本實(shí)用新型涉及太陽能采暖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能采暖系統(tǒng)是一種新型采暖系統(tǒng)，是指將分散的太陽能通過集熱器轉(zhuǎn)化為熱能，使低溫水吸熱轉(zhuǎn)換成方便使用的高溫水，再通過將高溫水輸送到供熱末端，提供采暖的系統(tǒng)。

目前，國際上常用的太陽能采暖系統(tǒng)分為短期蓄熱太陽能采暖系統(tǒng)(Central Solar Heating Plant with Diurnal Storage，簡(jiǎn)稱CSHPDS)和太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)(Central Solar Heating Plants with Seasonal Storage，簡(jiǎn)稱CSHPSS)。由于太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)太陽能資源在不同季節(jié)(如夏季向冬季)的轉(zhuǎn)移，降低建筑的運(yùn)行能耗，且其蓄熱能力可達(dá)到年需求量的40％-60％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了短期蓄熱太陽能采暖系統(tǒng)。因此，太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)是極具發(fā)展?jié)摿Φ牟膳到y(tǒng)之一。

然而，目前的太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)，由于集熱時(shí)水的升溫速度慢，導(dǎo)致蓄熱效率往往較低，影響了太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的跨季蓄熱及供暖能力。因此，如何提高太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的蓄熱效率成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的蓄熱效率低的問題，本實(shí)用新型提供一種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)，包括：水氣換熱器、集熱器、高溫水箱、低溫水箱、蓄能區(qū)和采暖末端，其中，

所述集熱器包括熱空氣進(jìn)氣口、冷空氣出氣口、低溫進(jìn)水管和高溫出水管；

所述水氣換熱器的進(jìn)氣口通過第二空氣管道與集熱器的冷空氣出氣口相連通，所述水氣換熱器的出氣口通過第一空氣管道與集熱器的熱空氣進(jìn)氣口相連通；所述水氣換熱器、第一空氣管道、第二空氣管道和集熱器構(gòu)成循環(huán)氣路。

所述水氣換熱器的入水口與低溫水箱相連通，所述水氣換熱器的出水口與集熱器的低溫進(jìn)水管相連通；水氣換熱器、集熱器、高溫水箱、采暖末端、低溫水箱和連通水管構(gòu)成一條循環(huán)水路；水氣換熱器、集熱器、高溫水箱、蓄能區(qū)、低溫水箱和連通水管構(gòu)成另一條循環(huán)水路；

所述高溫水箱包括入水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口；所述低溫水箱包括第一入水口、第二入水口、第三入水口和出水口；

所述高溫水箱的入水口與所述集熱器的高溫出水管相連通；所述高溫水箱的第一出水口與采暖末端的入水口相連通，所述高溫水箱的第二出水口與蓄能區(qū)的入水口相連通，所述高溫水箱的第三出水口通過水箱連接管與低溫水箱的第三入水口相連通；

所述低溫水箱的第一入水口與采暖末端的出水口相連通，所述低溫水箱的第二入水口與蓄能區(qū)的出水口相連通，所述低溫水箱的出水口與水氣換熱器的入水口相連通。

進(jìn)一步地，所述集熱器還包括：集熱器密封框和集熱器本體，其中，

所述集熱器本體嵌套于所述集熱器密封框內(nèi)，所述集熱器密封框的內(nèi)部空間與集熱器本體的外部空間形成密封腔；

所述集熱器本體分別與所述低溫進(jìn)水管和高溫出水管相連通；

所述密封腔分別與所述熱空氣進(jìn)氣口和冷空氣出氣口相連通。

進(jìn)一步地，所述集熱器本體包括：聯(lián)箱、全玻璃真空集熱管和尾托架；

所述聯(lián)箱分別與所述低溫進(jìn)水管和高溫出水管相連通；

所述全玻璃真空集熱管的一端與所述聯(lián)箱相連通，所述全玻璃真空集熱管的另一端固定于所述尾托架上。

進(jìn)一步地，所述集熱器的高溫出水管與高溫水箱的入水口相連通的管道上設(shè)有集熱循環(huán)電動(dòng)閥；

所述低溫水箱與水氣換熱器相連通的管道上設(shè)有集熱循環(huán)泵。

進(jìn)一步地，所述集熱的冷空氣出氣口與水氣換熱器的進(jìn)氣口相連通的第二空氣管道上設(shè)有管式軸流風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步地，所述高溫水箱的第一出水口和采暖末端相連通的管道上設(shè)有采暖循環(huán)泵。

所述高溫水箱的第二出水口和蓄能區(qū)相連通的管道上設(shè)有蓄能循環(huán)泵。

進(jìn)一步地，所述太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)，還包括輔助熱源，所述輔助熱源的入水口與低溫水箱相連通，所述輔助熱源的出水口與高溫水箱相連通。

進(jìn)一步地，所述低溫水箱和輔助熱源相連通的管道上設(shè)有輔熱循環(huán)泵。

進(jìn)一步地，所述太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)，還包括防凍支路，所述防凍支路的一端與所述集熱器的高溫出水口相連通，所述防凍支路的另一端與所述低溫水箱相連通。

進(jìn)一步地，所述防凍支路上設(shè)有防凍循環(huán)電動(dòng)閥。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括以下有益效果：

該太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)包括：水氣換熱器、集熱器、高溫水箱、低溫水箱、蓄能區(qū)和采暖末端，還包括循環(huán)水路和循環(huán)氣路。在循環(huán)水路中，首先，低溫水經(jīng)集熱器的低溫進(jìn)水管流入集熱器，經(jīng)集熱器加熱，成為攜帶大量熱能的高溫水并從集熱器的高溫出水管流出；然后，攜帶大量熱能的高溫水沿水管流入高溫水箱，被采暖末端利用或者被蓄能區(qū)儲(chǔ)存后再流入低溫水箱；由于高溫水的熱能僅被部分吸收，因此流入低溫水箱的具有較高溫度的水沿水管流入水氣換熱器；同時(shí)，在循環(huán)氣路中，首先，從集熱器冷空氣出氣口流出的冷空氣在第二空氣管道進(jìn)一步散失熱量后溫度降低；隨后，溫度降低的冷空氣流入水氣換熱器，與流入水氣換熱器的較高溫度的水發(fā)生熱交換，分別成為熱空氣和低溫水；最后，熱空氣通過第一空氣管道從集熱器的熱空氣進(jìn)氣口流入集熱器密封腔，低溫水通過水管從集熱器的低溫進(jìn)水管流入集熱器本體，并依次循環(huán)，在降低流入集熱器的水的溫度的同時(shí)又提高了集熱器本體的環(huán)境溫度，從而提高集熱器的集熱效率。

集熱器的集熱效率提高后，集熱器內(nèi)水的升溫速率加快，從集熱器流出的水溫升高，因而單位時(shí)間內(nèi)流入蓄能區(qū)的高溫水?dāng)y帶的熱能增多，高溫水的熱能在蓄能區(qū)內(nèi)以其他形式能量被儲(chǔ)存，因此蓄能區(qū)的蓄熱效率顯著提高，從而提高太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的跨季蓄熱能力和供熱能力。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本實(shí)用新型。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將對(duì)技術(shù)方案中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1示出的第一種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2示出的第二種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3示出的第三種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、水氣換熱器；2、集熱器；3、高溫水箱；4、低溫水箱；5、蓄能區(qū)；6、采暖末端；7、水箱連接管；8、輔助熱源；9、防凍支路；11、第一空氣管道；12、第二空氣管道；13、集熱循環(huán)泵；14、集熱循環(huán)電動(dòng)閥；15、管道式軸流風(fēng)機(jī)；21、熱空氣進(jìn)氣口；22、冷空氣出氣口；23、低溫進(jìn)水管；24、高溫出水管；25、集熱器密封框；26、集熱器本體；51、蓄能循環(huán)泵；61、采暖循環(huán)泵；81、輔熱循環(huán)泵；91、防凍循環(huán)電動(dòng)閥。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供的一種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)，解決了太陽能采暖系統(tǒng)的蓄熱效率低的問題。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的第一種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)包括水氣換熱器1、集熱器2、高溫水箱3、低溫水箱4、蓄能區(qū)5和采暖末端6；所述集熱器2包括熱空氣進(jìn)氣口21、冷空氣出氣口22、低溫進(jìn)水管23和高溫出水管24。

所述水氣換熱器1的出氣口通過第一空氣管道11與集熱器2的熱空氣進(jìn)氣口21相連通，所述水氣換熱器1的進(jìn)氣口通過第二空氣管道12與集熱器2的冷空氣出氣口22相連通；水氣換熱器1、第一空氣管道11、第二空氣管道12和集熱器2構(gòu)成循環(huán)氣路。

所述水氣換熱器1的出水口與集熱器2的低溫進(jìn)水管23相連通，所述水氣換熱器1的入水口與低溫水箱相連通；水氣換熱器1、集熱器2、高溫水箱3、采暖末端6、低溫水箱4和連通水管構(gòu)成一條循環(huán)水路；水氣換熱器1、集熱器2、高溫水箱3、蓄能區(qū)5、低溫水箱4和連通水管構(gòu)成另一條循環(huán)水路。

所述高溫水箱3包括入水口、第一出水口、第二出水口和第三出水口；所述低溫水箱4包括第一入水口、第二入水口、第三入水口和出水口；

所述高溫水箱3的入水口與所述集熱器2的高溫出水管24相連通，所述高溫水箱3的第一出水口與采暖末端6的入水口相連通，所述高溫水箱3的第二出水口與蓄能區(qū)5的入水口相連通，所述高溫水箱3的第三出水口通過水箱連接管7與低溫水箱4的第三入水口相連通；

所述低溫水箱4的第一入水口與采暖末端6的出水口相連通，所述低溫水箱4的第二入水口與蓄能區(qū)5的出水口相連通，所述低溫水箱4的出水口與水氣換熱器1的入水口相連通。

在循環(huán)水路中，首先，低溫水經(jīng)集熱器2的低溫進(jìn)水管23流入集熱器2，經(jīng)集熱器2加熱，成為攜帶大量熱能的高溫水從集熱器2的高溫出水管24流出；其次，從集熱器2流出的高溫水沿水管流入高溫水箱3，高溫水箱3中的高溫水在采暖循環(huán)泵61的作用下從高溫水箱3的第一出水口流入采暖末端6提供供暖，或者高溫水箱3中的高溫水在蓄能循環(huán)泵51的作用下從高溫水箱3的第二出水口流入蓄能區(qū)5，將高溫水所攜帶的熱能轉(zhuǎn)化為其他形式的能儲(chǔ)存，以實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)供暖或備用供暖，尤其是在非采暖季，如夏季天晴時(shí)，通過該過程蓄能區(qū)5將存蓄大量的能量；由于高溫水的熱能僅被部分利用，流入低溫水箱4的水仍然保持較高的溫度，因此流入低溫水箱4的水在采暖循環(huán)泵13的作用下流入水氣換熱器1。

與此同時(shí)，在循環(huán)氣路中，首先，在管道式軸流風(fēng)機(jī)15的作用下，冷空氣從集熱器2的冷空氣出氣口22流出，在第二空氣管道12進(jìn)一步散失熱量后溫度降低；隨后，冷空氣流入水氣換熱器1，與流入水氣換熱器1的高溫水發(fā)生熱交換，分別成為熱空氣和低溫水；最后，熱空氣通過第一空氣管道11從集熱器2的熱空氣進(jìn)氣口21流入集熱器密封腔，低溫水通過水管從集熱器2的低溫進(jìn)水管23流入集熱器本體26，并依次循環(huán)，降低了流入集熱器2的水的溫度，同時(shí)提高了集熱器本體26的環(huán)境溫度。

根據(jù)集熱效率方程，集熱器2的集熱效率隨流入集熱器本體26水的溫度的降低而升高，隨集熱器本體26的環(huán)境溫度的升高而升高，當(dāng)循環(huán)水和循環(huán)氣在水氣換熱器1發(fā)生熱交換后，不僅降低了進(jìn)入集熱器本體26的水的溫度，而且提高了集熱器本體26的環(huán)境溫度，因此，提高了集熱器2的集熱效率。

集熱器2的集熱效率提高后，集熱器2內(nèi)水的升溫速率加快，從集熱器2流出的水溫升高，因而單位時(shí)間內(nèi)流入蓄能區(qū)5的高溫水所攜帶的熱能增多，高溫水的熱能在蓄能區(qū)5內(nèi)以其他形式能量被儲(chǔ)存，因此蓄能區(qū)5的蓄熱效率顯著提高。

通過上述工作過程可知，本實(shí)用新型所提供的太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)，通過水氣換熱提高集熱器2的集熱效率，以快速產(chǎn)生高溫水，并將集熱器2通過高溫水箱3與蓄能區(qū)5相連通，使得單位時(shí)間內(nèi)流入蓄能區(qū)5內(nèi)的高溫水的熱能提高，從而提高蓄能區(qū)5的蓄能效率，進(jìn)而達(dá)到提高太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的跨季蓄熱能力和供熱能力的目的。

優(yōu)選地，所述集熱器2還包括：集熱器密封框25和集熱器本體26，其中，所述集熱器本體26嵌套于所述集熱器密封框25內(nèi)，所述集熱器密封框25的內(nèi)部空間與集熱器本體26的外部空間形成密封腔；所述集熱器本體26分別與低溫進(jìn)水管23和高溫出水管24相連通，構(gòu)成集熱器2內(nèi)部循環(huán)水通道；所述密封腔分別與熱空氣進(jìn)氣口21和冷空氣出氣口22相連通，構(gòu)成集熱器2內(nèi)部循環(huán)氣通道。集熱器密封腔具有較大的空間，使得進(jìn)入集熱器2的熱空氣能夠充分停留，提高集熱器本體26的環(huán)境溫度，從而提高集熱器2的集熱效率。

優(yōu)選地，所述集熱器本體26包括：聯(lián)箱、全玻璃真空集熱管和尾托架；所述聯(lián)箱分別與低溫進(jìn)水管23和高溫出水管24相連通；所述全玻璃真空集熱管的一端與所述聯(lián)箱相連通，所述全玻璃真空集熱管的另一端固定于所述尾托架上。

優(yōu)選地，所述低溫水箱4和水氣換熱器1連通的管道上設(shè)有集熱循環(huán)泵13，在集熱循環(huán)泵13的帶動(dòng)作用下，使得水在整個(gè)集熱-蓄能過程當(dāng)中得以循環(huán)往復(fù)。

優(yōu)選地，所述集熱器2的高溫出水管24和高溫水箱3入水口相連通的管道上設(shè)有集熱循環(huán)電動(dòng)閥14，當(dāng)不需要集熱器2向高溫水箱3提供高溫水時(shí)，可以關(guān)閉該集熱循環(huán)電動(dòng)閥14。

優(yōu)選地，所述集熱器2冷空氣出氣口22和水氣換熱器1進(jìn)氣口相連通的第二空氣管道12上設(shè)有管道式軸流風(fēng)機(jī)15。管道式軸流風(fēng)機(jī)15能夠加快空氣的循環(huán)流動(dòng)速度，使得冷空氣加速進(jìn)入到水氣換熱器1中，與水氣換熱器1中的高溫水進(jìn)行熱交換，同時(shí)也加快熱交換后的空氣流入集熱器2的速度。由于冷空氣的流動(dòng)速度慢，因此，管道式軸流風(fēng)機(jī)15的優(yōu)選設(shè)置位置為第二氣管道12上。

優(yōu)選地，所述高溫水箱3的第一出水口和采暖末端6相連通的管道上設(shè)有采暖循環(huán)泵61。采暖循環(huán)泵61能提高水經(jīng)過采暖末端6的流速，從而加快了供暖的效率，尤其是跨季節(jié)供暖的效率。

優(yōu)選地，所述高溫水箱3的第二出水口和蓄能區(qū)5相連通的管道上設(shè)有蓄能循環(huán)泵51。蓄能循環(huán)泵51能提高水經(jīng)過蓄能區(qū)的流速，從而加快向蓄能區(qū)的熱能傳輸，提高蓄熱效率。

實(shí)施例2：

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的第二種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，與實(shí)施例1不同的是，該太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)還包括輔助熱源8；所述輔助熱源8的入水口與低溫水箱4相連通，所述輔助熱源8的出水口與高溫水箱3的入水口相連通。

優(yōu)選地，所述輔助熱源8與低溫水箱4相連通的管道上設(shè)有輔熱循環(huán)泵81。

通過設(shè)置輔助熱源8，能夠在蓄能區(qū)5熱量耗盡以及集熱器2不能正常工作等情況下，提供輔助加熱和供暖，有效降低了供暖中斷的問題，其具體的循環(huán)過程如下：

關(guān)閉集熱循環(huán)電動(dòng)閥14，切斷集熱器2內(nèi)水向高溫水箱3的流通路徑；關(guān)閉集熱循環(huán)泵13，切斷低溫水箱4內(nèi)水向水氣換熱器2的流通路徑；開啟輔熱循環(huán)泵81，將低溫水箱4內(nèi)的低溫水輸送到輔助熱源8中加熱，加熱后的高溫水流入高溫水箱3中；開啟采暖循環(huán)泵61，將高溫水箱3中的高溫水輸送至采暖末端6中，達(dá)到采暖的效果；供暖后水溫降低，低溫水進(jìn)入低溫水箱4中，完成一個(gè)輔熱采暖—供暖循環(huán)，并依此循環(huán)，達(dá)到持續(xù)輔助供暖的目的。

實(shí)施例3：

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的第三種太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，與實(shí)施例1不同的是，該太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)還包括防凍支路9；所述防凍支路9的一端連通在集熱器2高溫出水管24和集熱循環(huán)電動(dòng)閥14之間，所述防凍支路9的另一端與低溫水箱4相連通。

在關(guān)閉集熱器2和高溫水箱3之間的集熱循環(huán)電動(dòng)閥14后，集熱器2中的高溫水從高溫出水管24流出經(jīng)由防凍支路9直接流入低溫水箱4，此時(shí)低溫水箱4中儲(chǔ)存的水溫度較高，開啟低溫水箱4與水氣換熱器1之間的集熱循環(huán)泵13后，低溫水箱4的水被輸送回集熱器2中，由于水具有一定的溫度與流速，能夠防止集熱器2被冷凍，實(shí)現(xiàn)集熱器2水的防凍循環(huán)。

優(yōu)選地，所述防凍支路9上設(shè)有防凍循環(huán)電動(dòng)閥91，該防凍循環(huán)電動(dòng)閥91能夠在太陽能蓄熱采暖系統(tǒng)工作時(shí)，防止其他器件中的水灌入到防凍支路9，該防凍循環(huán)電動(dòng)閥91優(yōu)選設(shè)置于靠近所述低溫水箱4的位置。

需要說明的是，諸如“第一”和“第二”等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上本實(shí)用新型的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保以上所述僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所實(shí)用新型的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本實(shí)用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。