CN216693691U - 一种太阳能热管墙体辐射供暖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，包括利用相变材料作为传热介质的太阳能采暖装置、墙体内热管供暖装置。太阳能集热器和墙体内热管供暖装置通过两条循环管路连通成密闭系统，在密闭系统内部充注可以液相和气相相互转化的相变流体作为热量的传输介质。本发明利用太阳能、室内墙体热管、相变材料、传输介质四者的有机结合，实现了供暖与建筑结构一体化的同时，太阳能和相变材料的共同作用使装置供暖更加高效节能，将热管、太阳能、相变材料等的优点更好地体现出来。

Description

一种太阳能热管墙体辐射供暖装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，具体涉及一种利用相变材料作为传热介质的太阳能采暖装置，涉及一种热管植入式换热墙体，可广泛应用于建筑设施，属于太阳能热能利用和蓄热技术领域。

背景技术

太阳作为世界上最丰富的永久能源，辐射功率达3.8 x 1023 kW ，其中，地球截取的太阳能辐射能通量为1.7x 1014 kW，比核能、地热能及引力能储量总和还要大5000多倍。我国属太阳能资源相当丰富的国家，国土面积的2/3地区年日照时数大于2200h，单位面积太阳能辐射总量高于5000MJ/m2，有良好的应用条件和潜力。太阳能作为一种清洁可再生能源，最直接应用太阳能的方式是利用太阳能供暖和供生活热水。但是到达地球表面的太阳能福射能量密度很低，并且随地域不同、昼夜交替和季节变化等规律性变化，表现出明显的稀薄性、间断性和不稳定性，太阳能的热利用也受到很大限制。当天气晴朗时，太阳辐射能量强， 室外温度也比较高，而此时热需求量相对要较小。但是到晚上或阴雨天气时，太阳辐射能量很弱，室外温度也较低，而此时用热需求却较大，这就是用热需求与太阳能辐射能量强度的矛盾之处。因此，要想最大限度的利用太阳能，就要把晴朗白天收集到的太阳辐射能量以热能的方式储存起来，供夜间和阴雨天使用。

申请号为2018110608的专利文献，提出了一种太阳能集热蓄热一体化装置，包括透光玻璃、空气层、太阳能吸收性涂层、蓄热体金属上壁板、换热管、蓄热体内部热分隔板、复合相变蓄热材料、蓄热体金属下壁板、蓄热体金属侧壁板和保温层。利用太阳能吸收性涂层收集太阳能的热量，利用复合相变蓄热材料储存太阳能的热量，再利用相变蓄热材料与换热管间的传热将热量导出，实现太阳能集热、蓄热、换热一体化，但此装置热量使用效率较低，流程较复杂。

申请号为201110266的专利文献，提出了一种热管植入式智能换热墙体， 包括低能耗建筑物的墙体。其特征是：内表面换热管和外表面换热管分别由若干只毛细管和干管构成，所述毛细管均匀分布在墙体的内或外保温层表面，并与干管连接。上述换热墙体虽实现了绿色节能，但对太阳能的利用率不高。

发明内容

本发明要解决的问题是实现热管装置建筑一体化，提高太阳能的利用率和夜间及阴雨天热量储存热量的利用率，

本实用新型采用的技术方案为一种太阳能供热的墙体内热管供暖装置，包括太阳能集热系统Ⅰ和墙体内热管供暖系统Ⅱ，其特征在于：所述太阳能集热系统Ⅰ包括热管真空管的太阳能集热器（1）、蓄热水箱（2）、集热泵（3）、膨胀水箱（9）；所述墙体内热管供暖系统Ⅱ包括热管（13）、分水器（11）、集水器（10）、设置在热管（13）热端外的水套（18）以及风机盘管（14），热管（13）置于墙体（15）内，太阳能集热系统Ⅰ和墙体内热管供暖系统Ⅱ通过热水循环泵（4）连接。

所述太阳能集热系统Ⅰ主体为太阳能集热器（1）,太阳能集热器（1）连接蓄热水箱（2）和膨胀水箱（9）。

所述墙体内热管供暖系统Ⅱ主体为热管（13），所述热管（13）包括蒸发端、绝热部分、冷凝端。

所述墙体内热管供暖系统Ⅱ两边设置分水器（11）、集水器（10）以及风机盘管（14）。

所述换热管（13）外有相变蓄热材料层

所述保温材料层（20）包裹的热管（13）置于墙体内部，构成了建筑供暖一体化。热管（13）蒸发端外设有水套（18）。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比较，本发明采用的墙体内热管供暖装置，装置布置在墙体内，节省建筑空间，利用辐射换热，提高舒适度，实现了热管装置建筑一体化。本发明利用太阳能、室内墙体热管、相变材料、传输介质四者的有机结合，实现了供暖与建筑结构一体化的同时，太阳能和相变材料的共同作用使装置供暖更加高效节能，将热管、太阳能、相变材料等的优点更好地体现出来。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

图1是本发明供的置于墙体内的太阳能供热的墙体内热管供暖装置结构示意图。

图2是本发明的墙体纵向横截面剖视图。

图中：1太阳能集热器、2蓄热水箱、3集热泵、4热水循环泵、5热量表、6温差控制器、7球阀、8截止阀、9膨胀水箱、10集水器、11分水器、 12止回阀、13热管、14风机盘管、15墙体、16环境温度传感器、17加热混合器、18水套、19保温材料壳、20保温材料层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明：

如图1、图2所示，一种太阳能供热的墙体内热管供暖装置，包括太阳能集热系统Ⅰ和墙体内热管供暖系统Ⅱ，太阳能集热系统Ⅰ包括热管真空管的太阳集热器（1）、蓄热水箱（2）、集热泵（3）、膨胀水箱（9）；墙体内热管供暖系统Ⅱ包括热管（13）、分水器（11）、集水器（10）、设置在热管（13）热端外的水套（18）以及风机盘管（14），热管（13）置于墙体（15）内，太阳能集热系统Ⅰ和墙体内热管供暖系统Ⅱ通过热水循环泵（4）连接。

所述太阳能集热系统Ⅰ主体为太阳能集热器（1）,太阳能集热器（1）连接蓄热水箱（2）和膨胀水箱（9）。

所述墙体内热管供暖系统Ⅱ主体为热管（13），所述热管（13）包括蒸发端、绝热部分、冷凝端。

所述墙体内热管供暖系统Ⅱ两边设置分水器（11）、集水器（10）以及风机盘管（14）。

所述换热管（13）外有相变蓄热材料层。

所述保温材料层（20）包裹的热管（13）置于墙体内部，外套有保温材料壳（19），构成了建筑供暖一体化。

热管（13）蒸发端外设有水套（18）。

所述太阳能集热系统Ⅰ主体为太阳能集热器（1）,太阳能集热器（1）连接带电加热器的蓄热水箱（2）和膨胀水箱（9）。

本发明的使用原理简述如下：

所述太阳能供热的墙体内热管供暖装置在冬季晴朗白天，热管真空管太阳能集热器（1）吸收太阳辐射，将蓄热水箱（2）下部进入的冷水加热后送入蓄热水箱（2）上部，并将热量储存在蓄热介质中。然后热水在循环水泵的作用下进入水套，将热管辐射墙体内的热管（13）蒸发段加热，热管（13）内部工质吸热汽化，在微小压差下流向冷凝段，向外界放热并且凝结为液体，冷凝液体在重力的作用下返回蒸发段，如此反复循环。与此同时，热管（13）通过从水套端吸热通过相变放热而产生的热量，一部分通过墙体两侧传递到室内两侧外界做供热需求，另一部分通过热传导将热量带给热管（13）外部的保温材料层（20）储存起来。

墙体回水进入蓄热水箱（2）底部。当蓄热水箱（2）供水温度较高时，通过调节回水旁路阀门的开度，使供水温度为某一设定值。

夜间或阴天时，太阳能集热器（1）蓄热量不足或停止工作时，蓄热水箱（2）和保温材料层（20）直接向热管墙体供热，若仍不足，也可开启供水管处的加热器来补充。考虑到冬季防冻的需要，可以在蓄热水箱（2）内设置换热器，将室外集热部分Ⅰ作为闭合回路并且在载热介质内添加防冻液。

所述太阳能供热的墙体内热管供暖装置可以很好地解决热管冷凝端需要持续向供热端提供热量但蒸发端没有持续热量可以提供的问题；此种热管墙体形式可以与低品位能源太阳能直接结合，高效应用于供暖系统；并且此热管墙体传热介质能量密度高，可以同时对墙体两侧的室内空间进行供暖，大大减少了能量损耗。

Claims (7)

1.一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，包括太阳能集热系统Ⅰ和墙体内热管供暖系统Ⅱ，其特征在于：所述太阳能集热系统Ⅰ包括太阳能集热器（1）、蓄热水箱（2）、集热泵（3）、膨胀水箱（9）；所述墙体内热管供暖系统Ⅱ包括热管（13）、分水器（11）、集水器（10）、设置在热管（13）热端外的水套（18）以及风机盘管（14），热管（13）置于墙体（15）内，太阳能集热系统Ⅰ和墙体内热管供暖系统Ⅱ通过热水循环泵（4）连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，其特征在于：所述太阳能集热系统Ⅰ主体为太阳能集热器（1）,太阳能集热器（1）连接蓄热水箱（2）和膨胀水箱（9）。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，其特征在于：所述墙体内热管供暖系统Ⅱ主体为热管（13），所述热管（13）包括蒸发端、绝热部分、冷凝端。

4.根据权利要求1和权利要求3所述的一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，其特征在于：所述墙体内热管供暖系统Ⅱ两边设置分水器（11）、集水器（10）以及风机盘管（14）。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，其特征在于：所述热管（13）外有相变蓄热材料层。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，其特征在于：所述热管（13）被保温材料层（20）包裹，置于墙体内部。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能热管墙体辐射供暖装置，其特征在于：热管（13）蒸发端外设有水套（18）。

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