一种太阳能相变储能暖箱制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能相变储能暖箱，包括集热器、热水箱、第一水管和供暖箱，集热器的上端通过管道与热水箱连接，热水箱上端与第一水管底端相连，第一水管上端与供暖箱底端相连；橡胶气球连接在热水箱的底部；第一水管上设有单向浮球阀门；储能箱内部设有倾斜布置的金属板管，金属板管将储能箱内部分隔成相互独立且密闭的储水层和储相变材料层，且储水层和储相变材料层从下向上交替布设；储相变材料层中还设有换热管，换热管通过连通管与相邻的上层储水层连通。该太阳能相变储能暖箱利用空气球的受热膨胀使得热水自动供应到室内并加热相变材料存储能量，减少了热媒水的供应量，有效提高太阳能利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能相变储能暖箱
本专利技术涉及一种太阳能相变储能暖箱，适用于太阳能充足、无电力或电力缺乏地区的冬季供暖。
技术介绍
在中西部山区或高原地带，空气质量非常好，冬季太阳能充足，太阳能热水器得到了较为普遍的应用。而对于同样以太阳能作为热源的太阳能供暖装置，却很少见，人们冬季采暖往往还是使用空调、电暖炉等耗电设备，而太阳能资源则未得到有效利用。空调耗电量大，增加了人们的经济负担也增加了二氧化碳的排放。而电暖炉不仅耗电量大，还存在着着辐射和安全性问题，使得其利用受到一定的限制。对于无空调和暖器的房间，人们在室内办公、学习往往需要定点供暖。例如未安装空调的学生宿舍，天黑之后到晚上睡觉前还有较长一段学习或者放松时间，这段时间的供暖，特别是冬季是非常重要和需要的。而对于电力缺乏地区，如何有效利用太阳能采暖更是一个需要深入发掘的课题。太阳能供暖系统通常以水作为循环介质，以相变材料或者热水作为储能和供暖介质。白天采集太阳能获得热水或加热相变材料，晚上从热水或相变材料中获得热量用以室内供暖。水作为循环介质，可分为满液式和非满液式供暖系统。满液式循环供暖系统，其中水在供暖终端(室内)和太阳能集热端(室外)以及中间连接管路连续分布，不间断。非满液式供暖系统中水在供暖终端(室内)和太阳能集热端(室外)不连续，通过泵将水抽到供暖终端和太阳能集热端交替使用，多用于供暖终端(室内)和太阳能集热端(室外)距离较远的地方。太阳能冬季采暖主要存在以下问题，使得系统使用存在着一定的限制。对于非满液式太阳能供暖系统，太阳能集热器和供暖终端中的水不连续，白天水从集热系统中获得采集太阳能存放在水箱(或相变材料)中，晚上水箱中的水(或相变材料)给室内供暖，第二天白天，还需要用泵将水再打回集热系统来再次获得热量，这需要耗费动力，系统较为复杂，而且操作繁琐。对于满液式水供暖系统，其用水量较大，而用水量增大的时候，水的温升较小，使得供暖终端的热利用效果变差。再者，虽然太阳能集热器采用发射率很低的表面，但是由于冬季温度很低，而集热器散失的热量与温度四次方成正比，所以在冬季低温的时候，对于满液式采暖系统的热量会从集热管中损失很大一部分。这也是冬季为何太阳能热水器往往无法获得较高温度的热水的原因。而用阀门使得太阳能集热器和供暖终端在白天连通，晚上隔开的方法，会使得太阳能供暖系统操作复杂，使用起来不方便。另外，由于太阳能能量密度较低，往往难以维持房间内的整夜的供暖需要，所以小型太阳能采暖系统往往只适用于室内局部定点供暖。
技术实现思路
技术问题:本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种太阳能相变储能暖箱，利用空气球的受热膨胀使得热水自动供应到室内并加热相变材料存储能量，减少了热媒水的供应量，并利用浮球阀门装置使得集热端和供热终端能自动实现连通与脱离，使得夜晚处于室外的集热端的热量损失不会影响到室内供热终端，进而有效提高太阳能利用率，并且无需任何动力设备，具备较好的智能化和人性化。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是: 一种太阳能相变储能暖箱，该暖箱包括集热器、热水箱、第一水管和供暖箱，集热器位于室外，供暖箱位于室内，集热器的上端通过管道与热水箱连接，热水箱上端与第一水管底端相连，第一水管上端与供暖箱底端相连；热水箱内设有橡胶气球，橡胶气球通过绳子连接在热水箱的底部；第一水管上设有单向浮球阀门；所述的供暖箱包括箱壳、箱门和储能箱；箱壳和箱门连接，组成供暖箱外壳，供暖箱外壳内壁上设有保温层，储能箱位于供暖箱内侦牝储能箱由金属板制成，储能箱紧贴保温层，储能箱内部设有倾斜布置的金属板管，金属板管连接在储能箱的内壁上，金属板管将储能箱内部分隔成相互独立且密闭的储水层和储相变材料层，且储水层和储相变材料层从下向上交替布设；储水层中盛装有水，储相变材料层中盛装有相变材料，且储相变材料层中还设有换热管，换热管通过连通管与相邻的上层储水层连通；位于顶层的储水层或储相变材料层与储能箱顶部之间有空隙，该空隙为缓冲层；储能箱的侧壁中设有干路水管和旁通水管，干路水管的进水口与第一水管的顶端连接，金属板管的进入口与干路水管连接，金属板管的出入口与旁通水管连接，干路水管的顶端和旁通水管的顶端分别与缓冲层连通。进一步，所述的储能箱中与供暖箱箱门相对的一侧的外表面设有全红外波段光谱发射率大于0.9的涂层。进一步，所述的储水层和储相变材料层分别为3 —10层。进一步，所述的金属板管包括金属隔板和六边形水管，六边形水管嵌至在金属隔板中，形成六边形水管网。进一步,所述的第一水管为塑料制成,所述的干路水管、旁通水管、换热管、连通管和金属板管均由金属制成。进一步，所述的单向浮球阀门包括设有定位孔的阀座、周向定位凸台、轴向定位凸台、橡胶密封垫片、由叶片连接组成的阀片、浮球和连接杆；阀座固定连接在第一水管的内腔壁面上，阀座的定位孔数量等于阀片的叶片数量，且阀座的定位孔与阀片的叶片相适配；橡胶密封垫片固定连接在阀座的轴向定位凸台上；轴向定位凸台和周向定位凸台分别固定连接在阀座的内腔壁面上，且周向定位凸台位于轴向定位凸台上方，周向定位凸台沿着阀座的内腔壁面向上延伸；周向定位凸台上设有直径为l_2mm的纵向通孔；浮球位于阀片下方，且浮球通过连接杆固定连接在阀片上；阀片上设有定位凹槽，阀片的定位凹槽与周向定位凸台相适配。进一步，所述的单向浮球阀门位于第一水管中的竖直管道中。进一步，所述的热水箱、第一水管的外部均设有保温材料层。进一步，所述的干路水管、旁通水管和金属板管中水管的总体积Vg和橡胶气球的体积满足式(I): Vg=Vd-Vn式(I) 其中:Vd为橡胶气球在白天集热工况水箱温度下的体积；Vn为橡胶气球在夜间冷却工况水箱温度下的体积。进一步，所述的缓冲层的体积大于所有水管内腔体积的10倍，并且缓冲层及水管的初始压力满足式(2): PO=Pt-Ph 式(2) 其中=PO为缓冲罐及水管的初始压力，Pt为以白天集热工况下，以水箱温度作为沸点所对应的水的压力，Ph为热水箱与缓冲层底部的高度差形成的压差。有益效果:与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果:本专利技术的太阳能相变储能暖箱给室内定点供暖，利用橡胶气球的受热膨胀使得热水自动供应到室内，并加热室内供暖箱中的储水层和储相变材料层存储能量，减少了热媒水的供应量，使得热水温升更大，可利用性增强。同时，利用单向浮球阀门使得集热端和供热终端能自动实现连通与脱离，使得夜晚处于室外的集热端的热量损失不会影响到室内供热终端。利用储水层和储相变材料层的分层布局，以及层间热交换使得储存于相变材料的热量能得到很好利用。另外，本专利技术的太阳能相变储能暖箱的使用无需消耗电力，无辐射，并且自动储能与保温，具备较高的自动化。【附图说明】图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中的供暖箱的内部结构示意图。图3为本专利技术中供暖箱中的金属板管的结构示意图。图4为本专利技术中储水层、相变材料层、干路水管和旁通水管的结构示意图。图5为本专利技术中单向浮球阀门中的阀座的主视剖面图。图6为本专利技术中单向浮球阀门中的阀座的俯视剖面图。图7为本专利技术中单向浮球阀门中的阀片的主视剖面图。图8为本专利技术中单向浮球阀门中的阀片的俯视剖面图。图9为本专利技术中单向浮球阀门的主视剖面图。图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能相变储能暖箱，其特征在于，该暖箱包括集热器（11）、热水箱（13）、第一水管（15）和供暖箱（16），集热器（11）位于室外，供暖箱（16）位于室内，集热器（11）的上端通过管道与热水箱（13）连接，热水箱（13）上端与第一水管（15）底端相连，第一水管（15）上端与供暖箱（16）底端相连；热水箱（13）内设有橡胶气球（12），橡胶气球（12）通过绳子连接在热水箱（13）的底部；第一水管（15）上设有单向浮球阀门（14）；所述的供暖箱（16）包括箱壳（10）、箱门（3）和储能箱；箱壳（10）和箱门（3）连接，组成供暖箱（16）外壳，供暖箱（16）外壳内壁上设有保温层（9），储能箱位于供暖箱（16）内侧，储能箱由金属板（1）制成，储能箱紧贴保温层（9），储能箱内部设有倾斜布置的金属板管（5），金属板管（5）连接在储能箱的内壁上，金属板管（5）将储能箱内部分隔成相互独立且密闭的储水层（2）和储相变材料层（8），且储水层（2）和储相变材料层（8）从下向上交替布设；储水层（2）中盛装有水，储相变材料层（8）中盛装有相变材料，且储相变材料层（8）中还设有换热管（7），换热管（7）通过连通管（6）与相邻的上层储水层（2）连通；位于顶层的储水层（2）或储相变材料层（8）与储能箱顶部之间有空隙，该空隙为缓冲层（4）；储能箱的侧壁中设有干路水管（151）和旁通水管（152），干路水管（151）的进水口与第一水管（15）的顶端连接，金属板管（5）的进入口与干路水管（151）连接，金属板管（5）的出入口与旁通水管（152）连接，干路水管（151）的顶端和旁通水管（152）的顶端分别与缓冲层（4）连通。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能相变储能暖箱，其特征在于，该暖箱包括集热器(11)、热水箱(13)、第一水管(15 )和供暖箱(16 )，集热器(11)位于室外，供暖箱(16 )位于室内，集热器(11)的上端通过管道与热水箱(13)连接，热水箱(13)上端与第一水管(15)底端相连，第一水管(15)上端与供暖箱(16)底端相连；热水箱(13)内设有橡胶气球(12)，橡胶气球(12)通过绳子连接在热水箱(13)的底部；第一水管(15)上设有单向浮球阀门(14)； 所述的供暖箱(16 )包括箱壳(10 )、箱门(3 )和储能箱；箱壳(10 )和箱门(3 )连接，组成供暖箱(16 )外壳，供暖箱(16 )外壳内壁上设有保温层(9 )，储能箱位于供暖箱(16 )内侧，储能箱由金属板(I)制成，储能箱紧贴保温层(9)，储能箱内部设有倾斜布置的金属板管(5)，金属板管(5)连接在储能箱的内壁上，金属板管(5)将储能箱内部分隔成相互独立且密闭的储水层(2)和储相变材料层(8)，且储水层(2)和储相变材料层(8)从下向上交替布设；储水层(2)中盛装有水，储相变材料层(8)中盛装有相变材料，且储相变材料层(8)中还设有换热管(7)，换热管(7)通过连通管(6)与相邻的上层储水层(2)连通；位于顶层的储水层(2)或储相变材料层(8)与储能箱顶部之间有空隙，该空隙为缓冲层(4);储能箱的侧壁中设有干路水管(151)和旁通水管(152)，干路水管(151)的进水口与第一水管(15)的顶端连接，金属板管(5)的进入口与干路水管(151)连接，金属板管(5)的出入口与旁通水管(152)连接，干路水管(151)的顶端和旁通水管(152)的顶端分别与缓冲层(4)连通。2.按照权利要求1所述的太阳能相变储能暖箱，其特征在于，所述的储能箱中与供暖箱(16)箱门(3)相对的一侧的外表面设有全红外波段光谱发射率大于0.9的涂层。3.按照权利要求1所述的太阳能相变储能暖箱，其特征在于，所述的储水层(2)和储相变材料层(8 )分别为 3—10层。4.按照权利要求1所述的太阳能相变储能暖箱，其特征在于，所述的金属板管(5)包括金属隔板(501)和六边形水管(502 ),六边形水管(502 )嵌至在金属隔板(501)中，形成六边形水管网。5.按照权利要求1所述的太阳能相变储能暖箱，其特征在于，所述的第一水管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳，金星，杜垲，殷勇高，张小松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32