[发明专利]一种相变蓄热式太阳能炕构系统

说明书

一种相变蓄热式太阳能炕构系统，包括集热系统和炕体结构，所述集热系统是将置于室外顶部的真空管太阳能集热器的热能通过置于室内顶部的集热端循环水泵输入蓄热水箱，再通过炕体水管输入置于炕体一侧的辅助冷热源水箱，后由蓄热端循环水泵输入炕体中导热水层的导热水管作为加热炕体内蓄热材料的热源，然后再循环至蓄热水箱；所述炕体结构是依次由底层的支撑体、水平及四周的保温层、相变蓄热材料层、导热水层、相变蓄热材料层和找平层设置构成；本发明用于北方农村地区的个性化采暖需求，结构简单、投资适中，满足了人体取暖舒适度的要求。

技术领域

本发明涉及一种预寒取暖火炕系统，具体是一种将太阳能光热利用与相变材料蓄放热相结合的太阳能炕构系统。

背景技术

在我国北方农村地区，火炕除有休息作用外，冬季兼有夜间取暖的用途，其舒适性和节能性一直以来受到广大农村人的关注，随着节能环保要求的提高，火炕面临两方面的问题：一是火炕燃料一般以化石和生物质为主，其燃烧产物是农村地区大气污染的主要源头；另一方面，火炕通常利用炊事余热取暖，取暖效果一般，温度很难控制以及炕面温度的不均匀都会影响到人体舒适性，太阳能应用技术的普及和新型蓄热放热材料的发展，使现有的采暖火炕系统具有投资较低，能源利用率高，运行费用低，环境污染小等优势，为农居用户的使用提供了有利的条件。

现有的太阳能炕采暖系统充分继承并发扬了传统炕采暖的优点，将辐射采暖与火炕相结合，利用蓄热设备将白天过剩的太阳能热量储存起来供夜间采暖使用，以达到对能源的最大利用，例如竟峰，王婧，张旭针对我国东北地区农村采用炕采暖的传统生活习惯，设计了一种太阳能炕采暖系统，将蓄热池与火炕相结合，利用太阳能采暖低温水系统蓄热供暖，夏季可以提供生活热水，冬季可以同时供热。

但现有技术大多采用大容量蓄热水箱作为储存热量的载体，在实际使用上有一定的局限性，这不仅会占用过多的建筑空间，而且以水作为蓄热载体，其储存的热量很难满足整个夜间炕体温度在设定区间内。

随着人们对储能研究的深入，逐渐认识到相变材料储能有着密度大，蓄放热过程易于控制且相变温度恒定等诸多优点，在储能系统中得到越来越广泛的应用，相变储能选择适合的相变材料，当相变材料发生物相变化时，伴有较大的能量释放或吸收，利用这种特性对能量进行存贮，可对不连续、不稳定的热量进行充分利用，以调整控制工作源或相变材料周围环境的温度，是一种提高能源利用效率的环境友好技术，如李刚，池兰等在传统火炕上加入了石蜡，石蜡盛装在镀锌钢板容器里，夜间依旧通过添加薪柴对其加热，该实验通过对传统火炕房间与相变火炕房间的相关温度进行比对，对火炕热舒适性能进行了研究，测试结果显示传统火炕表面温度变化大，最高可达80℃，而相变蓄能火炕炕面温度分布均匀，最高温差仅为5℃，相变蓄热火炕显著改善了炕面温度分布的均匀性，有效延长了供暖时间并提高了室内温度，因而有助于改善炕面及农居室内的热舒适性。

相变蓄热式太阳能炕系统，包括集蓄热系统和蓄放热设备，集热系统以太阳能作为热源，通过真空管太阳能集热器将太阳能转化为热能并存储在蓄热水箱中，并通过水箱中分流器将部分流量热水供至室内的辅助冷热源水箱中，蓄热设备是指以木质模型炕为炕体，其内布置加热供回水管和以板式不锈钢容器为载体的相变材料。

发明内容

本发明结合农居生活习惯，将太阳能作为热源与传统火炕相结合，将复合相变材料作为蓄热放热介质，提供一种相变蓄热式太阳能炕构系统，以降低化石燃料使用量，达到降低污染气体排放，克服传统火炕炕面温度不均且难以控制的问题，为农村地区冬季采暖提供一条清洁发展的新途径。

为了实现上述任务，本发明要解决的具体技术问题是如何将太阳能热源用于农居火炕中，实现节能减排，并进一步提高农居生活质量。

具体采取如下技术方案。

一种相变蓄热式太阳能炕构系统，包括集热系统和炕体结构，其特征在于：