建筑空間及常規(guī)能源消耗。
[0006]本實(shí)用新型技術(shù)解決問題之一是:提供一種高效太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體。
[0007]本實(shí)用新型技術(shù)解決問題之二是:提供一種采用高效太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體的供暖系統(tǒng)。
[0008]本實(shí)用新型技術(shù)解決問題之三是:提供一種采用高效太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體的供熱水系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型技術(shù)解決方案之一，高效太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體，包括:墻體骨架外側(cè)架、墻體骨架內(nèi)側(cè)架、連接墻體骨架外側(cè)架和內(nèi)側(cè)架的中間梁、保溫材料層、相變儲(chǔ)熱層、沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管、沿水平方向布置的蛇形換熱盤管;所述墻體骨架由墻體骨架外側(cè)架和墻體骨架內(nèi)側(cè)架以及連接外側(cè)架和內(nèi)側(cè)架的中間梁組成，從而形成用于放置相變儲(chǔ)熱層和換熱盤管的夾層空間;所述墻體骨架外側(cè)架和墻體骨架內(nèi)側(cè)架的兩外側(cè)面均有保溫層;所述墻體骨架外側(cè)架和墻體骨架內(nèi)側(cè)架的兩內(nèi)側(cè)面均融合有相變儲(chǔ)熱層;所述沿水平方向和沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管位于墻體夾層空間內(nèi)；所述沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管的兩端分別與太陽能集熱器的儲(chǔ)熱工質(zhì)進(jìn)出口相聯(lián)接，形成閉式循環(huán)，作為儲(chǔ)熱構(gòu)件的熱源循環(huán);所述沿水平方向布置的蛇形換熱盤管與房間內(nèi)部的暖風(fēng)機(jī)相聯(lián)接，形成用以供室內(nèi)采暖的閉式循環(huán)，作為儲(chǔ)熱構(gòu)件的放熱循環(huán)。
[0010]所述太陽能集熱器采用太陽能真空管集熱器或平板集熱器，集熱器各塊之間采用并聯(lián)或串并聯(lián)組合方式垂直安裝在建筑南面墻體上。
[0011]所述與太陽能集熱器相聯(lián)接沿垂直方向布置的換熱盤管中的循環(huán)工質(zhì)用防凍液。
[0012]本實(shí)用新型技術(shù)解決方案之二，提供一種采用太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體的供暖系統(tǒng)，包括:太陽能集熱器、蓄熱墻體、沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管、沿水平方向布置的蛇形換熱盤管、三通閥1、三通閥2、循環(huán)栗、太陽能電池板、蓄電池、控制器、暖風(fēng)機(jī)；所述太陽能集熱器一端聯(lián)接循環(huán)栗，另一端聯(lián)接三通閥I;所述循環(huán)栗為方便檢修裝在墻體外側(cè)，一端與太陽能集熱器聯(lián)接，另一端與三通閥2聯(lián)接;所述三通閥2—端接循環(huán)栗，另一端聯(lián)接沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管的一端;所述沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管的另一端接三通閥I，形成太陽能采集和蓄熱的閉式循環(huán);所述沿水平方向布置的蛇形換熱盤管將熱量輸送給房間內(nèi)部的暖風(fēng)機(jī)，再通過暖風(fēng)機(jī)與室內(nèi)溫度較低的空氣進(jìn)行熱交換，以提高室內(nèi)的溫度。
[0013]所述循環(huán)栗和控制器動(dòng)力均來源于太陽能電池板，太陽能電池板與太陽能集熱器一起安裝于建筑南面墻體上。
[0014]所述蓄電池與太陽能電池板、循環(huán)栗和控制器相聯(lián)，將太陽能電池板所發(fā)電能儲(chǔ)存起來并供循環(huán)栗和控制器使用。
[0015]所述暖風(fēng)機(jī)位于室內(nèi)墻體的下部，暖風(fēng)機(jī)聯(lián)接輔助市電，用以在連續(xù)陰雨的天氣情況下供暖使用。
[0016]本實(shí)用新型技術(shù)解決方案之三，提供一種使用高效太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體的供熱水系統(tǒng)，包括:太陽能集熱器、循環(huán)栗、三通閥1、三通閥2、太陽能電池板、蓄電池、控制器、儲(chǔ)熱水箱、水箱內(nèi)的換熱盤管。所述太陽能集熱器一端聯(lián)接循環(huán)栗，另一端聯(lián)接三通閥I;所述三通閥I的一端聯(lián)接太陽能集熱器的一端，另一端聯(lián)接儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的換熱盤管的上部;所述三通閥2—端聯(lián)接循環(huán)栗，另一端與儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的換熱盤管的下部相聯(lián)接。
[0017]所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)部設(shè)有換熱盤管，換熱盤管進(jìn)出口兩端分別與太陽能集熱器兩端相聯(lián)，通過換熱盤管與儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，提供生活熱水。
[0018]所述儲(chǔ)熱水箱上端設(shè)有用戶出水口，下端設(shè)有冷水補(bǔ)給口。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型所產(chǎn)生的有益效果是:
[0020]1、采用高效的復(fù)合式蓄熱墻體，將集熱器收集到的太陽能傳遞給夾層空間中的相變儲(chǔ)熱層。相變蓄熱材料具有相變過程中相變潛熱大，儲(chǔ)能密度高的優(yōu)點(diǎn)，較大限度地將采集到的太陽能儲(chǔ)存起來，供給采暖使用，提高了太陽能的利用效率，有效地將墻體作為儲(chǔ)熱部件，且集熱器采用壁掛式安裝，節(jié)省建筑空間，太陽能利用與建筑集成化程度高。
[0021]2、循環(huán)栗由太陽能電池板驅(qū)動(dòng)，在增強(qiáng)熱量傳遞效果的同時(shí)，充分利用太陽能，減少常規(guī)能源的使用，且用能一致性較好，有效提高系統(tǒng)效率。
[0022]3、能同時(shí)滿足冬季供暖，夏季產(chǎn)熱水的需要。采用防凍液及儲(chǔ)熱水箱內(nèi)盤管換熱技術(shù)，解決了北方地區(qū)冬季防凍及不需供暖時(shí)產(chǎn)熱水問題，系統(tǒng)適用范圍廣，能在各種天氣情況下運(yùn)行。
[0023]4、蓄熱墻內(nèi)使用兩套換熱盤管，便于維護(hù)。
[0024]【附圖說明】:
[0025]圖1為本實(shí)用新型的蓄熱墻體結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖2為本實(shí)用新型使用該蓄熱墻體供暖系統(tǒng)示意圖
[0027]圖中:1.室內(nèi)環(huán)境2.室外環(huán)境3.蓄熱墻體內(nèi)側(cè)架4.蓄熱墻體外側(cè)架5.保溫層
6.相變儲(chǔ)熱層7.沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管8.沿水平方向布置的蛇形換熱盤管9.上部墻體10.下部墻體11.太陽能集熱器12.太陽能電池板13.蓄電池14.三通閥I 15.三通閥2 16.循環(huán)栗17.暖風(fēng)機(jī)18.儲(chǔ)熱水箱19.換熱盤管20.冷水進(jìn)口 21.熱水出口
【具體實(shí)施方式】
[0028]在下面的描述中，將描述本實(shí)用新型的各種不同方面。為了便于解釋，將陳述特定的配置和細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本實(shí)用新型的透徹理解。然而，本實(shí)用新型可能是在沒有在此提及的特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將是明顯的。此外，為了突出本實(shí)用新型，眾所周知的特征可能被省略或簡化。
[0029]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，它是本實(shí)用新型的蓄熱墻體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型的太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體結(jié)構(gòu)包括:蓄熱墻體內(nèi)側(cè)架(3)、蓄熱墻體外側(cè)架(4)、墻體夾層空間里的相變儲(chǔ)熱層(6)及位于墻體夾層空間的沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管
(7)和沿水平方向布置的蛇形換熱盤管(8)組成，在蓄熱墻體內(nèi)側(cè)架(3)和蓄熱墻體外側(cè)架
(4)的外側(cè)均有保溫層(5)。
[0030]如圖2所示，它是本實(shí)用新型使用太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體的供熱系統(tǒng)，包括:太陽能集熱器(11)、蓄熱墻體骨架、沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管(7)、沿水平方向布置的蛇形換熱盤管(8)、三通閥1(14)、三通閥2(15)、循環(huán)栗(16)、太陽能電池板(11)、蓄電池(13)、控制器、暖風(fēng)機(jī)(17)、儲(chǔ)熱水箱(18)。
[0031]實(shí)施例一:在冬季等需要供暖的天氣情況下，將三通閥2(15)接通循環(huán)栗(16)和沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管(7 )的一端;將三通閥I (14 )接通沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管(7)的另一端和太陽能集熱器(U)。使循環(huán)工質(zhì)在太陽能集熱器(11)與沿垂直方向布置的蓄熱盤管(7)之間循環(huán)。當(dāng)白天有太陽輻射照射在太陽能集熱器(11)上，太陽能電池板
(12)也將接收到的太陽輻射的光能轉(zhuǎn)換為電能直接驅(qū)動(dòng)循環(huán)栗，并將多余的電儲(chǔ)存到蓄電池(13)中，用以即使在晚上沒有太陽輻射的情況下為循環(huán)栗(16)和控制器提供動(dòng)力。工質(zhì)在太陽能集熱器(11)與沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管(7)之間循環(huán)，使儲(chǔ)熱構(gòu)件的熱源循環(huán)工作。沿垂直方向布置的蓄熱盤管(7)同時(shí)將熱量傳遞給墻體內(nèi)的相變儲(chǔ)熱層(6)，相變儲(chǔ)熱層將熱量儲(chǔ)存起來。沿水平方向布置的換熱盤管(7)將這些熱量通過暖風(fēng)機(jī)(17)送入室內(nèi)使供熱循環(huán)開始工作，通過暖風(fēng)機(jī)與室內(nèi)溫度較低的空氣進(jìn)行熱交換，以提高室內(nèi)的溫度，供室內(nèi)采暖使用。暖風(fēng)機(jī)(17)上的溫度控制單元，當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)開始工作，當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)，停止供暖。當(dāng)遇到連續(xù)陰雨的天氣情況下無法使用該供暖系統(tǒng)供暖時(shí)，接通暖風(fēng)機(jī)上的輔助市電，供室內(nèi)采暖。
[0032]實(shí)施例二:在夏天等天氣情況下室內(nèi)溫度較高，不需采暖時(shí)，接通水箱(18)底部與循環(huán)栗(16)之間的三通閥2(15)，同時(shí)接通水箱(18)頂部與太陽能集熱器(11)之間的三通閥1(14)。使太陽能集熱器(11)與水箱(18)內(nèi)的換熱盤管(19)聯(lián)通，使循環(huán)工質(zhì)在太陽能集熱器(11)與水箱(18)內(nèi)的換熱盤管(19)之間循環(huán)。此時(shí)太陽能集熱器為用戶提供生活熱水。在水箱(18)的上部和下部分別有補(bǔ)給冷水進(jìn)水口( 20)和熱水出口( 21)。
[0033]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:蓄熱墻體包括墻體骨架外側(cè)架、墻體骨架內(nèi)側(cè)架、連接墻體骨架外側(cè)架和內(nèi)側(cè)架的中間梁、保溫材料層、相變儲(chǔ)熱層、沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管、沿水平方向布置的蛇形換熱盤管;所述墻體骨架由墻體骨架外側(cè)架和墻體骨架內(nèi)側(cè)架以及連接外側(cè)架和內(nèi)側(cè)架的中間梁組成，從而形成用于放置相變儲(chǔ)熱層和換熱盤管的夾層空間;所述墻體骨架外側(cè)架和墻體骨架內(nèi)側(cè)架的兩外側(cè)面均有保溫層;所述墻體骨架外側(cè)架和墻體骨架內(nèi)側(cè)架的兩內(nèi)側(cè)面均融合有相變儲(chǔ)熱層;所述沿水平方向和沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管位于墻體夾層空間內(nèi)；所述沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管的兩端分別與太陽能集熱器的儲(chǔ)熱工質(zhì)進(jìn)出口相聯(lián)接，形成閉式循環(huán)，作為儲(chǔ)熱構(gòu)件的熱源循環(huán);所述沿水平方向布置的蛇形換熱盤管與房間內(nèi)部的暖風(fēng)機(jī)相聯(lián)接，形成用以供室內(nèi)采暖的閉式循環(huán)，作為儲(chǔ)熱構(gòu)件的放熱循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能集熱器采用太陽能真空管集熱器或平板集熱器，集熱器各塊之間采用并聯(lián)或串并聯(lián)組合方式垂直安裝在建筑南面墻體上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述與太陽能集熱器相聯(lián)接沿垂直方向布置的換熱盤管中的循環(huán)工質(zhì)用防凍液。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:供熱系統(tǒng)中的供暖系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱墻體、沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管、沿水平方向布置的蛇形換熱盤管、三通閥1、三通閥2、循環(huán)栗、太陽能電池板、蓄電池、控制器、暖風(fēng)機(jī);所述太陽能集熱器一端聯(lián)接循環(huán)栗，另一端聯(lián)接三通閥I;所述循環(huán)栗為方便檢修裝在墻體外側(cè)，一端與太陽能集熱器聯(lián)接，另一端與三通閥2聯(lián)接;所述三通閥2—端接循環(huán)栗，另一端聯(lián)接沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管的一端;所述沿垂直方向布置的蛇形換熱盤管的另一端接三通閥I，形成太陽能采集和蓄熱的閉式循環(huán);所述沿水平方向布置的蛇形換熱盤管將熱量輸送給房間內(nèi)部的暖風(fēng)機(jī)，再通過暖風(fēng)機(jī)與室內(nèi)溫度較低的空氣進(jìn)行熱交換，以提尚室內(nèi)的溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)栗和控制器動(dòng)力均來源于太陽能電池板，太陽能電池板與太陽能集熱器一起安裝于建筑南面墻體上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池與太陽能電池板、循環(huán)栗和控制器相聯(lián)，將太陽能電池板所發(fā)電能儲(chǔ)存起來并供循環(huán)栗和控制器使用。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述暖風(fēng)機(jī)位于室內(nèi)墻體的下部，暖風(fēng)機(jī)聯(lián)接輔助市電，用以在連續(xù)陰雨的天氣情況下供暖使用。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:供熱系統(tǒng)中的供熱水系統(tǒng)包括太陽能集熱器、循環(huán)栗、三通閥1、三通閥2、太陽能電池板、蓄電池、控制器、儲(chǔ)熱水箱、水箱內(nèi)的換熱盤管;所述太陽能集熱器一端聯(lián)接循環(huán)栗，另一端聯(lián)接三通閥I;所述三通閥I的一端聯(lián)接太陽能集熱器的一端，另一端聯(lián)接儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的換熱盤管的上部;所述三通閥2—端聯(lián)接循環(huán)栗，另一端與儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的換熱盤管的下部相聯(lián)接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:儲(chǔ)熱水箱內(nèi)部設(shè)有換熱盤管，換熱盤管進(jìn)出口兩端分別與太陽能集熱器兩端相聯(lián)，通過換熱盤管與儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，提供生活熱水。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種太陽能相變與顯熱復(fù)合式蓄熱墻體及其供熱系統(tǒng)，其特征在于:儲(chǔ)熱水箱上端設(shè)有用戶出水口，下端設(shè)有冷水補(bǔ)給口。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK205444542SQ201521060902
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】王云峰, 杜文平, 李明, 何京鴨, 邱羽, 王瑞, 楊增輝
【申請(qǐng)人】云南師范大學(xué)