本發(fā)明屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及建筑采暖技術(shù)和太陽能光熱利用。

技術(shù)背景

北方地區(qū)冬季農(nóng)村普遍使用火炕采暖。傳統(tǒng)火炕利用燃燒燃料的煙氣對(duì)炕體進(jìn)行加熱，通過炕體的蓄散熱能力對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加熱，既具有良好的采暖性能，又提高的燃料能源的利用率。然而傳統(tǒng)火炕仍存在能源利用率低、燃燒煙氣污染大、炕面溫度不均勻，運(yùn)行時(shí)段受限等問題。

太陽能采暖系統(tǒng)是指利用太陽能作為熱源，利用太陽能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能直接供給房間或儲(chǔ)存起來以便需要時(shí)供暖的采暖系統(tǒng)。太陽能相對(duì)傳統(tǒng)能源，可再生、無污染，是良好的替代能源。被動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)受到使用時(shí)間的限制，在夜間無法工作；具有儲(chǔ)存功能的主動(dòng)采暖系統(tǒng)效率則較低，維持房間供暖需要較大的集熱面積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有火炕采暖溫度分布不均，室內(nèi)采暖效果不理想的問題，減少燃料燃燒和有害煙氣的排放，本發(fā)明結(jié)合太陽能采暖和傳統(tǒng)火炕的優(yōu)勢(shì)，提出一種主被動(dòng)復(fù)合的太陽能采暖系統(tǒng)。

一種主被動(dòng)復(fù)合的太陽能采暖系統(tǒng)包括主動(dòng)式太陽能炕系統(tǒng)和被動(dòng)式太陽能空氣集熱系統(tǒng)；

所述主動(dòng)式太陽能炕系統(tǒng)包括真空管太陽能集熱器1、蓄熱水箱2、供熱循環(huán)水泵7和炕體8；所述炕體8位于采暖房間20內(nèi)；炕體8內(nèi)上部均布設(shè)有炕內(nèi)水管19，炕內(nèi)水管19的兩端分別連通著蓄熱水箱2的供熱進(jìn)水管5和供熱回水管6；蓄熱水箱2、供熱進(jìn)水管5、供熱回水管7、炕內(nèi)水管19和供熱循環(huán)水泵7構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路；

所述被動(dòng)式太陽能空氣集熱系統(tǒng)包括采暖房間20和被動(dòng)集熱器9。被動(dòng)集熱器9為敞口的扁箱結(jié)構(gòu)，扁箱的箱底為玻璃蓋板12，扁箱內(nèi)安裝有平行于玻璃蓋板12的吸熱板13，扁箱的箱頂為保溫背板21；被動(dòng)集熱器9通過保溫背板21安裝在采暖房間20的向陽墻體上；吸熱板13和保濕背板21之間形成風(fēng)道14。風(fēng)道14的一端連通著上風(fēng)口10，另一端連通著下風(fēng)口11；上風(fēng)口10和下風(fēng)口11設(shè)于與被動(dòng)集熱器9對(duì)應(yīng)的向陽墻體上，且貫通向陽墻體。

進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下：

所述真空管太陽能集熱器1的年平均集熱效率應(yīng)不低于50%。

所述蓄熱水箱2內(nèi)設(shè)有輔助熱源3，所述輔助熱源3為電加熱輔助熱源。

所述炕內(nèi)水管19呈回字形均布，且用鐵絲網(wǎng)格和草泥固定。

所述炕體8的下部為支撐體15，支撐體15上依次設(shè)有保溫層16、水管層17和找平層18，所述炕內(nèi)水管19設(shè)于水管層17內(nèi)。

所述吸熱板13為具有選擇性吸收涂層的吸熱板，太陽光吸收率應(yīng)高于0.9、發(fā)射率低于0.25。

所述被動(dòng)集熱器9的集熱面積不小于2m²，所述風(fēng)道14的厚度（即吸熱板與背板之間的距離）不小于4cm。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：

1.本發(fā)明通過結(jié)合現(xiàn)有的傳統(tǒng)火炕和太陽能采暖的優(yōu)勢(shì)，提出了一種新型的太陽能炕采暖系統(tǒng)，結(jié)合并優(yōu)化了被動(dòng)采暖系統(tǒng)，使整體的復(fù)合采暖系統(tǒng)更加節(jié)能環(huán)保，效率更高；

2.本發(fā)明利用對(duì)炕體內(nèi)水管管路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使采暖系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)火炕溫度分布不均勻和污染的問題。

3.本發(fā)明利用了主被動(dòng)采暖結(jié)合的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使復(fù)合系統(tǒng)的采暖，既能在白天工作，滿足居民日間活動(dòng)的舒適性，又能在夜間提供舒適的炕面溫度，滿足居民休息睡眠的舒適性。

4.本發(fā)明通過改善運(yùn)行環(huán)境和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了太陽能利用效率，使得整體系統(tǒng)的集熱面積較小，綜合安裝以及運(yùn)行的成本很低，投資回收期短，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

經(jīng)測(cè)試，對(duì)18m²的房間進(jìn)行供暖時(shí)，采取的空氣集熱器集熱面積4 m²，主動(dòng)太陽能炕系統(tǒng)集熱面積4 m²，炕表面為長(zhǎng)2.1m寬1.8m的情況下，室內(nèi)空氣溫度可以達(dá)到18℃，全年常規(guī)能源替代量為1.51噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年節(jié)約費(fèi)用2456.17元，靜態(tài)投資回收期約為5年。

綜上所述，本發(fā)明通過綜合利用太陽能準(zhǔn)備采暖和傳統(tǒng)火炕的優(yōu)勢(shì)，可以滿足房屋采暖的日間需求和夜間需求，安裝簡(jiǎn)單，使用方便，無需燃料，節(jié)能環(huán)保。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為被動(dòng)采暖集熱器結(jié)構(gòu)圖。

圖3為炕體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為太陽能炕加熱層內(nèi)雙回型熱水盤管布置示意圖。

上述圖中序號(hào)：真空管太陽能集熱器1、蓄熱水箱2、輔助熱源3、控制閥門4、供熱進(jìn)水管5、供熱回水管6、供熱循環(huán)水泵7、炕體8、被動(dòng)集熱器9、上風(fēng)口10、下風(fēng)口11、玻璃蓋板12、吸熱板13、風(fēng)道14、炕體支撐層15、炕體保溫層16、炕體水管層17、炕體找平層18、炕內(nèi)水管19、采暖房間20、保溫背板21。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例

本實(shí)施例采暖房間20的面積為18m²。

參見圖1，一種主被動(dòng)復(fù)合的太陽能采暖系統(tǒng)包括主動(dòng)式太陽能炕系統(tǒng)和被動(dòng)式太陽能空氣集熱系統(tǒng)。

主動(dòng)式太陽能炕系統(tǒng)包括真空管太陽能集熱器1、蓄熱水箱2、供熱循環(huán)水泵7和炕體8。真空管太陽能集熱器1的年平均集熱效率應(yīng)不低于50%。真空管太陽能集熱器1和蓄熱水箱2安裝房頂，真空管太陽能集熱器1的集熱面積應(yīng)不小于4m²；蓄熱水箱2的容積應(yīng)不小于250L，保溫應(yīng)良好，應(yīng)有電加熱輔助熱源3以備陰雨天氣使用。

參見圖3，炕體的面積為4m²（1.8m*2.1m）左右?？惑w8的下部為支撐體15，支撐體15上依次設(shè)有保溫層16、水管層17和找平層18，炕內(nèi)水管19安裝于水管層17內(nèi)；參見圖4，炕內(nèi)水管19呈回字形均布，且用鐵絲網(wǎng)格和草泥固定?？粌?nèi)水管19的兩端分別連通著蓄熱水箱2的供熱進(jìn)水管5和供熱回水管6。蓄熱水箱2、供熱進(jìn)水管5、供熱回水管6、炕內(nèi)水管19和供熱循環(huán)水泵7構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路，供熱循環(huán)水泵7應(yīng)安裝于室內(nèi)。供熱進(jìn)水管5、供熱回水管6上分別安裝著控制閥門4，供熱進(jìn)水管5、供熱回水管6的室外部分應(yīng)有保溫材料包裹。

被動(dòng)式太陽能空氣集熱系統(tǒng)包括采暖房間20和被動(dòng)集熱器9。參見圖2，被動(dòng)集熱器9為敞口的扁箱結(jié)構(gòu)，扁箱的箱底為玻璃蓋板12，扁箱內(nèi)安裝有平行于玻璃蓋板12的吸熱板13，扁箱的箱頂為保溫背板21；被動(dòng)集熱器9通過保濕背板21安裝在采暖房間20的向陽墻體上；吸熱板13和保溫背板21之間形成風(fēng)道14。風(fēng)道14的一端連通著上風(fēng)口10，另一端連通著下風(fēng)口11；上風(fēng)口10和下風(fēng)口11開設(shè)于與被動(dòng)集熱器9對(duì)應(yīng)的向陽墻體上，且貫通向陽墻體。上風(fēng)口10和下風(fēng)口11的大小均為10cm*40cm左右，白天風(fēng)道14開啟，風(fēng)道14內(nèi)的空氣由吸熱板吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行加熱，由浮升力的作用循環(huán)進(jìn)入室內(nèi)，起到房間采暖的效果。夜晚為了防止室內(nèi)的熱量經(jīng)由風(fēng)道14流失，應(yīng)用隔熱堵頭（隔熱材料制成，與風(fēng)口一致）將上風(fēng)口10和下風(fēng)口11堵住。被動(dòng)式太陽能空氣集熱系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)使房間平均溫度較不采暖的房間高5℃以上。

被動(dòng)集熱器9的集熱面積為4m²（由2m高、1m寬的兩塊吸熱板13組成）。玻璃蓋板12與吸熱板13之間的空氣層起到隔熱作用，厚度在1厘米左右；吸熱板13應(yīng)為具有選擇性吸收涂層的吸熱板，太陽光吸收率應(yīng)高于0.9，發(fā)射率低于0.25；吸熱板13和保溫背板21之間的空氣流道14的厚度（即吸熱板與背板之間的距離）應(yīng)不小于4cm。

在天氣較好，陽光充足的情況下，水箱集熱溫度應(yīng)不低于50℃，供熱循環(huán)水泵7運(yùn)行時(shí)炕面最高溫度應(yīng)達(dá)到30℃，且維持幾個(gè)小時(shí)。

對(duì)于采暖房間20，其外表面應(yīng)覆蓋有保溫材料，以減少房間的熱損失。