一種太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于暖通空調(diào)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及局部采暖和系統(tǒng)節(jié)能過程，特別涉及一種太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)由太陽能集熱單元、輔助熱源、相變蓄熱單元以及接觸式采暖裝置組成；所述其他輔助設(shè)備包括太陽能集熱循環(huán)泵、輔助熱源循環(huán)泵、采暖系統(tǒng)循環(huán)泵，可調(diào)式恒溫混水閥，第一三通溫控調(diào)節(jié)閥，第二三通溫控調(diào)節(jié)閥，第三三通溫控調(diào)節(jié)閥以及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥等。它充分利用太陽能資源，實(shí)現(xiàn)人體局部微環(huán)境的采暖和節(jié)能功能。
【專利說明】一種太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于暖通空調(diào)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及室內(nèi)熱舒適度調(diào)節(jié)和系統(tǒng)節(jié)能過程，特別涉及一種太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益短缺以及環(huán)境污染情況的加劇，節(jié)能、環(huán)保成已為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的支柱產(chǎn)業(yè)。目前，建筑總能耗占全國總能耗的19.74%，特別是采暖能耗，占建筑能耗的32.5%。但我國北方地區(qū)設(shè)有采暖的建筑還主要集中在城市，廣大農(nóng)村地區(qū)的土坯民居一般采用燃燒秸桿等生物燃料搭建火炕的方式作為取暖設(shè)施，而大量新建的鄉(xiāng)村民居和很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)民居室內(nèi)只能采用燒煤取暖，甚至沒有采暖設(shè)施，冬季室內(nèi)環(huán)境惡劣。
[0003]太陽能是一種清潔、環(huán)保的可再生能源，有效利用太陽能不僅可以緩解能源緊缺，而且還可以減少因燃用化石燃料等常規(guī)能源引起的環(huán)境污染。我國北方地區(qū)太陽能輻射分布非常豐富，但是由于冬季太陽能能源密度低，以及太陽能本身的間歇性和不穩(wěn)定性，且受晝夜、季節(jié)以及多云陰雨天氣等隨機(jī)因素的影響，因此限制了太陽能技術(shù)在采暖方面的利用。
[0004]太陽能蓄熱技術(shù)利用蓄熱材料的相變蓄熱，可以有效的減小蓄積能量所需的容積，可以實(shí)現(xiàn)太陽能的充分和持續(xù)穩(wěn)定利用，是解決這一問題的良好途徑。
[0005]借鑒“火炕”、“電熱毯”的取暖原理，將熱水直接通入人體接觸的家居用品中，如床墊、腳墊、座墊和靠墊之中，依靠均勻的表面溫度實(shí)現(xiàn)熱的傳導(dǎo)、輻射，獲得舒適的局部取暖效果。接觸式采暖的顯著特點(diǎn)是人體接觸的家居用品要求溫度低，內(nèi)部介質(zhì)流速低，進(jìn)出口的換熱溫差較小，一般只有2?4°C，因此供暖介質(zhì)的溫度可以在30?35°C之間，大大降低了供暖介質(zhì)的溫度要求，為低品位能源的利用提供了可行性。此外，接觸式采暖裝置提供的采暖區(qū)域是人長期停留的地方，因此供暖區(qū)域小，因此消耗的能源小，為冬季低品質(zhì)能源的應(yīng)用提供了便利。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?8237667.7的中國專利公開了一種與床墊相連的加熱裝置，這種電熱水加熱裝置，將熱水送至具有一定幾何形狀排列的管狀部件和熱交換容器的床墊中，其發(fā)明解決傳統(tǒng)電熱毯鋪在床上有電流，形成懸浮電壓，存在破壞人體白血球的風(fēng)險(xiǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00810182301的中國專利公開了一種水熱毯，該發(fā)明采用電加熱的熱水容器，容器上下開孔，并連接到塑料管盤成的床墊中。申請(qǐng)?zhí)枮?01310045353.9的中國專利公開了一種水熱毯，該發(fā)明公布了一種水熱毯的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)具有水阻力小，可折疊，不宜漏水的特點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?201220707404.0的中國專利公開了一種水熱墊，該發(fā)明提供了一種具有自動(dòng)電加熱功能的熱水床墊，并簡要說明了熱水床墊的布置形式。申請(qǐng)?zhí)?01310720483的中國發(fā)明專利公布了一種應(yīng)用于極端條件下的模塊化太陽能蓄熱系統(tǒng)，該發(fā)明通過太陽能電池板加熱熱水，并將熱量存儲(chǔ)在模塊化的相變蓄熱器中。申請(qǐng)?zhí)枮?01310708498.2的中國發(fā)明專利公布了一種采用太陽能蓄熱水池及熱泵的復(fù)合供暖空調(diào)系統(tǒng)，該發(fā)明采用蓄熱水池存貯太陽能熱量，并采用熱泵作為輔助。申請(qǐng)?zhí)枮?01010611919.6的中國專利公開了一種太陽能、熱泵與毛細(xì)管網(wǎng)復(fù)合熱水采暖制冷裝置，該裝置采用儲(chǔ)熱水箱來儲(chǔ)存太陽能的能量，在水箱溫度不足時(shí)，利用水源熱泵來提升水箱的溫度，這種裝置對(duì)于太陽能的儲(chǔ)存屬于顯熱存儲(chǔ)，儲(chǔ)熱水箱的體積較大。申請(qǐng)?zhí)枮?01320286376.4的中國專利公布了復(fù)合式主動(dòng)相變蓄熱采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過太陽能熱水相變地板和和電加熱相變地板兩套供熱系統(tǒng)。
[0007]現(xiàn)有的接觸式采暖的有關(guān)專利均將熱水作為介質(zhì)各種熱水墊，并都是采用電作為加熱源，是將人體直接近距離接觸電的“電熱毯”的提升和改變，是為了解決人體近距離接觸電流所帶來的隱患，太陽能蓄熱方面的相關(guān)專利主要集中在將太陽能存貯在蓄熱裝置中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種在冬季能充分利用有限的太陽能，實(shí)現(xiàn)蓄熱的接觸式采暖系統(tǒng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:包括太陽能集熱單元以及作為接觸式采暖終端的熱水床墊、熱水腳墊、熱水座墊以及熱水靠墊；太陽能集熱單元與用于存貯和釋放熱量的相變蓄熱單元相連，相變蓄熱單元將熱量分別輸送到熱水床墊、熱水腳墊、熱水座墊以及熱水靠墊，實(shí)現(xiàn)接觸式采暖。
[0010]所述的相變蓄熱單元的入口處還連接有在太陽能集熱單元的熱量不能滿足系統(tǒng)用量時(shí)的輔助熱源。
[0011]所述的太陽能集熱單元和輔助熱源與相變蓄熱單元之間的回路上均設(shè)置有為各自循環(huán)回路提供動(dòng)力的太陽能集熱循環(huán)泵和輔助熱源循環(huán)泵。
[0012]所述的太陽能集熱單元安裝于屋面上，太陽能集熱器采用平板式、熱管式或者玻璃真空管式的太陽能集熱器；輔助熱源安裝于室外，輔助熱源可采用空氣源熱泵。
[0013]所述的相變蓄熱單元的出口處設(shè)置有為采暖循環(huán)提供動(dòng)力的采暖循環(huán)泵。
[0014]所述的相變蓄熱單元安裝于室內(nèi)，相變蓄熱單元內(nèi)設(shè)置有蓄熱管和取熱管，蓄熱管和取熱管采用交錯(cuò)排列的方式均布在相變蓄熱單元中。
[0015]所述的熱水床墊、熱水腳墊、熱水座墊以及熱水靠墊內(nèi)均設(shè)置有內(nèi)徑為2?4_毛細(xì)管網(wǎng)。
[0016]所述的熱水床墊、熱水腳墊、熱水座墊以及熱水靠墊內(nèi)均填充有耐壓材料，直接將熱水充入，采用溫度為30?35°C的低溫?zé)崴?，?shí)現(xiàn)低溫?zé)崴佑|式采暖。
[0017]所述的相變蓄熱單元的供熱回路上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)采暖供水溫度的可調(diào)式恒溫混水閥；可調(diào)式恒溫混水閥的一個(gè)入口與相變蓄熱單元供熱側(cè)的出口相連，可調(diào)式恒溫混水閥的出口分別與熱水床墊的入口、熱水腳墊的入口、熱水座墊的入口、熱水靠墊的入口、可調(diào)式恒溫混水閥的另一個(gè)入口以及相變蓄熱單元供熱側(cè)的入口相連通。
[0018]所述的熱水床墊、熱水腳墊、熱水座墊以及熱水靠墊的入口處分別設(shè)置有用于調(diào)節(jié)進(jìn)水量的第一三通溫控調(diào)節(jié)閥、第二三通溫控調(diào)節(jié)閥、第三三通溫控調(diào)節(jié)閥及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥；第一三通溫控調(diào)節(jié)閥、第二三通溫控調(diào)節(jié)閥、第三三通溫控調(diào)節(jié)閥及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥的其中一個(gè)入口均與可調(diào)式恒溫混水閥的出口相連通，另一個(gè)入口分別與各自的接觸式采暖終端的出口相連通；第一三通溫控調(diào)節(jié)閥、第二三通溫控調(diào)節(jié)閥、第三三通溫控調(diào)節(jié)閥及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥的出口分別與各自的接觸式采暖終端的入口相連通。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明利用現(xiàn)有成熟的太陽能熱利用技術(shù)，在現(xiàn)有太陽能集熱器溫度下，利用相變蓄熱技術(shù)以及接觸式采暖裝置的特性實(shí)現(xiàn)低品位能源的梯級(jí)利用和能量的二次分配，提高熱量的利用效率。該系統(tǒng)首先，通過相變蓄熱技術(shù)對(duì)太陽能進(jìn)行充分利用和儲(chǔ)存，有效地利用太陽能這種可再生清潔能源，獲得穩(wěn)定的熱源供應(yīng)；第二，冬季通過接觸式采暖裝置實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崴膳?；第三，通過可調(diào)式恒溫混水閥，調(diào)節(jié)采暖供水溫度，第四，通過三通溫控調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)接觸式采暖裝置的溫度調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0022]其中，I為太陽能集熱單元；2為輔助熱源；3為相變蓄熱單元；4為熱水床墊；5為熱水腳墊；6為熱水座墊；7為熱水靠墊；8為太陽能集熱循環(huán)泵；9為輔助熱源循環(huán)泵；10為采暖循環(huán)泵；11為可調(diào)式恒溫混水閥；12為第一三通溫控調(diào)節(jié)閥；13為第二三通溫控調(diào)節(jié)閥；14為第三三通溫控調(diào)節(jié)閥；15為第四三通溫控調(diào)節(jié)閥。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]參見圖1，本發(fā)明包括由太陽能集熱單元1、相變蓄熱單元3、輔助熱源熱水床墊4、熱水腳墊5、熱水座墊6以及熱水靠墊7，并由管道和相對(duì)應(yīng)的控制閥門相連組成冬季熱源供應(yīng)系統(tǒng)。
[0025]太陽能集熱單元I安裝于屋面上，太陽能集熱器采用平板式、熱管式或者玻璃真空管式的太陽能集熱器；輔助熱源2安裝于室外，輔助熱源采用空氣源熱泵。
[0026]相變蓄熱單元3的入口處連接有太陽能集熱單元I和輔助熱源2。太陽能集熱單元I和輔助熱源2與相變蓄熱單元3之間的回路上均設(shè)置有為各自循環(huán)回路提供動(dòng)力的太陽能集熱循環(huán)泵8和輔助熱源循環(huán)泵9。
[0027]相變蓄熱單元3的出口處設(shè)置有為供熱循環(huán)提供動(dòng)力的采暖循環(huán)泵10 ;相變蓄熱單元3安裝于機(jī)房內(nèi)，相變蓄熱單元內(nèi)設(shè)置有蓄熱管和取熱管，蓄熱管和取熱管采用交錯(cuò)排列的方式均布在相變蓄熱單元3中。
[0028]接觸式采暖裝置:熱水床墊4、熱水腳墊5、熱水座墊6、熱水靠墊7布置在房間內(nèi)，接觸式采暖裝置內(nèi)，可設(shè)置內(nèi)徑為2?4_毛細(xì)管網(wǎng)，也可采用耐壓材料直接將熱水充入，低溫?zé)崴疁囟葹?0?35°C，實(shí)現(xiàn)接觸式采暖。
[0029]另外，本發(fā)明還設(shè)有用于調(diào)節(jié)采暖供水溫度的可調(diào)式恒溫混水閥11，實(shí)現(xiàn)采暖供水溫度的調(diào)節(jié)；接觸式采暖裝置前設(shè):第一三通溫控調(diào)節(jié)閥12，第二三通溫控調(diào)節(jié)閥13，第三三通溫控調(diào)節(jié)閥14及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥15等均可根據(jù)接觸式采暖裝置的要求實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
[0030]具體的連接方式:
[0031]太陽能集熱單元I與相變蓄熱單元3相連進(jìn)行蓄熱，或通過輔助熱源2與相變蓄熱單元3相連進(jìn)行蓄熱。相變蓄熱單元3與接觸式采暖裝置:熱水床墊4、熱水腳墊5、熱水座墊6、熱水靠墊7連接，進(jìn)行熱量的釋放。
[0032]本發(fā)明的原理為:
[0033]冬季，通過太陽能集熱，蓄熱，實(shí)現(xiàn)供暖的熱源供應(yīng)。具體的流程是:太陽能集熱單元I出口的熱水經(jīng)太陽能集熱循環(huán)泵8送入相變蓄熱單元3，實(shí)現(xiàn)蓄熱。相變蓄熱單元3通過采暖循環(huán)泵10將存貯的熱量送出。當(dāng)相變蓄熱單元3的熱量不能滿足系統(tǒng)用量時(shí)，通過輔助熱源2為相變蓄熱單元3蓄熱。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0035]本發(fā)明有效利用太陽能這種清潔能源，從太陽能的有效存貯，到末端低品位能源的高效使用來進(jìn)行設(shè)計(jì)。充分考慮到太陽能的不穩(wěn)定性，以及接觸式采暖裝置對(duì)熱源溫度要求不高的優(yōu)勢(shì)，利用太陽能集熱單元采集熱量，通過相變蓄熱單元進(jìn)行存貯以及供熱，并通過閥門以及相應(yīng)循環(huán)泵的配合工作，最終合理的使用太陽能資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和采暖的功倉泛。
[0036]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:包括太陽能集熱單元(I)以及作為接觸式采暖終端的熱水床墊(4)、熱水腳墊(5)、熱水座墊(6)以及熱水靠墊(7);太陽能集熱單元⑴與用于存貯和釋放熱量的相變蓄熱單元⑶相連，相變蓄熱單元⑶將熱量分別輸送到熱水床墊(4)、熱水腳墊(5)、熱水座墊(6)以及熱水靠墊(7)，形成供熱回路，實(shí)現(xiàn)接觸式米暖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的相變蓄熱單元(3)的入口處還連接有在相變蓄熱單元(3)的熱量不能滿足系統(tǒng)用量時(shí)的輔助熱源⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能集熱單元(I)和輔助熱源(2)與相變蓄熱單元(3)之間的回路上均設(shè)置有為各自循環(huán)回路提供動(dòng)力的太陽能集熱循環(huán)泵(8)和輔助熱源循環(huán)泵(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能集熱單元(I)安裝于屋面上，太陽能集熱器采用平板式、熱管式或者玻璃真空管式的太陽能集熱器，提供35~85°C低溫?zé)崴?；輔助熱源(2)安裝于室外，輔助熱源采用空氣源熱泵，提供35~45 °C低溫?zé)崴?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的相變蓄熱單元(3)的供熱回 路的入口處設(shè)置有為采暖循環(huán)提供動(dòng)力的采暖循環(huán)泵(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的相變蓄熱單元(3)安裝于機(jī)房內(nèi)，相變蓄熱單元內(nèi)設(shè)置有蓄熱管和取熱管，蓄熱管和取熱管采用交錯(cuò)排列的方式均布在相變蓄熱單元(3)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱水床墊(4)、熱水腳墊(5)、熱水座墊(6)以及熱水靠墊(7)內(nèi)均設(shè)置有內(nèi)徑為2~4_毛細(xì)管網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱水床墊(4)、熱水腳墊(5)、熱水座墊(6)以及熱水靠墊(7)內(nèi)均填充有耐壓材料，直接將熱水充入，采用溫度為30~35°C的低溫?zé)崴?，?shí)現(xiàn)低溫?zé)崴佑|式采暖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7或8所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的相變蓄熱單元(3)的供熱回路上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)采暖供水溫度的可調(diào)式恒溫混水閥(11);可調(diào)式恒溫混水閥(11)的一個(gè)入口與相變蓄熱單元(3)供熱側(cè)的出口相連，可調(diào)式恒溫混水閥(11)的出口分別與熱水床墊⑷的入口、熱水腳墊(5)的入口、熱水座墊(6)的入口、熱水靠墊(7)的入口、可調(diào)式恒溫混水閥(11)的另一個(gè)入口以及相變蓄熱單元(3)供熱側(cè)的入口相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能相變蓄能接觸式采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱水床墊(4)、熱水腳墊(5)、熱水座墊(6)以及熱水靠墊(7)的入口處分別設(shè)置有用于調(diào)節(jié)進(jìn)水量的第一三通溫控調(diào)節(jié)閥(12)、第二三通溫控調(diào)節(jié)閥(13)、第三三通溫控調(diào)節(jié)閥(14)及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥(15);第一三通溫控調(diào)節(jié)閥(12)、第二三通溫控調(diào)節(jié)閥(13)、第三三通溫控調(diào)節(jié)閥(14)及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥(15)的其中一個(gè)入口均與可調(diào)式恒溫混水閥(11)的出口相連通，另一個(gè)入口分別與各自的接觸式采暖終端的出口相連通；第一三通溫控調(diào)節(jié)閥(12)、第二三通溫控調(diào)節(jié)閥(13)、第三三通溫控調(diào)節(jié)閥(14)及第四三通溫控調(diào)節(jié)閥(15)的出 口分別與各自的接觸式采暖終端的入口相連通。
【文檔編號(hào)】A47C27/00GK103994490SQ201410222674
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】趙民, 顧兆林, 羅昔聯(lián), 孟祥兆, 季偉, 薛潔, 康維斌, 王贊社, 胡汪洋 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)