專利名稱：一種太陽能相變蓄熱及毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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蓄熱及毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源短缺和環(huán)境污染是二十一世紀(jì)人類面臨的首要問題，在各領(lǐng)域大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)、尋求清潔可再生能源替代日漸枯竭的傳統(tǒng)化石能源被認(rèn)為是未來社會(huì)發(fā)展的唯一出路，也是國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)方向之一。這包含了兩層含義，一是發(fā)展傳統(tǒng)能源的節(jié)能技術(shù)和系統(tǒng)，二是尋找新能源和充分 利用可再生能源。建筑能耗是整個(gè)社會(huì)能耗環(huán)節(jié)的重要組成部分，而以采暖空調(diào)為代表的能耗又占建筑總能耗的50%左右。采暖設(shè)備每年不僅消耗大量的煤炭、天然氣、燃油等化石能源，而且會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染和碳排放集中超標(biāo)問題。發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)對(duì)減少整個(gè)社會(huì)的能源消耗并降低碳排放和緩解環(huán)境污染壓力至關(guān)重要。發(fā)展建筑節(jié)能的手段同樣從兩方面入手，一是發(fā)展減少能源的消耗(如墻體保溫、玻璃隔熱、合理建筑結(jié)構(gòu)等)的方法，二是使用可再生能源而減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的消耗(如太陽能利用、地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵等)。我國(guó)北方地區(qū)太陽能輻射分布非常豐富。以西安為例，西安在熱工分區(qū)中處于寒冷地區(qū)的南端，最冷月平均溫度0 -10°c，采暖期有四個(gè)月，采暖所消耗的能耗占整個(gè)建筑能耗的50%。供暖期間的日平均總輻射量可達(dá)5-10MJ/m2，太陽能具有重要的利用價(jià)值。然而太陽能是一種不穩(wěn)定的能源，在使用中受季節(jié)、氣象、地域等因素影響較大，尤其是夜晚，無法提供充足和持續(xù)的能量供應(yīng)。目前太陽能規(guī)?；療崂玫淖畲笳系K是太陽能的獲取受制于氣候因素，且不能全天候穩(wěn)定供熱。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。毛細(xì)管網(wǎng)輻射制冷技術(shù)已經(jīng)在高檔住宅和公共建筑中逐步得到了應(yīng)用，并即將成為夏季供冷的重要方式和發(fā)展的方向之一，而在冬季毛細(xì)管網(wǎng)閑置也會(huì)帶來諸多問題并大大增加了空調(diào)系統(tǒng)的投資。低溫輻射采暖技術(shù)借鑒輻射供冷技術(shù)和地板采暖技術(shù)，以明敷或暗敷的塑膠材料毛細(xì)管網(wǎng)為輻射末端裝置，依靠毛細(xì)管網(wǎng)提供較大的輻射換熱面積和均勻的壁面溫度，達(dá)到無吹風(fēng)感的舒適采暖效果。毛細(xì)管網(wǎng)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是管道中介質(zhì)流速低，進(jìn)出口的換熱溫差較小，一般只有2-4°C，按照我國(guó)采暖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，冬季室內(nèi)供暖設(shè)計(jì)溫度為18-20°C，因此，毛細(xì)管網(wǎng)內(nèi)供暖介質(zhì)的溫度可以在30-35°C之間，大大降低了對(duì)供暖介質(zhì)溫度的要求，為低品位能源的利用提供了可行性。針對(duì)以上現(xiàn)狀，本發(fā)明提出太陽能蓄熱系統(tǒng)與毛細(xì)管網(wǎng)末端低溫輻射采暖系統(tǒng)相結(jié)合的采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，一方面通過蓄熱技術(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，實(shí)現(xiàn)全天候地采暖要求；另一方面，結(jié)合毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖中的小換熱溫差，提高整個(gè)系統(tǒng)能源利用率。專利《利用太陽能的毛細(xì)管網(wǎng)熱泵系統(tǒng)》(專利申請(qǐng)?zhí)?01010509782.3)公開了一種利用太陽能的毛細(xì)管網(wǎng)熱泵系統(tǒng)，適用于中央空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在冬季氣候環(huán)境惡劣時(shí)利用熱泵系統(tǒng)提高水的溫度(28-32°C)輸送至毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)容易受氣候的影響，熱泵機(jī)組在北方環(huán)境溫度更低的地區(qū)其效率會(huì)受到影響。專利《太陽能、熱泵與毛細(xì)管網(wǎng)復(fù)合熱水采暖制冷裝置》(專利申請(qǐng)?zhí)?01010611919. 6，實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)?01020687271.6)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，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)龐大，不宜有效推廣。專利《利用毛細(xì)管網(wǎng)和相變蓄熱材料的室內(nèi)地?zé)岵膳Y(jié)構(gòu)》(專利申請(qǐng)?zhí)?01110190676.8)公開了一種利用毛細(xì)管網(wǎng)和相變蓄熱材料的室內(nèi)地?zé)岵膳Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將相變蓄熱材料和毛細(xì)管網(wǎng)設(shè)備鋪設(shè)在用戶地板下，這種結(jié)構(gòu)將相變蓄熱材料鋪設(shè)在用戶地板下所帶來的潛在危害是蓄熱材料的熱脹冷縮對(duì)用戶地板的破壞以及帶來的維修不便。專利《一種獨(dú)立新能源建筑節(jié)能一體化系統(tǒng)》(專利申請(qǐng)?zhí)?01120081136. I)、專利《一種節(jié)能舒適型空調(diào)系統(tǒng)及其工作方法》(專利申請(qǐng)?zhí)?01110160980. 8)以及專利《毛細(xì)管網(wǎng)末端水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)》(專利申請(qǐng)?zhí)?01010509781. 9，實(shí)用新型申請(qǐng)?zhí)?201020564714. 2)都提出了地源熱泵或者水源熱泵系統(tǒng)與太陽能、毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)配合的供暖方式，這種結(jié)構(gòu)方式雖然也利用了太陽能，但在夜晚時(shí)間段仍然必須開啟熱泵來補(bǔ)充能量，而且系統(tǒng)比較復(fù)雜。專利《一種新型地源熱泵毛細(xì)管頂板空調(diào)系統(tǒng)》(專利申請(qǐng)?zhí)?00920350744. 0)公布了一種基于溶液除濕的新型地源熱泵毛細(xì)管頂板空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)直接利用地源熱泵為熱源，沒有使用太陽能這種清潔能源。為了有效的利用太陽能這種清潔能源，增加室內(nèi)環(huán)境的熱舒適度，必須從能量的初級(jí)獲取、能量的中間儲(chǔ)存和能量的末端使用三個(gè)環(huán)節(jié)來解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)為了有效的利用太陽能這種清潔能源，從能量的初級(jí)獲取、能量的中間儲(chǔ)存和能量的末端使用三個(gè)環(huán)節(jié)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。并充分利用毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射供暖對(duì)熱源溫度的要求不高這種優(yōu)勢(shì)，充分利用太陽能資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高室內(nèi)環(huán)境熱舒適度的功倉(cāng)泛。一種太陽能相變蓄熱及毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)由太陽能集熱模塊I、相變蓄熱模塊II、毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖模塊III以及其他輔助設(shè)備組成。所述太陽能集熱模塊I含有太陽能集熱器I ;所述相變蓄熱模塊II含有相變蓄熱、相變放熱器2 ;所述毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖模塊III含有毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)7 ;所述其他輔助設(shè)備包括輔助加熱器箱6，保溫儲(chǔ)水箱8，循環(huán)水泵9，管路三通10、14、15，截止閥3、4、5、11、12、13等。白天太陽輻射充分條件下，系統(tǒng)可以進(jìn)行供暖和蓄熱功能，截止閥的開關(guān)狀況為截止閥3、4、12、13開啟，截止閥11、5關(guān)閉；輔助加熱器6不開啟。具體的流程是太陽能集熱器I出口的熱水進(jìn)入三通15，一路通過截止閥4進(jìn)入輔助加熱器6，然后進(jìn)入毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行低溫輻射換熱后進(jìn)入保溫儲(chǔ)水箱8，然后經(jīng)過循環(huán)水泵9后進(jìn)入三通10，再進(jìn)入截止閥12，流入三通14后回到太陽能集熱器I中，實(shí)現(xiàn)白天供暖功能。另一路通過截止閥3后進(jìn)入相變蓄熱、相變放熱器2中進(jìn)行蓄熱，完成蓄熱后進(jìn)入截止閥13流入三通14，再回到太陽能集熱器I中，實(shí)現(xiàn)蓄熱功能。
如果白天不需要供暖，只進(jìn)行蓄熱功能時(shí)，截止閥4、12關(guān)閉，其他流程和上述流程相同。夜晚供暖時(shí)，截止閥3、4、12、13關(guān)閉，截止閥11、5開啟。具體的流程為來自保溫儲(chǔ)水箱8的水經(jīng)過循環(huán)水泵9后進(jìn)入三通10，再進(jìn)入截止閥11，進(jìn)入相變蓄熱、相變放熱器2中進(jìn)行換熱升溫，然后流過截止閥5進(jìn)入輔助加熱器6中，然后進(jìn)入毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行換熱后進(jìn)入保溫儲(chǔ)水箱8，完成夜晚的供暖功能。如果白天太陽能輻射狀況不佳，系統(tǒng)未能完成足夠的蓄熱時(shí)，夜晚供暖時(shí)開啟輔助加熱器6進(jìn)行輔助加熱供暖。其流程與夜晚供暖的流程相同。其中，相變蓄熱、相變放熱器2采用熱水管和冷水管交錯(cuò)排列的方式均布在相變蓄熱、相變放熱器2中。本發(fā)明利用現(xiàn)有成熟的太陽能熱水器技術(shù)，在現(xiàn)有太陽能集熱器溫度下，利用相 變蓄熱技術(shù)和毛細(xì)管網(wǎng)的低溫輻射特性實(shí)現(xiàn)低品位熱源的梯級(jí)利用和能量的二次分配，提高熱量的利用效率。


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
圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1、太陽能集熱器；2、相變放熱器；3、4、5、11、12、13、截止閥；6、輔助加熱器；
7、采暖網(wǎng)絡(luò)；8、保溫儲(chǔ)水箱；9、循環(huán)水泵；10、14、15三通。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI，本發(fā)明的原理為
白天太陽輻射充分條件下，系統(tǒng)可以進(jìn)行供暖和蓄熱功能，截止閥的開關(guān)狀況為截止閥3、4、12、13開啟，截止閥11、5關(guān)閉；輔助加熱器6不開啟。具體的流程是太陽能集熱器I出口的熱水進(jìn)入三通15，一路通過截止閥4進(jìn)入輔助加熱器6，然后進(jìn)入毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行低溫輻射換熱后進(jìn)入保溫儲(chǔ)水箱8，然后經(jīng)過循環(huán)水泵9后進(jìn)入三通10，再進(jìn)入截止閥12，流入三通14后回到太陽能集熱器I中，實(shí)現(xiàn)白天供暖功能。另一路通過截止閥3后進(jìn)入相變蓄熱、相變放熱器2中進(jìn)行蓄熱，完成蓄熱后進(jìn)入截止閥13流入三通14，再回到太陽能集熱器I中，實(shí)現(xiàn)蓄熱功能。如果白天不需要供暖，只進(jìn)行蓄熱功能時(shí)，截止閥4、12關(guān)閉，其他流程和上述流程相同。夜晚供暖時(shí)，截止閥3、4、12、13關(guān)閉，截止閥11、5開啟。具體的流程為來自保溫儲(chǔ)水箱8的水經(jīng)過循環(huán)水泵9后進(jìn)入三通10，再進(jìn)入截止閥11，進(jìn)入相變蓄熱、相變放熱器2中進(jìn)行換熱升溫，然后流過截止閥5進(jìn)入輔助加熱器6中，然后進(jìn)入毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)7進(jìn)行換熱后進(jìn)入保溫儲(chǔ)水箱8，完成夜晚的供暖功能。如果白天太陽能輻射狀況不佳，系統(tǒng)未能完成足夠的蓄熱時(shí)，夜晚供暖時(shí)開啟輔助加熱器6進(jìn)行輔助加熱供暖。其流程與夜晚供暖的流程相同。其中，相變蓄熱、相變放熱器2采用熱水管和冷水管交錯(cuò)排列的方式均布在相變蓄熱、相變放熱器2中，目的是為了提高換熱效率。
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(jiǎn)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熱及毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由太陽能集熱模塊(I)、相變蓄熱模塊(II)、毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖模塊(III)以及其他輔助設(shè)備組成；所述太陽能集熱模塊(I)含有太陽能集熱器(I);所述相變蓄熱模塊(II)含有相變蓄熱、相變放熱器(2);所述毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖模塊(III)含有毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)(7);所述其他輔助設(shè)備包括輔助加熱器箱(6)，保溫儲(chǔ)水箱(8)，循環(huán)水泵(9)，管路三通(10)、(14)、(15)，截止閥(3)、(4)、(5)、(11)、(12)、(13)等； 白天太陽輻射充分條件下，系統(tǒng)可以進(jìn)行供暖和蓄熱功能，截止閥的開關(guān)狀況為截止閥(3)、(4)、(12)、(13)開啟，截止閥(11)、(5)關(guān)閉；輔助加熱器(6)不開啟；具體的流程是太陽能集熱器(I)出口的熱水進(jìn)入三通(15)，一路通過截止閥(4)進(jìn)入輔助加熱器(6)，然后進(jìn)入毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)(7)進(jìn)行低溫輻射換熱后進(jìn)入保溫儲(chǔ)水箱(8)，然后經(jīng)過循環(huán)水泵(9)后進(jìn)入三通(10)，再進(jìn)入截止閥(12)，流入三通(14)后回到太陽能集熱器(I)中，實(shí)現(xiàn)白天供暖功能；一路通過截止閥(3 )后進(jìn)入相變蓄熱、相變放熱器(2 )中進(jìn)行蓄熱，完成蓄熱后進(jìn)入截止閥(13)流入三通(14)，再回到太陽能集熱器(I)中，實(shí)現(xiàn)蓄熱功倉(cāng)泛; 如果白天不需要供暖，只進(jìn)行蓄熱功能吋，截止閥(4)、(12)關(guān)閉，其他流程和上述流程相同； 夜晚供暖吋，截止閥(3)、(4)、(12)、(13)關(guān)閉，截止閥(11)、(5)開啟；具體的流程為來自保溫儲(chǔ)水箱(8 )的水經(jīng)過循環(huán)水泵(9 )后進(jìn)入三通(10 )，再進(jìn)入截止閥(11 )，進(jìn)入相變蓄熱、相變放熱器(2)中進(jìn)行換熱升溫，然后流過截止閥(5)進(jìn)入輔助加熱器(6)中，然后進(jìn)入毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)(7)進(jìn)行換熱后進(jìn)入保溫儲(chǔ)水箱(8)，完成夜晚的供暖功能； 如果白天太陽能輻射狀況不佳，系統(tǒng)未能完成足夠的蓄熱時(shí)，夜晚供暖時(shí)開啟輔助加熱器(6)進(jìn)行輔助加熱供暖；其流程與夜晚供暖的流程相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種太陽能相變蓄熱及毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖系統(tǒng)，其特征在于相變蓄熱、相變放熱器(2)采用熱水管和冷水管交錯(cuò)排列的方式均布在相變蓄熱、相變放熱器(2)中。
全文摘要
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蓄熱及毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)由太陽能集熱模塊(I)、相變蓄熱模塊(II)、毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖模塊(III)以及其他輔助設(shè)備組成；所述太陽能集熱模塊(I)含有太陽能集熱器(1)；所述相變蓄熱模塊(II)含有相變蓄熱、相變放熱器(2)；所述毛細(xì)管網(wǎng)輻射采暖模塊(III)含有毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射采暖網(wǎng)絡(luò)(7)；所述其他輔助設(shè)備包括輔助加熱器箱(6)，保溫儲(chǔ)水箱(8)，循環(huán)水泵(9)，管路三通(10)、(14)、(15)，截止閥(3)、(4)、(5)、(11)、(12)、(13)等；它充分利用太陽能資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高室內(nèi)環(huán)境熱舒適度的功能。
文檔編號(hào)F24D11/00GK102679434SQ20121001946
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月21日
發(fā)明者馮詩愚, 周敏, 孟祥兆, 季偉, 李云, 王贊社, 羅昔聯(lián), 薛潔, 趙民, 顧兆林 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑西北設(shè)計(jì)研究院有限公司