[实用新型]一种太阳能与相变蓄能材料集成应用的能源自维持建筑

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种民用住宅，特别涉及一种太阳能光热技术和相变蓄能材料集成设计及应用的实现供暖能源自维持的房屋。本实用新型属于绿色建筑和可再生能源利用领域。

背景技术

近年来，整个社会对生态和节能的重视程度越来越高，国家也相继推出一系列的政策和法规来指导节能工作，其中的重点之一就是建筑节能。我国人口众多，居住形式也多种多样，尽管近年来我国的城市化发展一直在以较快的速度进行，多数城市和城镇居民已经进入住宅小区居住，但在广大的农村区域和部分城市区域仍存在数量众多的形式相对简单、能耗水平较高的独立住宅。为了缓解能源问题，国家于2006年颁布了《可再生能源法》，提倡可再生能源的利用，然而这些法规和政策在无论是农村或是城市的独立住宅领域收效甚微，如何改善独立住宅领域的能源结构，增加其中可再生能源的比重是一个值得注意和研究的课题。

可再生能源包括太阳能、风能、水力能、潮汐能等，相对我国而言，对这其中的太阳能的利用具有较大的优势。首先，我国地域广大，气候和环境也多种多样，太阳能没有地域的限制，无论陆地海洋或高山海岛处处皆是，并且可以直接利用，无须开采和运输。其次，太阳能是最清洁的能源之一，在环境问题日益突出的今天，清洁能源极其宝贵。再次，太阳蕴藏的能量巨大，一年内达到地球的太阳能总量折合标准煤约1.892×1016亿吨，可以说是取之不尽用之不竭的。

我国的太阳能资源较为丰富，但利用形式较为单一，尤其是在广大的农村地区和部分城市地区的独立建筑领域，其主要利用途径仍旧是使用太阳能热水器提供生活热水。随着太阳能利用技术与建筑一体化技术的日益完善，太阳能集热器的应用已不仅仅局限于提供生活热水这一单一的功能上，在供暖、制冷、烘干和其他工业应用上也有着很大的利用潜力。

太阳能分布广泛，但受到昼夜、季节和地理纬度等自然因素的限制和晴天、多云、阴雨甚至雾霾等随机因素的影响，太阳能具有极大不稳定性。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，各类的蓄能技术是首选方案，而这其中又以相变材料储能技术在建筑太阳能利用中最具优势，集中体现在以下几点：首先，各类相变材料在相变过程中会吸收或释放相变潜热，其热量相对于显热热量要大得多。对于房屋来说，这样就可以节省建筑空间，降低成本。其次，在相变过程进行的同时材料自身的温度几乎维持不变或变化较小，形成一个宽的温度平台，这对维持温度恒定有着重要的意义。再次，相变材料种类众多，不同的材 料具有不同的物理性质，可以针对某一类型房屋根据其使用功能和要求进行选择。最后，相变材料是一种蓄热能力强，热惰性大的材料，其作为建筑材料应用在房屋围护结构中，对稳定室内温度作用明显，在节能的基础上同时改善室内热环境，使得建筑更加宜居。

专利号为ZL201210169219.5的中国专利公开了一种由软脂酸、肉豆蔻酸、石蜡组成的太阳能相变储能复合材料。该相变储能复合材料无添加剂,相变潜热大,蓄热量高。其吸热峰在46-50℃，放热峰在44℃左右。用于地板辐射采暖，将该相变储能复合材料填装于储热罐中，将储热罐安装在太阳能热水器与热水箱之间，在夜晚或环境温度降低时，相变复合材料固化放热，从而可继续向地板辐射采暖器提供所需40℃左右的热水保证采暖正常进行。该复合材料及应用方式存在的问题是相变温度较正常室温高，夏季室温升高时也完全是凝固状态，不能够实现相变材料调节室内气温的跨季节应用，只可在供暖季进行使用。其次，向室内提供的热水温度过高会使得室内过热、停止供热后室温下降较快等极端问题的出现。再次，将相变材料放置在热水箱处，不仅在一定程度上使得相变材料的用量较小，蓄能能力较低，而且忽略了相变材料维持室温稳定这一重要作用。

专利号为ZL201320137266.1的中国专利公开了一种家用中央太阳能采暖系统，用于给房屋室内的地暖提供热量，包括集热器、与集热器管路相连的水箱以及与水箱管路相连的地暖地板，水箱上连接有冷水管，所述地暖地板从下往上依次设有基础层、挤塑聚苯板层、隔热层以及地板层，地板层与隔热层之间铺设有间隔排列的水管，相邻水管之间填充有相变材料。其地暖地板内填充有相变材料体，在地暖地板接受水箱提供的热水同时，相变材料体可吸收热水中的热量加以储存，到晚上继续给地暖地板供热，从而提高了太阳能采暖效率，也减少了水箱的容量。该系统存在的问题同样有只可在供暖季使用，不可实现跨季节的应用。其次通过其描述可以推断出相变材料在此系统中仅作为蓄热单元使用，而忽略了相变材料维持室温稳定的作用。再次，相变材料填充在水管间，与水系统分离，会使相变材料蓄热能力降低，同时用量也会受到限制。