本發(fā)明涉及一種墻板，特別是涉及一種基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板。

背景技術(shù)：

隨著我國城市建設(shè)的高速發(fā)展，建筑能耗逐年大幅度上升，已達全社會能源消耗量的28％，建筑節(jié)能勢在必行。為更好地實行建筑節(jié)能，近年來可再生能源的建筑利用愈加廣泛，在對可在生能源的利用過程中，太陽能資源豐富、分布廣泛，其利用和發(fā)展已進入了快速發(fā)展時期?，F(xiàn)有階段太陽能的建筑利用主要分為兩種方式：太陽能發(fā)電和太陽能熱利用。同時太陽能熱利用又可分為太陽能熱水和太陽能采暖。太陽能資源地域差異性大，為充分利用各地的太陽能資源，太陽能利用效率的提升需求不斷增大，特別是在太陽能資源欠豐富地區(qū)。

目前，太陽能熱利用的常見方式是在建筑屋頂或水平陽臺等地方安裝太陽能集熱器，而安裝在屋頂及陽臺的太陽能集熱器只能對照射到屋面或建筑水平面的太陽能加以利用，照射到建筑外立面的太陽光則無法加以利用，特別是對于多層或高層建筑，建筑外立面面積大，太陽能的利用受到屋頂面積的限制，大量太陽輻射不能被利用。同時，若考慮在建筑外立面安裝太陽能集熱器，對于多層或高層建筑來說，其安裝難度過大、費用過高，難以實現(xiàn)。因此，現(xiàn)階段太陽能熱利用在多層或高層建筑的應(yīng)用局限需要突破。

而從現(xiàn)在太陽能采暖系統(tǒng)建筑利用的發(fā)展趨勢來看，一方面，對于大多數(shù)住宅建筑冬季在工作日只有夜晚采暖的需求。另一方面，考慮全國不同地域氣候條件及太陽能資源分布情況，高原地區(qū)晝夜溫差大，白天太陽輻射強、氣溫高，夜晚則溫度偏低，室內(nèi)舒適性差具有采暖需求。因此，如何充分利用和儲存白天的太陽輻射來滿足白天隔熱、夜晚采暖的需求實現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移，也逐漸成為太陽能采暖系統(tǒng)發(fā)展的一大技術(shù)突破點。

同時，近年來南方采暖問題不斷受到關(guān)注，受南方氣候條件及生活習(xí)慣等因素的限制，南方不宜采用集中采暖方式供暖，如何以更加節(jié)能環(huán)保的方式滿足南方采暖的需求也成為解決南方采暖問題的一大關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板，提高太陽能利用效率，改善太陽能采暖系統(tǒng)晝夜熱量轉(zhuǎn)移的技術(shù)問題；同時也能滿足南方分戶采暖的需求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板，包括依次設(shè)置的吸熱層，相變層和金屬輻射板；所述吸熱層包括真空玻璃管和熱管，所述熱管為環(huán)形閉合結(jié)構(gòu)，所述熱管包括一側(cè)的熱管蒸發(fā)段和另一側(cè)的熱管冷凝段，所述熱管蒸發(fā)段兩側(cè)貼合所述真空玻璃管；所述相變層包括相變層框架，所述相變層框架內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板，所述相變層框架內(nèi)填充有包裹所述熱管冷凝段的相變材料，所述熱管冷凝段貫穿所述導(dǎo)流板，所述相變材料位于所述導(dǎo)流板上方，所述相變材料遠離所述熱管的一側(cè)設(shè)有所述金屬輻射板。

優(yōu)選的，所述相變層框架內(nèi)設(shè)有多個導(dǎo)流板，所述相變材料填充于相鄰的所述導(dǎo)流板之間；

優(yōu)選的，所述相變材料與所述金屬輻射板貼合；

優(yōu)選的，所述吸熱層還包括隔熱管堵，所述隔熱管堵對稱分布于所述熱管的上下兩端，所述真空玻璃管的兩側(cè)被所述隔熱管堵封閉；

優(yōu)選的，所述真空玻璃管與所述熱管蒸發(fā)段的接觸面內(nèi)涂布有真空管吸熱涂層，所述真空管吸熱涂層為黑鉻涂層；

優(yōu)選的，所述熱管內(nèi)傳熱介質(zhì)為水；

優(yōu)選的，所述導(dǎo)流板設(shè)有傾角，所述傾角的方向沿金屬輻射板向下，所述導(dǎo)流板為鋁制導(dǎo)流板；

優(yōu)選的，所述相變材料為十水硫酸鈉，所述相變層框架為鋼制支撐框架；

優(yōu)選的，所述吸熱層外側(cè)設(shè)有一遮陽卷簾；

優(yōu)選的，所述遮陽卷簾通過弱電控制自動啟閉或手動控制啟閉。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言取得了以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明將太陽能采暖系統(tǒng)與預(yù)制墻板相結(jié)合，使預(yù)制墻板兼具太陽能采暖的功能。其在建筑中使用時能充分利用建筑外立面的太陽能進行夜間采暖，突破了多層或高層建筑太陽能熱利用的局限，能更好地實現(xiàn)對太陽能的利用，推行建筑節(jié)能；太陽能采暖系統(tǒng)微型化能有效減少傳輸過程的熱量損失，提高太陽能的利用效率。

2、本發(fā)明在太陽能采暖系統(tǒng)的吸熱、蓄熱、散熱三部分均進行了創(chuàng)新型設(shè)計，吸熱端強化吸熱、相變層強化蓄熱、輻射板強化散熱，能有效的提高太陽能利用效率，促進太陽能采暖系統(tǒng)的發(fā)展。

3、本發(fā)明通過對相變材料選材、厚度、鋪設(shè)方式的合理設(shè)計，使相變層的蓄熱性能大大提高，能很好地滿足晝夜溫差大的高原地區(qū)晝夜熱量轉(zhuǎn)移的需求。高原地區(qū)白天太陽輻射強，氣溫高，通過相變材料的蓄熱作用能是墻體起到隔熱的作用，使室內(nèi)溫度不至于過高；夜晚氣溫低，有采暖需求，可釋放白天相變材料的蓄熱對室內(nèi)進行采暖，維持室內(nèi)熱舒適，實現(xiàn)熱量的晝夜轉(zhuǎn)移。充分適應(yīng)南方分戶采暖的需求，減少南方居住建筑對分體式空調(diào)的依賴性，進而能降低建筑能耗，達到建筑節(jié)能的目的。

4、本發(fā)明將太陽能采暖系統(tǒng)微型化后融入預(yù)制墻體中，微型化的太陽能采暖系統(tǒng)較傳統(tǒng)太陽能采暖系統(tǒng)相比能大量節(jié)省材料和使用空間，進而能在一定程度上降低太陽能采暖系統(tǒng)的成本，具有更好的經(jīng)濟效益。使用范圍廣，適用性強，作為一種新型預(yù)制墻板能適用于所有能使用預(yù)制墻板的場合，如建筑外墻、屋頂、陽臺等。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板的整體示意圖；

圖2為本發(fā)明基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板吸熱層與相變層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板冬季白天工作示意圖；

圖4為本發(fā)明基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板冬季夜晚工作示意圖；

圖5為本發(fā)明基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板夏季白天工作示意圖；

其中，1-熱管，2-相變材料，3-金屬輻射板，4-導(dǎo)流板，5-遮陽卷簾，6-真空玻璃管，7-吸熱涂層，8-隔熱管堵，9-熱管冷凝段，10-相變層框架，11-導(dǎo)流板，12-熱管蒸發(fā)段。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板，將太陽能真空管中的熱管改造成環(huán)狀，熱管吸熱端與太陽能真空集熱器中真空管類似，不同的是產(chǎn)品將真空管熱管的吸熱端和散熱段連接呈環(huán)，吸熱端位于最外端吸收太陽輻射，散熱端插入相變層中，被相變材料包裹。故產(chǎn)品吸熱端在生產(chǎn)時可在現(xiàn)有太陽能真空管集熱器基礎(chǔ)上改造而成；然后結(jié)合產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)末端金屬輻射板及相變層框架；最后在相變層框架中裝入相變材料，并將吸熱層、相變層、金屬輻射板層三層按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式組裝成基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的預(yù)制墻體。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細的說明。

實施例1：

如圖1和2，本實施例對本發(fā)明的基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板結(jié)構(gòu)及原理做出詳細說明。

本實施例提供了一種基于相變儲能與結(jié)構(gòu)一體化的太陽能采暖預(yù)制墻板，包括依次設(shè)置的吸熱層，相變層和金屬輻射板3；所述吸熱層包括真空玻璃管6和熱管1，所述熱管1為環(huán)形閉合結(jié)構(gòu)，所述熱管1包括一側(cè)的熱管蒸發(fā)段12和另一側(cè)的熱管冷凝段9，所述熱管蒸發(fā)段12兩側(cè)貼合所述真空玻璃管6；所述相變層包括相變層框架10，所述相變層框架10內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板11，所述相變層框架10內(nèi)填充有包裹所述熱管冷凝段9的相變材料2，所述熱管冷凝段9貫穿所述導(dǎo)流板11，所述相變材料2位于所述導(dǎo)流板11上方，所述相變材料2遠離所述熱管1的一側(cè)設(shè)有所述金屬輻射板3。

吸熱層，吸熱部分熱管1設(shè)計成閉合環(huán)狀，外端熱管蒸發(fā)段12(太陽能真空管)暴露于外界環(huán)境吸收太陽輻射，內(nèi)端熱管冷凝段9鑲于相變材料2中。熱管1內(nèi)傳熱介質(zhì)在熱管蒸發(fā)段12吸收太陽輻射被加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)出的氣體在熱壓作用下向上運動，氣體經(jīng)過熱管冷凝段9時被冷凝將熱量傳遞給相變材料2，冷凝后液體在重力作用下向下流動，不斷循環(huán)。

將熱管冷凝段9插入相變材料2中，熱管1中介質(zhì)能及時大量冷凝，熱量能及時充分地從吸熱端轉(zhuǎn)移，促使熱管蒸發(fā)段12介質(zhì)的大量蒸發(fā)，吸熱端能吸收更多的太陽能，提高太陽能利用效率。

相變層強化儲熱，為使相變材料2能及時快速地儲存熱量，在限定時間內(nèi)能儲存更多熱量，儲存熱量的相變材料2通過金屬輻射板3將熱量即使散發(fā)出去，進而提高太陽能的利用效率。

實施例2：

如圖3-5，本實施例為在實施例1的基礎(chǔ)上進一步改進的實施例，同時對本發(fā)明在冬天和夏天不同時段的工作原理做出進一步的詳細說明。

本實施例的相變層框架10內(nèi)設(shè)有多個導(dǎo)流板11，所述相變材料2填充于相鄰的所述導(dǎo)流板11之間，增加多個導(dǎo)流板11，使得相變材料2鋪設(shè)于相變層的各個相鄰的導(dǎo)流板11之間，為使相變材料2在導(dǎo)流板11的作用下能較好地流動起來，在相變材料2的選材時應(yīng)選擇運動粘度較小的無機相變材料2，本實施例的相變材料2采用的是十水硫酸鈉，相變層框架10為鋼制支撐框架。

導(dǎo)流板11為鋁制導(dǎo)流板11，導(dǎo)流板11可以平行設(shè)置或設(shè)有傾角，當導(dǎo)流板11平行設(shè)置時相變材料2與所述金屬輻射板3可以保持一定的間距；當導(dǎo)流板11設(shè)有傾角時相變材料2與所述金屬輻射板3貼合，所述傾角的方向是沿金屬輻射板3向下，相變材料2吸熱融化后在重力作用下沿著導(dǎo)流板11向里流動，將儲存的熱量及時向里轉(zhuǎn)移使相變材料2能儲存更多地熱量，同時穿插整個相變層的導(dǎo)流板11兼具肋片的功能，起到強化傳熱的作用，加速相變材料2的儲能過程。

輻射末端強化散熱，當導(dǎo)流板11設(shè)有傾角時，金屬板輻射末端緊貼相變材料2，相變材料2散熱時能充分及時地將熱量散發(fā)，強化散熱；同時由于省去了傳統(tǒng)太陽能輻射采暖系統(tǒng)中蓄能裝置與輻射板之間的管路連接部分，減少了該部分傳熱介質(zhì)在傳輸過程中的熱損失，導(dǎo)致輻射板散熱效果更佳。

吸熱層還包括隔熱管堵8，隔熱管堵8對稱分布于所述熱管1的上下兩端，真空玻璃管6的兩側(cè)被所述隔熱管堵8封閉，對真空玻璃管6起到封閉和隔熱的作用；真空玻璃管6與熱管蒸發(fā)段12的接觸面內(nèi)涂布有真空管吸熱涂層7，能夠提高真空管吸熱的效率，真空管吸熱涂層7為黑鉻涂層，熱管1內(nèi)傳熱介質(zhì)為水。

作為優(yōu)選，本發(fā)明在吸熱層外側(cè)設(shè)有一遮陽卷簾5；所述遮陽卷簾5通過弱電控制自動啟閉或手動控制啟閉。

圖3為冬季白天工作示意圖，白天太陽光照射到真空玻璃管6，真空玻璃管6吸收熱量傳遞給熱管1外側(cè)的熱管蒸發(fā)段12，熱管蒸發(fā)段12的水吸熱蒸發(fā)流入熱管冷凝段9冷凝放熱，熱管冷凝段9包裹在相變材料2中，因此，相變材料2吸收熱量融化，并將熱量儲存在相變材料2中。

圖4為冬季夜晚工作示意圖，白天相變材料2吸收并儲存了大量的熱能，白天太陽輻射強度應(yīng)能使相變材料2的90％以上融化，使相變材料2利用充分。在導(dǎo)流板11的作用下將熱量傳遞到金屬輻射板3，金屬輻射板3將熱量即使傳遞到屋子內(nèi)進行采暖，滿足冬天夜晚屋內(nèi)所需熱量。

圖5為夏季白天工作示意圖，夏季本發(fā)明墻體則需要阻隔太陽光熱量的傳遞，在吸熱層外側(cè)設(shè)有一遮陽卷簾5，當夏季太陽輻射強、室內(nèi)夜晚過熱無采暖需求時，遮陽卷簾5可自動或手動開啟遮擋陽光，減少傳熱。

在中國晝夜溫差較大的高原地區(qū)，本發(fā)明的太陽能采暖預(yù)制墻板同樣適用，而且無需設(shè)計遮陽卷簾5，即可達到白天隔熱，夜晚采暖的使用效果。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。