[发明专利]一种太阳能-蓄热式脉动热管供热系统梯级蓄供调控方法

权利要求书

1.一种太阳能-蓄热式脉动热管供热系统梯级蓄供调控方法，其特征在于，所述太阳能-蓄热式脉动热管供热系统包括蓄热式脉动热管散热器(1)、太阳能集热器(2)、水泵(3)、PLC控制器(4)和辅助电加热器(5)，所述蓄热式脉动热管散热器包括脉动热管(6)及箱体(7)，脉动热管分为蒸发段(8)、绝热段(9)和冷凝段(10)，在绝热段周围设置相变材料填充区(13)，箱体外围设保温层(14)，从下至上分为加热区(15)、蓄热区(16)、散热区(17)，相变材料填充区(13)位于蓄热区内，辅助电加热器位于加热区内，散热区设置可调控风口(19)，通过调整风口角度控制散热量；箱体蓄热区一侧设第一进水口，另一侧设第一出水口，箱体加热区靠近第一出水口的下方设第一回流口，第一回流口下方设第二进水口，加热区同时设第二出水口，第一出水口与第一回流口相连；

在太阳能-蓄热式脉动热管供热系统中，闸阀G3设置在第一出水口与第一回流口连接的管路上，用于蓄热区热水的回流；第一进水口和第一进水管路连接，第二进水口和第二进水管路连接，在第二进水管路与第二进水口的连接位置附近设置闸阀G2；闸阀G1设置在第一进水管路与第二进水管路的交接处，闸阀G1同时通过相应管路经水泵与太阳能集热器的出口；蓄热式脉动热管散热器的第二出水口经相应管路连接太阳能集热器的进口；

所述PLC控制器与水泵、辅助电加热设备、可调风口的调控装置、感温探头及闸阀电连接；

设置循环水泵开启的最低温度阈值T1′、相变温度为T2′、室内设计温度最低阈值T3′、室内设计温度最高阈值T3″，室内设置感温探头T3，太阳能集热器内安装感温探头T1、在蓄热区内设置感温探头T2，三者的温度分别用T3、T1、T2表示，具体运行模式是：

模式一：低温热水蓄热：太阳能集热器中的感温探头T1检测到太阳能集热器内水温后传输温度信号到PLC控制器，PLC控制器判断当前太阳能集热器内水温满足T1′＜T1＜T2′时，PLC控制器启动水泵运行，开启三通闸阀G1使热水流进第二进水管路，闸阀G2开启，闸阀G3关闭，热水先经第二进水口流入箱体加热区，热水热量被脉动热管蒸发段吸收；

同时感温探头T3实时监测室内温度，并将室内温度信号传输到PLC控制器，PLC控制器将室内温度信号和室内设计温度最低阈值T3′和室内设计温度最高阈值T3″进行比较，当T3＜T3′时，PLC控制器打开保温型可调控风口进行散热，蒸发段吸收的热量主要用于冷凝段的散热，让相变材料放热，以满足建筑热负荷需求；当T3＞T3″时，关闭保温型可调控风口使蓄热式脉动热管散热器储存更多热量实现更好地蓄热，蒸发段吸收的热量主要用于绝热段的蓄热；

当T1′＜T1＜T2′时，热水从第二进水口流入箱体加热区，从第二出水口流出，脉动热管蒸发段吸收热量；当T3＜T3′，室内温度低于室内设计温度最低阈值，打开风口进行散热，蒸发段吸收的热量主要用于冷凝段的散热；当T3＞T3″，室内温度高于室内设计温度最高阈值，则关闭风口储存热量，蒸发段吸收的热量主要用于绝热段的蓄热；

模式二：高温热水蓄热：当PLC控制器监测到太阳能集热器温度T1＞T2′时，PLC控制器控制水泵依然运行，并转换三通闸阀G1使热水进入第一进水管路，开启闸阀G3，关闭闸阀G2；热水先经第一进水口流入体蓄热区，热水热量先被相变材料吸收蓄热，被吸收热量的热水温度依然能保持在相变温度左右，热水从第一出水口流出后，再经第一回流口回流到箱体加热区，此时热水热量被脉动热管蒸发段吸收，主要用于冷凝段散热；

当T1＞T2′时，热水先从第一进水口流入箱体蓄热区，将高温热水先用于相变材料蓄热，被吸收热量后的热水温度仍能保持在T2′左右，热水从第一出水口流出后，再经第一回流口回流到箱体加热区，此时的热水热量主要被脉动热管蒸发段吸收，当T3＜T3′，室内温度低于室内设计温度最低阈值，打开风口进行散热，蒸发段吸收的热量用于冷凝段的散热；当T3＞T3″，室内温度高于室内设计温度最高阈值，则关闭风口储存热量，包括蓄热材料直接吸收的热水传递来的热量和蒸发段吸收的热量；

模式三：相变散热：PLC控制器获得太阳能集热器中的感温探头T1及箱体蓄热区中的感温探头T2的温度数据，当监测到太阳能集热器温度T1＜T1′时，且蓄热区温度T2＞T2′时，PLC控制器控制关闭水泵，关闭闸阀G1、G2、G3，主要利用相变材料储存的热量进行散热，辅助电加热设备处于关闭状态；

当T1＜T1′，蓄热区T2＞T2′，循环水泵关闭，辅助电加热设备处于关闭状态，当T3＜T3′，室内温度低于室内设计温度最低阈值，打开风口进行散热，热量主要来自于蓄热材料蓄存的热量；当T3＞T3″，室内温度高于室内设计温度最高阈值，则关闭风口减少热量的散失；

模式四：电加热散热储热：PLC控制器获得感温探头T1、T2、T3的温度数据，当监测到太阳能集热器温度T1＜T1′、蓄热区温度T2＜T2′，且室内温度T3＜T3′时，循环水泵关闭，启动辅助电加热设备进行散热及储热；

当T1＜T1′，蓄热区T2＜T2′，循环水泵关闭，启动辅助电加热设备进行加热，当T3＜T3′，室内温度低于室内设计温度最低阈值，打开风口进行散热，热量主要来自于辅助电加热提供的热量；当T3＞T3″，室内温度高于室内设计温度最高阈值，则关闭风口减少热量的散失。