[发明专利]一种利用太阳能的墙内壁蓄热采暖系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用墙内壁相变材料蓄放热原理的太阳能采暖系统，属于节能领域的发明创造。

背景技术

我国是一个能耗大国，建筑用能占全社会能源消费量的比例约为30%，其中供热采暖用能约占45%，是建筑节能的重点领域。为降低建筑能耗，既要开源又要节流。因此，我国正大力推广可再生能源在建筑中的应用范围。太阳能是永不枯竭的清洁能源，是人类可以长期依赖的重要能源之一，利用太阳热能为建筑物供热采暖可以获得非常良好的节能和环境效益，是一种非常良好且必要的节能手段。

但是，太阳能是一种不稳定热源，会受到阴天、雨、雪天气的影响。太阳能的供给不论在量上还是在时间上都是变化的，因而只有在日照充足的晴天才能集蓄大量太阳能热。而生活中的能耗主要集中在早晨和晚上，如果能把白天的太阳能暂时储存起来，在必要的时候加以利用的话，既可以提高能源的利用率又能扩大适用范围。

因此，本发明应用太阳能集热、相变材料蓄热放热原理，将白天的太阳热收集并储存在墙内壁面的相变材料层中，夜间，室外温度降低，相变材料放热，通过辐射传热的方式向室内传热，达到供暖的目的。当供热量变动低于蓄热装置能力的场合（或是供热温度低于用户端要求的场合）可以设置辅助热源进行补充。对集热效率和集热温度而言，冬季都比夏季容易下降。因此，太阳热利用系统一般采用锅炉或者热泵作为辅助热源，本发明对设置辅助热源部分不做权利要求。

目前太阳能蓄热系统的形式主要有五种：地下水池、土壤埋管、卵石堆、储热水箱和相变材料。由于前两种蓄热方式均受到当地的地质、水文、土壤条件的影响，所以只在特定的区域并具有一定规模的用能时适用。第三、第四种蓄热方式都需要大容积的蓄热装置，用热必须具有一定规模，并且需保证该系统有足够多的储热空间时才适用。本发明蓄热采用附着于墙内壁的相变材料蓄热方式来克服以上不足，具有蓄热空间小，系统简单，应用范围广等特点。

相变材料蓄热已经在建筑节能中有所应用，应用最多的是被动太阳房的墙材中。相变蓄热材料的蓄热密度大，在相变时输出温度比较稳定。根据太阳能供热采暖系统的工作温度，选择合适的相变材料，使相变材料的相变温度与系统的工作温度范围相匹配。常用的相变材料，比如，聚乙烯乙二醇的熔点20~25℃，熔化潜热146kJ/kg,固体密度1100kg/m³，固态比热容为2260kJ/kg℃；十二水磷酸二钠的熔点36℃，熔化潜热280kJ/kg,固体密度1520kg/m³，固态比热容为1690kJ/kg℃，液态比热容1940kJ/kg℃。

本发明针对太阳能丰富的寒冷地区分散采暖的居民用户，设计一套利用太阳能的墙内壁蓄热采暖系统。利用相变蓄热技术，白天将太阳能集热器收集到的热量储存在墙体相变材料中，夜晚相变材料放热给室内空间供暖，利用定型相变材料相变时不会产生流动的特点，克服了现有太阳能蓄热系统相变材料封装泄露问题。本系统具有结构简单，稳定性好，应用范围广，绿色环保的特点。

目前有太阳能相变墙的应用。太阳能相变做法是将相变材料放置在外墙的外壁面内，太阳照射到墙体时，相变蓄热，夜间室外温度很低时，相变墙体向室内和室外都同时放热，室内获得热量起到采暖的作用。太阳能相变墙释放到室外的热量为散失热量，无效的，因此，太阳能相变墙收集到的热量无法最大量为采暖服务。此外这个系统最大的弊端是夏季无法消除太阳辐射对室内的影响，导致室内温度过高。但是本发明克服了以上的缺点。首先，利用太阳能集热器集热，能最大程度的吸收太阳辐射能，利用墙体辐射吸热，竖直的墙体和太阳辐射有很长一段时间内呈很大的夹角，相变墙获得的热量有限。其次，相变材料置于墙内壁，保证了相变材料所放出的热量能几乎全部到达室内，放热利用率明显高于相变墙。最后，这个系统在夏季的时候可以关掉进出盘管的阀门，阻止热量进入盘管，相变材料此时不再起任何作用，室内的热环境不受该采暖系统的影响，同时，太阳能集热板收集的热量还可以做为生活用热量，完全消除了太阳能相变墙在夏季带来的副作用。因此，该太阳能采暖系统的应用范围将更为广阔。

发明内容

本发明涉及一种利用相变材料蓄放热原理的太阳能采暖系统，属于节能领域的发明创造。