專利名稱：太陽能反季節(jié)蓄熱采暖蓄冷降溫技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是利用地表太陽能和氣候溫差能資源因地制宜地解決建筑物冬季采暖和夏季降溫問題的可再生能源利用技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外太陽能采暖都是利用冬季的太陽輻射能作為熱源短時間蓄能或當(dāng)天蓄能來解決采暖問題，由于太陽冬季輻射照度只是夏季的1/2～1/3，再加上冬季氣溫低導(dǎo)致太陽能集熱器效率降低，使得太陽能采暖要很大的集熱器面積，占用空間大，同時由于蓄熱比小使采暖效果易受天氣變化影響，無保障，常需輔助其他熱源，一次性投資高；太陽能制冷也是用夏季太陽能為制冷循環(huán)動力，制冷系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，一次性投資及運(yùn)行成本高，因此都很難普遍推廣應(yīng)用。而本發(fā)明的創(chuàng)新點是著眼于利用全年的太陽總輻射能解決建筑物冬季采暖夏季降溫問題，反季節(jié)蓄熱采暖是儲存一定規(guī)模的非采暖期熱能用來補(bǔ)充冬季采暖使用，因此只需較小的集熱器面積，由于蓄熱比較大，采暖效果抗天氣干擾能力強(qiáng)，不需要輔助其他熱源，一次性投資大幅度(2/3～1/2)降低；氣候溫差能本質(zhì)上也是太陽能的一種表現(xiàn)形式，利用氣候溫差能冬季環(huán)境蓄冷用于建筑物夏季室內(nèi)降溫，技術(shù)簡單易行，一次性投資及運(yùn)行成本低，因此都很容易普遍推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用地表太陽能和氣候溫差能資源因地制宜地解決建筑物冬季采暖和夏季降溫問題的獨特技術(shù)方法。
一.目的和用途反季節(jié)蓄熱采暖蓄冷降溫技術(shù)是利用地表太陽能和氣候溫差能資源因地制宜地解決建筑物冬季采暖和夏季降溫問題的可再生能源利用技術(shù)。是充分利用太陽能和氣候溫差能的原始創(chuàng)新技術(shù)。在建筑物冬季采暖和夏季降溫領(lǐng)域可取代現(xiàn)有采暖鍋爐和空調(diào)。
二.原理設(shè)計和主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)計計算方法1.原理設(shè)計太陽能反季節(jié)蓄熱采暖是用太陽能集熱器收集非采暖期的太陽能并儲存于熱水窖用于補(bǔ)充冬季太陽能采暖，當(dāng)非采暖期所蓄的太陽熱能剛好用于冬季太陽能采暖的補(bǔ)充時就可用最小面積的太陽能集熱器實現(xiàn)冬季完全太陽能采暖，據(jù)此可確定集熱器面積和熱水窖容積，反季節(jié)蓄熱也同時解決了太陽輻射能短期不穩(wěn)定的問題；反季節(jié)蓄冷降溫是用冷水窖收集并儲藏冬季環(huán)境冷能用于夏季降溫，當(dāng)冬季所蓄冷水剛好用于夏季降溫時是最小蓄冷量，據(jù)此可確定冷水窖容積；2.主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)計計算方法蓄熱比λ 1/λ＝Qsw/(Qs-Qsw)+ηK集熱器面積Sk Sk＝(1-λ·ηK)·QH/Qsw循環(huán)蓄熱水容積VK VK＝λ·ηK·QH/Cp(TH-18)蓄冷水容積VC VC＝QC/η′K/Cp(26-TC)其中ηK是年蓄熱效率；η′K是年蓄冷效率；Qsw是采暖期太陽能集熱器可生產(chǎn)的熱能；Qs是一年太陽能集熱器可生產(chǎn)的熱能；QH是建筑物采暖年消耗熱能；QC是建筑物降溫年消耗制冷能；TH是蓄熱水溫度；TC是蓄冷水溫度；Cp是水的比熱容；蓄熱比為λ＝QK/QH；QK為太陽能集熱器非采暖期蓄熱量；
三.技術(shù)方案工藝說明(見

圖1)1.蓄熱循環(huán)由熱水窖，集熱循環(huán)水泵，三通比例調(diào)節(jié)閥，循環(huán)/蓄能調(diào)節(jié)日用水柜，太陽能集熱器，太陽能電池，直流電機(jī)構(gòu)成自動集熱循環(huán)系統(tǒng)。太陽能電池既是循環(huán)動力源又是照度傳感器，直接利用太陽能電池輸出特性控制循環(huán)工況，隨太陽照度變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)流量保持出水溫度大于設(shè)計值，沒有陽光時可自動排空防凍。該系統(tǒng)用最簡約的系統(tǒng)構(gòu)成實現(xiàn)了自動隨時收集儲藏太陽能的功能。
2.采暖循環(huán)由采暖循環(huán)助力引射泵，助力閥，循環(huán)/蓄能調(diào)節(jié)日用水柜，室內(nèi)采暖換熱器構(gòu)成引射助力熱虹吸采暖循環(huán)。設(shè)計工況靠熱虹吸驅(qū)動采暖循環(huán)，需要調(diào)節(jié)循環(huán)速度時起動蓄能引射，不用外來動力增加采暖循環(huán)的可調(diào)節(jié)性。
3.循環(huán)/蓄能調(diào)節(jié)日用水柜的功能一是把部分太陽能儲存為水力勢能用以采暖循環(huán)引射助力；二是作為調(diào)節(jié)器，穩(wěn)定和延時集熱循環(huán)流量變化，以改善陽光瞬間變化的響應(yīng)特性；三是排除管系空氣和排空換氣。
4.冷水窖冬季與室外自然通風(fēng)蓄冷，水溫降到大約0℃時封存；夏季冷水窖直接通風(fēng)換熱為室內(nèi)抽冷降溫。
5.太陽能電池按冬季輻射強(qiáng)度設(shè)計容量，因夏季平均輻射強(qiáng)度是冬季2～3倍，所以夏季可同時驅(qū)動集熱循環(huán)和冷風(fēng)循環(huán)。電瓶用于儲存削峰電能備陽光不足時冷風(fēng)機(jī)使用。充分利用了太陽輻射特性。
6.電直接制冷半導(dǎo)體用于消耗春夏季多余光伏電能并直接轉(zhuǎn)化為冷能，熱耗電阻用于消耗秋冬季多余光伏電能并直接轉(zhuǎn)化為熱能。
圖1為太陽能反季節(jié)蓄熱采暖蓄冷降溫系統(tǒng)原理的示意圖
權(quán)利要求
1.太陽能反季節(jié)蓄熱采暖蓄冷降溫技術(shù)的基本技術(shù)方案即用太陽能集熱器收集非采暖期的太陽能并儲存于熱水窖(井)用于冬季建筑物采暖，用冷水窖(井)收集并儲藏冬季環(huán)境冷能用于夏季建筑物降溫。
2.技術(shù)方案主要技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計計算方法蓄熱比λ1/λ＝QSW/(QS-QSW)+ηK集熱器面積SkSk＝(1-λ·ηK)·QH/Qsw循環(huán)蓄熱水容積VKVK＝λ·ηK·QH/Cp(TH-18)蓄冷水容積VCVC＝QC/η′K/Cp(26-TC)其中ηK是熱水窖年蓄熱效率；η′K是冷水窖年蓄冷效率；QSW是當(dāng)?shù)夭膳谔柲芗療崞骺缮a(chǎn)的熱能；QS是當(dāng)?shù)匾荒晏柲芗療崞骺缮a(chǎn)的熱能；QH是建筑物采暖年消耗熱能；QC是建筑物降溫年消耗制冷能；TH是蓄熱水溫度；TC是蓄冷水溫度；Cp是水的比熱容；蓄熱比為λ＝QK/QH；QK為太陽能集熱器非采暖期蓄熱量。
3.技術(shù)方案的工藝設(shè)計創(chuàng)新點①太陽能電池直接驅(qū)動的自動集熱蓄熱循環(huán)太陽能電池既是循環(huán)動力源又是照度傳感器，直接利用太陽能電池輸出特性控制循環(huán)工況，隨太陽照度變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)流量以保持出水溫度大于設(shè)計值，陽光不足或沒有陽光時可自動排空防凍.該系統(tǒng)用最簡約的系統(tǒng)構(gòu)成實現(xiàn)了自動隨時收集儲藏太陽能的功能.②抽水蓄能引射助力熱虹吸采暖循環(huán)設(shè)計工況靠熱虹吸驅(qū)動采暖循環(huán)，需要調(diào)節(jié)循環(huán)速度時起動蓄能引射，不用外來動力增加采暖循環(huán)的可調(diào)節(jié)性.③循環(huán)/蓄能調(diào)節(jié)日用水柜的功能一是把部分太陽能儲存為水力勢能用以采暖循環(huán)引射助力；二是作為調(diào)節(jié)器，穩(wěn)定和延時集熱循環(huán)流量變化，以改善陽光瞬間變化的響應(yīng)特性；三是排除管系空氣和排空換氣。
全文摘要
反季節(jié)蓄熱采暖蓄冷降溫技術(shù)是利用地表太陽能和氣候溫差能資源因地制宜地解決建筑物冬季采暖和夏季降溫問題的可再生能源利用技術(shù)。太陽能反季節(jié)蓄熱采暖是用太陽能集熱器收集非采暖期的太陽能并儲存于熱水窖用于補(bǔ)充冬季太陽能采暖，當(dāng)非采暖期所蓄的太陽熱能剛好用于冬季太陽能采暖的補(bǔ)充時，就可用最小面積的太陽能集熱器及合理的蓄熱容積實現(xiàn)冬季完全太陽能采暖，反季節(jié)蓄熱同時也解決了太陽輻射能短期不穩(wěn)定的問題；反季節(jié)蓄冷降溫是用冷水窖收集并儲藏冬季環(huán)境冷能用于夏季降溫，當(dāng)冬季所蓄冷能剛好用于夏季降溫時就可用最小蓄冷量實現(xiàn)夏季完全蓄冷降溫。太陽能反季節(jié)蓄熱采暖蓄冷降溫技術(shù)是太陽能和氣候溫差能利用的新方法和新工藝。
文檔編號F24F5/00GK1847744SQ20061007564
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者康健 申請人:康健