[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

说明书

本发明为一种太阳能‑蓄热式脉动热管供热系统梯级蓄供调控方法，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、太阳能集热器、水泵、PLC控制器和辅助电加热器，所述蓄热式脉动热管散热器包括脉动热管及箱体，脉动热管分为蒸发段、绝热段和冷凝段，在绝热段周围设置相变材料填充区，箱体外围设保温层，从下至上分为加热区、蓄热区、散热区，相变材料填充区位于蓄热区内，辅助电加热器位于加热区内，散热区设置可调控风口，通过调整风口角度控制散热量；箱体蓄热区和加热区均设置有进出水口，且血热去能向加热区回流。将蓄存的热量直接散到室内，避免了从蓄热装置提取热量再传递到散热装置的环节，降低了热量的损耗。

(一)技术领域

本发明涉及室内热环境调控领域，尤其涉及一种太阳能-蓄热式脉动热管供热系统梯级蓄供调控方法，包括集热装置、脉动热管、相变材料、散热箱体、保温型可调风口、系统调控等。

(二)背景技术

目前太阳能供热系统存在较多不足，主要原因是太阳能资源与能源需求在时间、空间和强度上不匹配，为维持相对稳定的室内温度，常需要大量的辅助能源或者大容量的蓄热装置。常见的蓄热水箱受到蓄热密度和容量的限制，一方面体积过大增加了建筑构件的载荷，另一方面散热损耗较高，降低了太阳能热利用效率。再者，蓄热装置和散热末端一般单独使用，蓄换热环节的增加导致系统耗能大、传热慢、热效低、用水量大等缺陷。

本发明考虑将可再生太阳能作为热源，将具有强导热性的脉动热管作为散热主体，将高潜热性的相变材料作为蓄热主体，实现波动性可再生能源高效蓄供热功能一体化。

(三)发明内容

本发明采用蓄热式脉动热管散热器作为太阳能供热系统的蓄热+散热装置构件，将蓄存的热量直接散到室内，避免了从蓄热装置提取热量再传递到散热装置的环节，降低了热量的损耗；其次，优化脉动热管周围的相变材料热量蓄存方式，可利用脉动热管和高温热水进行梯级蓄热，提高相变材料的储热效率；最后，设计了一种保温型可调风口和热量梯级蓄供相结合的系统调控方式，以使热量得到合理的分配利用，并使室内温度维持在合理区间内。

本发明提供了一种太阳能-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(22)，另一侧设第一出水口(23)，箱体加热区靠近第一出水口的下方设第一回流口(24)，第一回流口下方设第二进水口(25)，加热区同时设第二出水口(26)，第一出水口(23)与第一回流口(24)相连；

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，

具体运行模式如下：

模式一：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。