[发明专利]一种基于相变蓄热的太阳能热水分级采暖系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于相变蓄热的太阳能热水分级采暖系统及方法，包括太阳能集热器、相变蓄热换热器、板式换热器和采暖模块，相变蓄热换热器与板式换热器并联，太阳能集热器分别与相变蓄热换热器和板式换热器连接构成不同的集热循环回路；采暖模块分别与相变蓄热换热器和板式换热器连接构成不同的供热循环回路；可依据太阳能集热器供水温度的高低进行分级蓄热，可依据向室内供水温度的高低进行分级供热。通过电磁阀的启闭，实现不同采暖方式的调节。本发明系统具有蓄热量大、供热温度稳定、分级调节等特点，在被动式太阳能采暖地区应用潜力巨大。

技术领域

本发明属于建筑节能技术领域，涉及一种采用不同相变温度的相变材料进行分级采暖的太阳能热水采暖系统及方法。

背景技术

我国北方地区较为寒冷，是采暖的主要区域，其中北方城镇采暖能耗为1.84亿tce，占建筑能耗的21％，减少建筑采暖能耗对于建筑节能具有重大意义。我国北方地区太阳能资源丰富，高效利用太阳能进行采暖可有效改善室内热环境，减少冬季采暖能耗。太阳能采暖分为被动式太阳能采暖和主动式太阳能采暖，太阳能热水采暖是一种应用较为普遍的主动式太阳能采暖方式。

由于室外空气温度及太阳辐射的动态变化，室内热负荷也呈现动态变化的特征。太阳辐射强度较大，室外空气温度较高时，室内热负荷较小；无太阳辐射，室外空气温度较低时，室内热负荷较大。传统的太阳能热水采暖受室外天气状况影响较大，向室内的供热量与热负荷的需求不匹配，易出现供热过量或不足等现象。采用保温水箱进行蓄热，蓄热能力有限，很难满足夜间或阴雨天的采暖需求。仅采用一种采暖方式，供热不稳定，室内热环境调节能力有限，易引起室内的不舒适。

具体来说，传统太阳能热水采暖存在以下一些问题：

(1)受室外天气状况的影响较大，易出现供热过量或不足。

冬季晴天时，太阳辐射较强，室外空气温度较高，太阳能热水温度较高，而室内热负荷较小，易出现供热过量，浪费能源，阴雨天时，太阳辐射较弱，室外空气温度较低，太阳能热水温度较低，而室内热负荷较大，易出现供热不足；一天当中，正午太阳辐射强度较大，室外空气温度较高，易出现供热过量，夜间无太阳辐射，室外空气温度较低，易出现供热不足。

(2)蓄热能力有限，很难满足夜间或阴雨天的采暖需求。

传统太阳能热水采暖采用水作为蓄热介质，而水为显热蓄热，蓄热能力有限，不能充分蓄存白天收集的太阳辐射热，很难满足夜间全时段的采暖需求，更难满足阴雨天的采暖需求。

(3)采暖方式单一，供热不稳定，室内热环境调节能力有限。

传统的太阳能热水采暖采用单一介质水进行蓄热，供热热水温度仅有一种，仅通过调节水阀控制供水量的大小来调节供热量，采暖方式单一，且水阀调节精度不高，供热不稳定，室内热环境调节能力有限。

基于以上原因，本发明提出了一种基于相变蓄热的太阳能热水分级采暖系统，针对室外天气及室内负荷的动态变化，采用相变材料进行分级蓄热、供热，并采用特殊构造强化蓄热放热，从而大大提高了采暖系统的稳定性和效率。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于克服太阳能热水采暖的局限性，提出了一种基于相变蓄热的太阳能热水分级采暖系统。采用不同相变温度的相变材料进行分级蓄热放热，采用特殊构造强化蓄热放热，并依据室内热负荷的动态变化进行分级供热，实现采暖系统稳定、高效调节室内热环境。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于相变蓄热的太阳能热水分级采暖系统，包括太阳能集热器、相变蓄热换热器、板式换热器和采暖模块，所述相变蓄热换热器与所述板式换热器并联，所述太阳能集热器分别与相变蓄热换热器和板式换热器连接构成不同的集热循环回路；所述采暖模块分别与相变蓄热换热器和板式换热器连接构成不同的供热循环回路；