一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置及方法
【專利摘要】一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置及方法，該裝置包括空調(diào)室內(nèi)機(jī)、高效防火保溫板、中空玻璃、集熱瓦、相變材料、循環(huán)風(fēng)機(jī)以及智能控制系統(tǒng)。白天陽(yáng)光透過(guò)中空玻璃照射到基熱瓦上，熱空氣升溫后，智能控制器根據(jù)室外氣候與室內(nèi)溫度條件，優(yōu)化熱空氣輸送路徑，在滿足室內(nèi)采暖條件下，以熱空氣形式將富裕熱量傳遞給相變材料，相變材料受熱熔化儲(chǔ)存熱量；在夜間工況下，智能控制系統(tǒng)優(yōu)化控制室內(nèi)取熱系統(tǒng)，將相變材料內(nèi)熱量取出為室內(nèi)提供采暖熱量，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能輻射的移峰填谷作用，解決了太陽(yáng)能周期性波動(dòng)導(dǎo)致的不穩(wěn)定性問(wèn)題；同時(shí)在相變材料中加入導(dǎo)熱金屬纖維，不僅提高相變材料芯材的強(qiáng)度，還極大改善封裝后相變材料板的導(dǎo)熱性能。
【專利說(shuō)明】一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱利用和蓄熱技術(shù)，尤其是涉及一種可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)采暖的分布式新型太陽(yáng)能相變蓄熱供暖裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能建筑是一種經(jīng)濟(jì)、有效地利用太陽(yáng)能采暖的建筑，是太陽(yáng)能熱利用的一個(gè)重要領(lǐng)域，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。被動(dòng)太陽(yáng)能采暖技術(shù)，利用被動(dòng)式太陽(yáng)房通過(guò)建筑朝向和周圍環(huán)境的合理布置，建筑內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，從而解決建筑物的采暖問(wèn)題。
[0003]專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010151097.8的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種兼具蓄熱功能和供暖功能的高效低成本太陽(yáng)能蓄熱供暖裝置。該裝置的透明保溫板和保溫隔熱材料將表面鍍有選擇性吸收涂層的儲(chǔ)熱單元密封起來(lái)，并形成可作為空氣流道的氣腔。白天陽(yáng)光透過(guò)透明保溫板照射在儲(chǔ)熱單元上，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，儲(chǔ)熱單元表面升溫后將熱量傳遞給相變材料，相變材料受熱融化，儲(chǔ)存熱量。夜間或陰天當(dāng)室溫過(guò)低時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，帶動(dòng)空氣流動(dòng)，使熱量快速?gòu)膬?chǔ)熱單元中取出，為室內(nèi)供暖。盡管該發(fā)明裝置名稱為“兼具蓄熱功能和供暖功能”的發(fā)明裝置，但該發(fā)明裝置未提及輔助加熱與優(yōu)化控制策略，其本質(zhì)上是一種蓄熱裝置，僅僅依靠該蓄熱裝置無(wú)法獨(dú)立實(shí)現(xiàn)用戶采暖需求。更重要的是該裝置的將集熱與蓄熱集成為了一個(gè)大體積蓄熱箱，而且只能設(shè)置單排儲(chǔ)熱單元，且儲(chǔ)熱單元與隔熱材料之間需要設(shè)置空氣流動(dòng)的空腔，占用較大空間。嚴(yán)嚴(yán)重限制了其在多層建筑中個(gè)體用戶的分布式獨(dú)立使用。
[0004]被動(dòng)太陽(yáng)能采 暖技術(shù)，由于被動(dòng)太陽(yáng)能建筑的自身蓄熱能力不足，造成了房間溫度波動(dòng)過(guò)大:即白天室內(nèi)溫度過(guò)高，夜間與凌晨室內(nèi)溫度過(guò)低，造成室內(nèi)熱環(huán)境的穩(wěn)定度差，限制了該系統(tǒng)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置及方法，該裝置通過(guò)優(yōu)化太陽(yáng)房集熱幕墻技術(shù)、相變材料蓄熱技術(shù)的智能控制，解決了利用太陽(yáng)能采暖房間的室內(nèi)溫度波動(dòng)大的問(wèn)題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置，包括空調(diào)室內(nèi)機(jī)、高效防火保溫板、中空玻璃和集熱瓦，在空調(diào)室內(nèi)機(jī)的上部、下部分別設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口接口和出風(fēng)口接口，所述進(jìn)風(fēng)口接口與貫穿進(jìn)風(fēng)通道的PVC風(fēng)管連接，所述出風(fēng)口接口與貫穿出風(fēng)通道的PVC風(fēng)管連接，進(jìn)風(fēng)通道和出風(fēng)通道由循環(huán)通道相連通，且在進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)安裝有循環(huán)風(fēng)機(jī)；
[0008]所述空調(diào)室內(nèi)機(jī)包括送風(fēng)靜壓箱、送風(fēng)機(jī)段、相變材料及電加熱段和回風(fēng)靜壓箱，所述送風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器1，用以檢測(cè)送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的溫度，所述回風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器2，用以檢測(cè)回風(fēng)靜壓箱的溫度，所述相變材料及電加熱段設(shè)置有相變材料；
[0009]所述進(jìn)風(fēng)口接口位于送風(fēng)靜壓箱內(nèi)，進(jìn)風(fēng)口接口內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)閥門，所述出風(fēng)口接口位于回風(fēng)靜壓箱內(nèi)，出風(fēng)口接口內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)閥門。
[0010]進(jìn)一步，還包括玻璃隔斷，所述玻璃隔斷位于高效防火保溫板內(nèi)，且位于中空玻璃上部，所述玻璃隔斷一端與進(jìn)風(fēng)通道相連通，用于誘導(dǎo)受熱氣流進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口接口。
[0011]所述相變材料為含有3%?5%的導(dǎo)熱金屬纖維的相變材料，所述相變材料由鋁皮封裝于相變材料及電加熱段內(nèi)。
[0012]本發(fā)明的方法如下:白天蓄熱時(shí)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口、單層百葉回風(fēng)口和室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，啟動(dòng)進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)，熱空氣通過(guò)玻璃隔斷及進(jìn)風(fēng)口接口進(jìn)入室內(nèi)機(jī)，使得封裝相變材料發(fā)生相變儲(chǔ)存熱能；
[0013]空調(diào)制熱時(shí)，依靠進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)置的溫度傳感器3檢測(cè)太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)內(nèi)的溫度高低:
[0014]I)、若溫度傳感器3的溫度高于封裝相變材料的相變溫度，則由太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)直接向室內(nèi)提供熱量，此時(shí)室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口、單層百葉回風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)；
[0015]2)、若溫度傳感器3的溫度低于封裝相變材料的相變溫度，則由封裝相變材料向室內(nèi)提供熱量，此時(shí)進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口、單層百葉回風(fēng)口和室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將集熱與蓄熱分成兩個(gè)獨(dú)立單元，使系統(tǒng)應(yīng)用與安裝更具靈活性；其次增加了輔助熱源與蓄放熱優(yōu)化控制策略，使該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的蓄熱與供暖的雙重的效果。白天陽(yáng)光透過(guò)中空玻璃照射到基熱瓦上，熱空氣升溫后，通過(guò)智能控制策略，優(yōu)先滿足房間采暖需求，將富裕熱量傳遞給相變材料，相變材料受熱熔化儲(chǔ)存熱量。本發(fā)明將太陽(yáng)能熱幕墻與相變蓄能技術(shù)優(yōu)化集成；通過(guò)熱風(fēng)循環(huán)流動(dòng)，相變蓄能材料與采暖上送風(fēng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能輻射的移峰填谷作用，解決了太陽(yáng)能周期性波動(dòng)導(dǎo)致的不穩(wěn)定性問(wèn)題；同時(shí)在相變材料中加入導(dǎo)熱金屬纖維，不僅提高相變材料芯材的強(qiáng)度，還極大改善封裝后相變材料板的導(dǎo)熱性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的太陽(yáng)能相變空調(diào)連接示意圖；
[0018]圖2為圖1的A— A剖視圖。
[0019]圖中各個(gè)標(biāo)記分別為:1、空調(diào)室內(nèi)機(jī)，2、高效防火保溫板，21、中空玻璃，3、玻璃隔斷，4、進(jìn)風(fēng)口接口，5、出風(fēng)口接口，6、集熱瓦，7、單層百葉，8、循環(huán)風(fēng)機(jī)，9、PVC風(fēng)管，10、雙層百葉送風(fēng)口，11、單層百葉回風(fēng)口，12、送風(fēng)靜壓箱，13、送風(fēng)機(jī)段，14、相變材料及電加熱段，15、回風(fēng)靜壓箱，16、相變材料。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]如圖1和圖2所示，一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置，包括空調(diào)室內(nèi)機(jī)1、高效防火保溫板2、中空玻璃21和集熱瓦6，在空調(diào)室內(nèi)機(jī)的上部、下部分別設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口接口 4和出風(fēng)口接口 5，所述進(jìn)風(fēng)口接口 4與貫穿進(jìn)風(fēng)通道的PVC風(fēng)管9連接，所述出風(fēng)口接口 4與貫穿出風(fēng)通道的PVC風(fēng)管9連接，進(jìn)風(fēng)通道和出風(fēng)通道由循環(huán)通道相連通，且在進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)安裝有循環(huán)風(fēng)機(jī)8;
[0022]所述空調(diào)室內(nèi)機(jī)I由上到下依次包括送風(fēng)靜壓箱12、送風(fēng)機(jī)段13、相變材料及電加熱段14和回風(fēng)靜壓箱15，所述送風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器1，用以檢測(cè)送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的溫度，所述回風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器2，用以檢測(cè)回風(fēng)靜壓箱的溫度，所述送風(fēng)機(jī)段內(nèi)設(shè)置有室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)，所述相變材料及電加熱段設(shè)置有相變材料16，封裝相變材料之間用的分層隔斷和用于優(yōu)化氣流的風(fēng)道；
[0023]所述進(jìn)風(fēng)口接口 4位于送風(fēng)靜壓箱12內(nèi)，進(jìn)風(fēng)口接口內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)閥門，所述出風(fēng)口接口位于回風(fēng)靜壓箱內(nèi)，出風(fēng)口接口內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)閥門。
[0024]進(jìn)一步，還包括玻璃隔斷3，所述玻璃隔斷3位于酚醛泡沫板2內(nèi)，且位于中空玻璃上部，所述玻璃隔斷3 —端與進(jìn)風(fēng)通道相連通，用于誘導(dǎo)受熱氣流進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口接口。
[0025]所述相變材料16為含有3%?5%的導(dǎo)熱金屬纖維的相變材料，所述相變材料由鋁皮封裝于相變材料及電加熱段內(nèi)。
[0026]白天空調(diào)蓄熱時(shí)，讓太陽(yáng)光穿過(guò)太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)的中空玻璃21進(jìn)入室外機(jī)內(nèi)，經(jīng)集熱瓦6吸收太陽(yáng)輻射能將其轉(zhuǎn)化為熱能，依靠高效保溫板2和中空玻璃21使熱量保存在室外機(jī)內(nèi)，熱量使室外機(jī)內(nèi)的空氣升溫，形成熱氣流積聚于室外機(jī)內(nèi)的頂部。依靠進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)8提供循環(huán)動(dòng)力，使熱空氣通過(guò)玻璃隔斷3以及進(jìn)風(fēng)口接口 4進(jìn)入室內(nèi)機(jī)，進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的熱空氣使封裝相變材料16發(fā)生相變儲(chǔ)存熱能，散熱降溫后的空氣通過(guò)安裝于室外機(jī)底部的出風(fēng)口接口 5，最終經(jīng)過(guò)單層百葉7回到太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)完成空氣循環(huán)。機(jī)組白天蓄熱時(shí)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口 10、單層百葉回風(fēng)口 11和室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，啟動(dòng)進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)8。
[0027]空調(diào)制熱時(shí)，依靠進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)置的溫度傳感器3檢測(cè)太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)內(nèi)的溫度高低:
[0028]I)、若溫度傳感器3的溫度高于封裝相變材料的相變溫度，則由太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)直接向室內(nèi)提供熱量，此時(shí)室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口 10、單層百葉回風(fēng)口 11和進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)8處于開(kāi)啟狀態(tài)；
[0029]2)、若溫度傳感器3的溫度低于封裝相變材料的相變溫度，則由封裝相變材料向室內(nèi)提供熱量，此時(shí)進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)8處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口 10、單層百葉回風(fēng)口 11和室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置，其特征在于:包括空調(diào)室內(nèi)機(jī)(I)、高效防火保溫板(2)、中空玻璃(21)和集熱瓦(6)，在空調(diào)室內(nèi)機(jī)的上部、下部分別設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口接口(4)和出風(fēng)口接口(5)，所述進(jìn)風(fēng)口接口與貫穿進(jìn)風(fēng)通道的PVC風(fēng)管(9)連接，所述出風(fēng)口接口與貫穿出風(fēng)通道的PVC風(fēng)管連接，進(jìn)風(fēng)通道和出風(fēng)通道由循環(huán)通道相連通，且在進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)安裝有循環(huán)風(fēng)機(jī)(8)； 所述空調(diào)室內(nèi)機(jī)(I)包括送風(fēng)靜壓箱(12)、送風(fēng)機(jī)段(13)、相變材料及電加熱段(14)和回風(fēng)靜壓箱(15)，所述送風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器1，用以檢測(cè)送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的溫度，所述回風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器2，用以檢測(cè)回風(fēng)靜壓箱的溫度，所述相變材料及電加熱段設(shè)置有相變材料(16); 所述進(jìn)風(fēng)口接口( 4 )位于送風(fēng)靜壓箱內(nèi)，進(jìn)風(fēng)口接口內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)閥門，所述出風(fēng)口接口( 5)位于回風(fēng)靜壓箱內(nèi)，出風(fēng)口接口內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置，其特征在于:還包括玻璃隔斷(3)，所述玻璃隔斷(3)位于高效防火保溫板(2)內(nèi)，且位于中空玻璃(21)上部，所述玻璃隔斷一端與進(jìn)風(fēng)通道相連通，用于誘導(dǎo)受熱氣流進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型分布式太陽(yáng)能相變蓄能供暖裝置，其特征在于:所述相變材料(16)為含有3%?5%的導(dǎo)熱金屬纖維的相變材料，所述相變材料由鋁皮封裝于相變材料及電加熱段內(nèi)。
4.一種如權(quán)利要求1所述裝置的新型分布式太陽(yáng)能相變蓄熱供暖方法，其特征在于:白天蓄熱時(shí)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口(10)、單層百葉回風(fēng)口(11)和室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，啟動(dòng)進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)，熱空氣通過(guò)玻璃隔斷(3)及進(jìn)風(fēng)口接口進(jìn)入室內(nèi)機(jī)，使得封裝相變材料發(fā)生相變儲(chǔ)存熱能； 空調(diào)制熱時(shí)，依靠進(jìn)風(fēng)口內(nèi)設(shè)置的溫度傳感器3檢測(cè)太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)內(nèi)的溫度聞低: 1)、若溫度傳感器3的溫度高于封裝相變材料的相變溫度，則由太陽(yáng)能相變空調(diào)室外機(jī)直接向室內(nèi)提供熱量，此時(shí)室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口、單層百葉回風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)； 2)、若溫度傳感器3的溫度低于封裝相變材料的相變溫度，則由封裝相變材料向室內(nèi)提供熱量，此時(shí)進(jìn)風(fēng)通道內(nèi)的循環(huán)風(fēng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)雙層百葉送風(fēng)口、單層百葉回風(fēng)口和室內(nèi)循環(huán)送風(fēng)機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】F24D15/02GK103807909SQ201410083634
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】王磊, 朱長(zhǎng)鳴 申請(qǐng)人:成都棲睿機(jī)電設(shè)備有限公司