本實用新型涉及建筑節(jié)能和可再生能源利用的技術領域，具體涉及一種蓄熱型風機盤管系統(tǒng)。

背景技術：

能源作為人類社會賴以生存和發(fā)展的物質基礎，與人類經濟社會的發(fā)展以及生活水平的提高息息相關。而目前能源短缺己經成為人類所面臨的最大問題之一，且由能源問題所帶來的氣候變暖，污染等環(huán)境問題已經成為制約經濟發(fā)展的重要因素。新能源的開發(fā)以及各項節(jié)能措施的施行是解決能源問題的重要途徑。中國屬于太陽能資源較為豐富的地區(qū)。但是太陽能由于天氣、時間、以及地理等因素的影響具有間斷性、能量密度低的特點，不能提供連續(xù)穩(wěn)定的熱量，蓄熱成為了太陽能供暖系統(tǒng)應用的重中之重。但是，目前國內太陽能蓄熱多數為水蓄熱，存在系統(tǒng)形式、運行工況單一等問題，而且現有的風機盤管系統(tǒng)也是采取大體積水箱儲存得太陽能熱量，水箱體積一般為幾十噸甚至上百噸，而且蓄熱時間短，由于儲能密度小和占用空間大等缺陷限制了太陽能蓄熱的使用。因此，需要一種自帶高效蓄熱的風機盤管來代替大體積蓄熱水箱以解決太陽能供能的不穩(wěn)定性缺陷，使太陽能實現最大限度有效利用。

目前人們不僅關注室內的熱舒適性，而且越來越追求室內空氣品質，人們室內生活和工作條件越來越現代化,房屋越來越趨于“密閉化”,隨之帶來的“室內污染”、“換氣不足”等問題日趨嚴重。根據我國現行的暖通設計規(guī)范，為了提高能耗的效率，建筑物的密封性增強，引入的新風量比較低，因此空調風機盤上滋生的細菌病毒和室內裝修材料長期散發(fā)有害的污染物會使室內空氣中污染形成累積效應，引起室內空氣質量下降甚至惡化，因空調的污染而影響人們身體健康的現象已時有發(fā)生，更為嚴重的是這種影響正在慢性地危害著人們的健康。

綜上所述，設計一種既能儲存太陽能熱量保證室內熱舒適性，又能保證生活環(huán)境的空氣品質的空調設備尤為重要。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型擬解決的問題是，提供一種蓄熱型風機盤管系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了太陽能的光熱能源及相變儲熱技術進行向室內提供持續(xù)不斷的熱量供應。通過利用相變材料儲能密度大、體積變化小、而且吸收或者釋放熱量的過程溫度基本恒定等優(yōu)點來克服太陽能能流密度不均勻，間歇性和不穩(wěn)定性等缺點，并且改變了傳統(tǒng)以大體積水箱顯熱式儲熱的方式，更加有利于安裝和推廣。該系統(tǒng)同時還能凈化空氣，不僅防止室外污染濃度高的空氣進入室內，還能有效解決被廣泛關注的室內空氣質量、室內有害物質散發(fā)等問題。該系統(tǒng)既能在冬季持續(xù)維持室內的熱舒適性，又能改善室內空氣質量，同時節(jié)約了能源，保護了環(huán)境，對建筑節(jié)能以及生態(tài)發(fā)展有很大積極影響。

本實用新型解決所述技術問題的技術方案是：提供一種蓄熱型風機盤管系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括風機盤管主機、平板集熱器、加熱管進水管、加熱管出水管、集熱器進水管、集熱器出水管、放熱循環(huán)管段、循環(huán)水泵、微型靜音水泵和三通換向閥(S1、S2)；平板集熱器的出水端通過集熱器出水管、三通換向閥(S1)、加熱管進水管與風機盤管主機的進水口連接，風機盤管主機的出水口通過加熱管出水管、三通換向閥(S2)、循環(huán)水泵、集熱器進水管與平板集熱器的進水口連接；三通換向閥(S1)和三通換向閥(S2)的第三端分別連接放熱循環(huán)管段的兩端，放熱循環(huán)管段上設有微型靜音水泵；

所述風機盤管主機包括主機外殼、保溫材料、主機內殼、風機、盤管、調控閥、絕熱箱體、加熱管和空氣處理結構，在風機盤管主機沿送風方向的兩端分別設有新風口和送風口，在主機內殼內沿送風方向依次布置著空氣處理結構、風機和盤管，風機的進風口正對空氣處理結構，風機的出風口正對盤管；在風機盤管主機底部，且位于空氣處理結構區(qū)域內開有回風口；在位于風機所在位置的主機外殼和主機內殼之間的上部空間和下部空間內，均設置有一個絕熱箱體；在兩個絕熱箱體之間纏繞有加熱管，加熱管的一端通過電動二通閥與加熱管進水管連接，加熱管的另一端穿入主機內殼與盤管的進水端相連接，盤管的出水端與加熱管出水端相連；在加熱管與絕熱箱體之間的蓄熱空間內填充相變材料，加熱管與相變材料之間穿插著肋片，肋片與加熱管固定；主機內殼和主機外殼之間的空隙由保溫材料填充；所述調控閥設置在主機外殼的側面上，調節(jié)閥分別與電動二通閥和風機電連接；

所述空氣處理結構包括新風百葉、回風百葉、格柵、濾芯過濾層、活性炭吸附層、生物酶凈化層和負離子凈化層；所述新風百葉和回風百葉分別安裝在新風口和回風口的外側；在新風口和回風口的內側均設置有格柵；在回風口后端，且在主機內殼內，沿著送風方向依次布置有濾芯過濾層、活性炭吸附層、生物酶凈化層和負離子凈化層，負離子凈化層正對風機的進風口。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型充分利用了太陽能的光熱能源及相變儲熱技術進行向室內提供持續(xù)不斷的熱量供應。針對傳統(tǒng)以大體積水箱顯熱式儲熱的方式，不僅儲存太陽能效率低，占地面積大，一般體積為幾十噸甚至上百噸，而且蓄熱時間短，本實用新型利用相變儲能材料蓄熱，可根據室內負荷的需求制作成不同大小體積，同時增添或減少相變材料的填充量，能夠保證蓄熱結構能夠蓄存足夠的熱量即可，對于較大空間，可以采用并聯多個風機盤管主機來滿足室內熱負荷。既節(jié)省了占地空間，又大大提高了儲能密度，延長了太陽能熱利用的使用時間，并且能安裝于吊頂內，不需要占用房間內大量空間，美觀實用，有利于推廣。

冬季供暖時，本實用新型風機盤管供水溫度設置在42℃～45℃之間，能滿足室內供暖需求。本實用新型采用石蠟類相變材料，熔點為44℃，相變潛熱為251.04J/g，其吸收或者釋放熱量的過程溫度基本恒定，白天通過吸收被太陽能加熱后水的熱量能有效防止進入盤管的供水溫度過高，蓄熱完成后，在夜間無太陽能作為熱源，室內環(huán)境為15℃～18℃時，該材料能通過凝固放熱維持盤管的供水溫度在44℃長達5-6小時，有很強的蓄放熱能力，能滿足持續(xù)不斷地供暖需求。

本實用新型在滿足室內溫度的同時，還提高了室內空氣的潔凈度，裝置中濾芯過濾層增加了過濾面積，有效的過濾和吸附了空氣中細小微粒和塵埃；活性炭吸附層能有效對空氣中的異味以及例如氨氣、甲醛、苯類等微量有毒氣體進行吸附；生物酶凈化層是將從優(yōu)良菌體內提取活性極高的酶固定在載體上制成的固定化酶層，能夠對空氣中多種污染物進行生物降解；負離子凈化層激活空氣中的氧分子，使其更加活躍而更易被人吸收，促進新陳代謝。

本實用新型結構簡單，設計合理，便于維護，使用壽命長，既節(jié)約了能源，又能提高空氣凈化率，對建筑節(jié)能以及生態(tài)發(fā)展有很大積極影響。

附圖說明

圖1是本實用新型蓄熱型風機盤管系統(tǒng)一種實施例的結構示意圖；

圖2是本實用新型蓄熱型風機盤管系統(tǒng)一種實施例的風機盤管主機A的左視剖視結構示意圖；

圖3是圖2中Z—Z剖面的結構示意圖；

圖中，A風機盤管主機、B平板集熱器、C1加熱管進水管、C2加熱管出水管、D1集熱器進水管、D2集熱器出水管、E放熱循環(huán)管段、F調控閥、G電動二通閥、P1循環(huán)水泵、P2微型靜音水泵、S1～S2三通換向閥、1主機外殼、2保溫材料、3主機內殼、4風機、5盤管、6新風口、7回風口、8送風口、9絕熱箱體、10相變材料、11加熱管、12肋片、13新風百葉、14回風百葉、15格柵、16濾芯過濾層、17活性炭吸附層、18生物酶凈化層、19負離子凈化層。

具體實施方式

下面結合實施例及其附圖進一步敘述本實用新型，但并不以此作為對本申請權利要求保護范圍的限定。

本實用新型蓄熱型風機盤管系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng)，參見圖1-3)包括風機盤管主機A、平板集熱器B、加熱管進水管C1、加熱管出水管C2、集熱器進水管D1、集熱器出水管D2、放熱循環(huán)管段E、循環(huán)水泵P1、微型靜音水泵P2和三通換向閥(S1、S2)；平板集熱器B的出水端通過集熱器出水管D2、三通換向閥S1、加熱管進水管C1與風機盤管主機A的進水口連接，風機盤管主機A的出水口通過加熱管出水管C2、三通換向閥S2、循環(huán)水泵P1、集熱器進水管D1與平板集熱器B的進水口連接；三通換向閥S1和三通換向閥S2的第三端分別連接放熱循環(huán)管段E的兩端，放熱循環(huán)管段E上設有微型靜音水泵P2；

所述風機盤管主機A(參見圖2)包括主機外殼1、保溫材料2、主機內殼3、風機4、盤管5、調控閥F、絕熱箱體9、加熱管11和空氣處理結構(圖中未標出)，在風機盤管主機A沿送風方向的兩端分別設有新風口6和送風口8，在主機內殼3內沿送風方向依次布置著空氣處理結構、風機4和盤管5，風機4的進風口正對空氣處理結構，風機4的出風口正對盤管5；在風機盤管主機A底部，且位于空氣處理結構區(qū)域內開有回風口7；在位于風機4所在位置的主機外殼1和主機內殼3之間的上部空間和下部空間內，均設置有一個絕熱箱體9；在兩個絕熱箱體之間纏繞有加熱管11，加熱管11的一端通過電動二通閥G與加熱管進水管C1連接，加熱管11的另一端穿入主機內殼3與盤管5的進水端相連接，盤管5的出水端與加熱管出水端C2相連；在加熱管11與絕熱箱體9之間的蓄熱空間內填充相變材料10，加熱管11與相變材料10之間穿插著肋片12，肋片12與加熱管固定(見圖3)，可以增大傳熱面積，提高傳熱效率；主機內殼3和主機外殼1之間的空隙由保溫材料2填充；所述調控閥F設置在主機外殼1的側面上，調節(jié)閥F分別與電動二通閥G和風機4電連接，用來調控風機4的風量以及通過控制電動二通閥G進而調節(jié)管路中的水流量，調控策略為優(yōu)先調控風機風量，如果僅調控風量不能滿足室內溫度要求，再調控電動二通閥開度調節(jié)水流量，這樣可以保證管路中水流量以滿足系統(tǒng)的蓄熱要求；

所述空氣處理結構包括新風百葉13、回風百葉14、格柵15、濾芯過濾層16、活性炭吸附層17、生物酶凈化層18和負離子凈化層19；所述新風百葉13和回風百葉14分別安裝在新風口6和回風口7的外側，能手動調節(jié)開度，從而分別控制新風量和回風量；在新風口6和回風口7的內側均設置有格柵15，通過相應的柵格對流入的新風和回風進行預處理，將新風和回風中的大顆粒物質截留下來；在回風口7后端，且在主機內殼內，沿著送風方向依次布置有濾芯過濾層16、活性炭吸附層17、生物酶凈化層18和負離子凈化層19，負離子凈化層19正對風機4的進風口；所述濾芯過濾層16增加了過濾面積，能有效地過濾和吸附空氣中的細小微粒和塵埃；所述活性炭吸附層17能有效對空氣中的異味以及例如氨氣、甲醛、苯類等微量有毒氣體進行吸附；所述生物酶凈化層18是將從優(yōu)良菌體內提取活性極高的酶固定在載體上制成的固定化酶層，能夠對空氣中多種污染物進行生物降解；負離子凈化層19激活空氣中的氧分子，使其更加活躍而更易被人吸收，促進新陳代謝。

本實用新型的進一步特征在于所述相變材料選用石蠟類相變材料，熔點為44℃，相變潛熱為251.04J/g。本實用新型中的相變材料保證熔點在40-50℃之間，相變潛熱為200-300J/g即可。

所述絕熱箱體9為采用無機纖維芯材與高阻氣復合薄膜通過抽真空封裝制成的超薄絕熱保溫板構成。

本實用新型中所述風機盤管主機A可根據室內負荷的需求制作成不同大小體積，同時增添或減少相變材料10的填充量，能夠保證蓄熱結構(蓄熱結構由兩個絕熱箱體9、相變材料10、加熱管11和肋片12構成)能夠蓄存足夠的熱量即可，對于較大空間，可以采用并聯多個風機盤管主機A來滿足室內熱負荷。所述風機盤管主機A和微型靜音水泵P2均可以安裝在空調房間的吊頂內。本實用新型中的相變材料只要保證熔點在45℃左右都可以，采用石蠟，價格便宜，且相變潛熱值比較大，性價比比較高。

本實用新型蓄熱型風機盤管系統(tǒng)的工作原理及水循環(huán)模式分為兩種工況：蓄熱工況和放熱工況。下面詳細闡述這兩種工況。

1)蓄熱工況：循環(huán)水泵P1啟動，微型靜音水泵P2關閉，三通換向閥S1連通集熱器出水管D2和加熱管進水管C1，三通換向閥S2連通加熱管出水管C2和集熱器進水管D1。

白天平板集熱器B吸收太陽能，加熱平板集熱器B中的循環(huán)水，被加熱后的循環(huán)水通過集熱器出水管D2、三通換向閥S1、加熱管進水管C1和電動二通閥G進入加熱管11中，加熱填充的相變材料10，穿插于加熱管11與相變材料10之間肋片12有效增加了傳熱面積，降低了傳熱熱阻，當循環(huán)水的溫度超過相變材料10的熔點時，相變材料開始由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)并吸收循環(huán)水的熱量，使循環(huán)水的溫度維持在44℃左右，然后繼續(xù)流經加熱管11，進入位于風機盤管主機A內部的盤管5進行與空氣換熱，達到供暖的目的。循環(huán)水由盤管5流經加熱管出水管C2、三通換向閥S2、集熱器進水管D1和循環(huán)水泵P1進入平板集熱器B繼續(xù)加熱，完成整個蓄熱工況的循環(huán)。

2)放熱工況：循環(huán)水泵P1關閉，微型靜音水泵P2啟動，三通換向閥S1連通放熱循環(huán)管段E和加熱管進水管C1，三通換向閥S2連通加熱管出水管C2和放熱循環(huán)管段E。

夜間由于太陽光線不足，系統(tǒng)中的循環(huán)水溫度逐漸降低，當循環(huán)水溫度降至相變材料10的熔點左右時，此時相變材料10由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)并加熱加熱管11中的循環(huán)水，被加熱的循環(huán)水繼續(xù)流經加熱管11，進入位于風機盤管主機A內部的盤管5進行與空氣換熱，達到供暖的目的。循環(huán)水由盤管5流經加熱管出水管C2、三通換向閥S2、放熱循環(huán)管段E、微型靜音水泵P2、三通換向閥S1、加熱管進水管C1和電動二通閥G進入蓄熱結構中的加熱管11繼續(xù)被填充的相變材料10加熱，完成整個放熱工況的循環(huán)。

以上是本實用新型水循環(huán)的兩種運行工況，在過渡季階段，由于日夜溫差較大，白天不用開空調供暖，此時可以由調控閥F關閉風機4，阻止向室內吹暖風，只進行蓄熱工況的循環(huán)，到了夜間需要供暖時，啟動風機4，將系統(tǒng)調至放熱工況循環(huán)，利用白天儲存的熱量向夜間室內供暖。

本實用新型蓄熱型風機盤管系統(tǒng)的空氣循環(huán)主要有三種工作模式：全新風模式、一次回風模式和室內循環(huán)模式。下面詳細闡述這三種模式。

(1)全新風模式：主要針對過渡季階段，適用于室內無需供暖只需引入新風或者室內空氣品質極差的兩種情況。開啟新風百葉13，關閉回風百葉14，室外新風依次通過新風百葉13、格柵15、濾芯過濾層16、活性炭吸附層17、生物酶凈化層18和負離子凈化層19，將新風進行凈化處理，然后再由風機4將其流經盤管5，被循環(huán)水加熱，再經過送風口8進入室內，通過控制風機4實現風速調節(jié)。如果過渡季節(jié)無需供暖時，可以停止水循環(huán)，只對流入室內的新風進行凈化處理，可以避免開窗帶來大量灰塵，以及隔離室外的喧囂，保證室內的衛(wèi)生要求，既安全方便又能保證室內安靜舒適。

(2)一次回風模式：當冬季需要回收室內余熱時，需要同時開啟新風百葉13和回風百葉14，室外新風和室內回風通過格柵15進行初級過濾后，在風機盤管主機A內部進行混合，然后依次通過濾芯過濾層16、活性炭吸附層17、生物酶凈化層18和負離子凈化層19，將混合后的空氣再一次充分混合并進行凈化處理，然后再由風機4將其流經盤管5，被循環(huán)水加熱，再經過送風口8進入室內，通過控制風機4實現風速調節(jié)。這種運行模式可以嚴格控制室內溫度和相對濕度，通過手動控制新風百葉13和回風百葉14的開度，可以粗略調節(jié)新風和回風各自所占的比例，來滿足室內環(huán)境的舒適與衛(wèi)生需求。

(3)室內循環(huán)模式：適合于一年四季任何時候，尤其是當室外霧霾極其嚴重的情況下，此時需要關閉新風百葉，開啟回風百葉，只進行室內空氣循環(huán)。室內空氣依次通過回風百葉14、格柵15、濾芯過濾層16、活性炭吸附層17、生物酶凈化層18和負離子凈化層19，有效去除吸附、分解室內空氣污染物(一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細菌、過敏原等)，有效凈化室內空氣，然后再由風機4將凈化后的室內空氣吹向盤管5，再經過送風口8進入室內。周而復始實現室內空氣不斷凈化，使得室內空氣滿足人類生活衛(wèi)生要求。

本實用新型蓄熱型風機盤管系統(tǒng)在水循環(huán)和空氣循環(huán)相結合的情況下，完成了滿足室內溫度的同時還提高了室內空氣的潔凈度的要求。

實施例

本實施例蓄熱型風機盤管系統(tǒng)包括風機盤管主機A、平板集熱器B、加熱管進水管C1、加熱管出水管C2、集熱器進水管D1、集熱器出水管D2、放熱循環(huán)管段E、循環(huán)水泵P1、微型靜音水泵P2和三通換向閥(S1、S2)；平板集熱器B安裝在室外屋頂上，吸收太陽能，平板集熱器B的出水端通過集熱器出水管D2、三通換向閥S1、加熱管進水管C1與風機盤管主機A的進水口連接，風機盤管主機A的出水口通過加熱管出水管C2、三通換向閥S2、循環(huán)水泵P1、集熱器進水管D1與平板集熱器B的進水口連接；三通換向閥S1和三通換向閥S2的第三端分別連接放熱循環(huán)管段E的兩端，放熱循環(huán)管段E上設有微型靜音水泵P2。

所述風機盤管主機A長為1m，寬為0.6m，高為0.5m，吊裝在室內屋頂。在位于風機4所在位置的主機外殼1和主機內殼3之間的上部空間和下部空間內，均設置有一個絕熱箱體9，絕熱箱體的長為0.6m，寬為0.4m，厚度為0.1m，在兩個絕熱箱體9之間纏繞有加熱管11，加熱管11的直徑為18mm，在加熱管11與絕熱箱體9之間的蓄熱空間內填充相變材料10，所相變材料為石蠟，熔點為44℃，質量為48kg，相變潛熱為251.04J/g。

本實施例在冬季進行了供暖實驗，供暖對象是河北工業(yè)大學一間面積為15m²的辦公室，房間安裝一臺風機盤管主機A，房間外安裝平板集熱器B，白天平板集熱器B吸收太陽能，加熱平板集熱器B中的循環(huán)水，被加熱后的循環(huán)水通過集熱器出水管D2、三通換向閥S1、加熱管進水管C1和電動二通閥G進入加熱管11中，加熱填充的相變材料10，當循環(huán)水的溫度超過相變材料10的熔點時，相變材料開始由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)并吸收循環(huán)水的熱量，使循環(huán)水的溫度維持在44℃左右，然后繼續(xù)流經加熱管11，進入位于風機盤管主機A內部的盤管5進行與空氣換熱。夜間由于太陽光線不足，系統(tǒng)中的循環(huán)水溫度逐漸降低，當循環(huán)水溫度降至相變材料10的熔點左右時，此時相變材料10由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)并加熱加熱管11中的循環(huán)水，被加熱的循環(huán)水繼續(xù)流經加熱管11，進入位于風機盤管主機A內部的盤管5進行與空氣換熱，達到供暖的目的。在進行水循環(huán)的同時，開啟新風百葉13和回風百葉14，室外新風和室內回風通過格柵15進行初級過濾后，在風機盤管主機A內部進行混合，然后依次通過濾芯過濾層16、活性炭吸附層17、生物酶凈化層18和負離子凈化層19，將混合后的空氣再一次充分混合并進行凈化處理，然后再由風機4將其流經盤管5，被循環(huán)水加熱，再經過送風口8進入室內，滿足室內環(huán)境的舒適與衛(wèi)生需求。

經過本實施例試驗臺的多次測試，均得到了良好的實驗結果。熔點為44℃的相變材料48kg，可儲存熱量12.04MJ的熱量，在冬季下午4點左右，太陽光線不足，循環(huán)水可以通過相變材料固化對其加熱，維持供水溫度44℃長達5-6h，晚上十點，經過6h的放熱后，相變材料的溫度依然還有43℃。同時室內的空氣品質也有所改善，有效地吸附、分解室內空氣污染物，在冬季密閉的室內環(huán)境中，空氣依然清新無異味。所述風機盤管主機A可根據室內負荷的需求制作成不同大小體積，同時增添或減少相變材料10的填充量，能夠保證蓄熱結構能夠蓄存足夠的熱量即可，對于較大空間，可以采用并聯多個風機盤管主機A來滿足室內熱負荷。該設備節(jié)能環(huán)保，僅需利用太陽能就能對辦公寫字樓、教室以及學院樓等辦公場所持續(xù)不斷地提供熱量，滿足室內溫度的同時還提高了室內空氣的潔凈度的要求。

本實用新型中所述的“前”、“后”、“左”、“右”等方位詞語是一個相對概念，圖2中以新風口所在方向為前，以送風口8所在方向為后，以回風口7所在方向為下。

本實用新型所涉及的機械部件及所用材料均可商購獲得。

本實用新型未涉及之處適用于現有技術。