耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统及其使用方法，其特征在于该系统包括调温墙体、太阳能装置和浅层土壤换热管；太阳能装置安装在房间的屋顶上，浅层土壤换热管埋在地下；调温墙体同时与太阳能装置和浅层土壤换热管连接；所述浅层土壤换热管一端连接有供水管路三通换向阀、换热管水泵和换热管流量计，另一端通过管路连接有回水管路三通换向阀；所述调温墙体沿室内到室外的方向依次包括内墙抹灰层、相变蓄能板材、粘结砂浆、内部墙体和外墙抹灰层，所述相变储能板材沿墙体高度方向上均匀嵌有小管径盘管；所述小管径盘管的进水端和出水端均位于调温墙体的底部。该使用方法分为三种工况模式，即冬季工况模式；夏季工况模式；过渡季节工况模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑节能和可再生能源利用
，具体涉及耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统及其使用方法。
技术介绍
利用太阳能提供热量供暖来降低建筑能耗，替代常规以化石能源提供供暖而带来的能耗，具有广泛的前景。但是在对太阳能的热利用中，易受阴雨、昼夜、雾霾以及季节性等因素的影响，具有不稳定性，且一般只能利用太阳直射的辐射量，吸收的太阳能热量非常有限，并不能大规模的替代常规能源。一般利用太阳能直供供暖，必须装备辅助热源系统，由于太阳能分布的非连续性和不均匀性，造成辅助热源工作时间较长，因此在很多太阳能供暖的案例中，供热成本较高，经济性较差。相变材料潜热蓄热具有蓄热量大、体积小、蓄放热温度近似恒定等优点，已被广泛研究应用于建筑中。但是，相变蓄能材料是一种靠自身物理形态的变化来储存/释放能量的材料，本身并不产能，被动式地应用虽然增强了建筑的热惰性，但是本身并未对可再生能源进行利用率。申请号为201210169219.5的中国专利公开了一种用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料及其制备方法，该相变储能材料由肉豆蔻酸、软脂酸、石蜡组成，该相变储能复合材料填装于储热罐里，将储热罐安装在热水箱与太阳能热水器之间，吸收白天太阳能产生的热量，在夜晚或环境温度降低时，相变复合材料固化放热，从而持续提供40℃左右的热水来保证地板辐射采暖正常进行。其不足之处在于该专利将相变材料放置在热水箱处，不仅在一定程度上使<br>得相变材料的用量较小，蓄能能力较低，最重要的是忽略了相变材料维持室温稳定这一作用；其次，夏季工况时完全是凝固状态，不能够实现相变材料调节室内气温的跨季节应用，只可在供暖季进行使用；再次向室内提供的热水温度过高，会造成室内过热或停止供热后室温下降较快等极端问题的出现。专利号为ZL201320137266.1的中国专利公开了一种家用中央太阳能采暖系统，用于给房屋室内的地暖提供热量，其不足之处在于该系统只可在供暖季使用，不可实现跨季节的应用；其次该系统中相变材料仅作为蓄热单元使用，而忽略了相变材料维持室温稳定的作用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统及其使用方法。该调温墙体系统将太阳能、浅层土壤地热能及相变墙体蓄能进行三级耦合，实现了可再生能源在系统中连续稳定的利用，降低建筑运行能耗，满足系统内建筑冬夏热舒适性的要求，提高了系统的全年利用率，实现了全年工况的主动式建筑围护结构供能/蓄能应用。本专利技术系统使用方法在加强墙体蓄热性能和热惰性的同时，将自然冷热源耦合于墙体系统，与单纯被动式利用相变材料相比，提高了自然能源的利用效率，节约常规建筑供能能源消耗。本专利技术解决耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统技术问题的技术方案是：设计一种耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在于该系统包括调温墙体、太阳能装置和浅层土壤换热管；太阳能装置安装在房间的屋顶上，浅层土壤换热管埋在地下；调温墙体同时与太阳能装置和浅层土壤换热管连接；所述浅层土壤换热管一端连接有供水管路三通换向阀、换热管水泵和换热管流量计，另一端通过管路连接有回水管路三通换向阀；所述太阳能装置包括可追踪型槽式太阳能集热器、水箱、辅助热源、太阳能装置水泵、太阳能装置流量计、排气阀、管路第一电磁阀、管路第二电磁阀、水箱第一电磁阀、太阳能第一电磁阀、太阳能第二电磁阀、太阳能第三电磁阀和水箱第二电磁阀；所述水箱内设有辅助热源；可追踪型槽式太阳能集热器进水处设有排气阀；所述调温墙体沿室内到室外的方向依次包括内墙抹灰层、相变蓄能板材、粘结砂浆、内部墙体和外墙抹灰层，所述相变储能板材沿墙体高度方向上均匀嵌有小管径盘管；所述小管径盘管的进水端和出水端均位于调温墙体的底部，小管径盘管的进水端依次通过浅层土壤换热管的换热管流量计、换热管水泵及供水管路三通换向阀与浅层土壤换热管的出水端连接；浅层土壤换热管的进水端通过水管与回水管路三通阀的一端连接；回水管路三通阀的另一端与小管径盘管的出水端连接，回水管路三通阀的第三端通过水箱第二电磁阀与水箱的左端相连，回水管路三通阀的第三端依次通过管路第二电磁阀、太阳能第一电磁阀与水箱的右端连接；管路第二电磁阀又通过太阳能装置流量计与可追踪型槽式太阳能集热器的出水端连接；可追踪型槽式太阳能集热器的出水端通过管路第一电磁阀与供水管路三通换向阀的第三端相连，同时可追踪型槽式太阳能集热器的出水端通过管路第一电磁阀及水箱第一电磁阀与水箱左端连接；可追踪型槽式太阳能集热器的出水端又依次通过太阳能第三电磁阀、太阳能装置水泵及太阳能第二电磁阀与水箱的右端连接。本专利技术解决耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统使用方法技术问题的技术方案是，设计一种上述耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统的使用方法，其特征在于该使用方法分为三种工况模式，具体是：(1)冬季工况模式：在太阳能充足的时候，即辐射照度为Ⅰ等级的时候，太阳能集热器直接与调温墙体所在的房间形成闭合循环回路，即太阳能集热器出水端、管路第一电磁阀、供水管三通换向阀、换热管水泵、换热管流量计、小管径盘管、回水管三通换向阀、管路第二电磁阀、太阳能装置流量计和太阳能集热器进水端依次形成闭合循环回路；在太阳能不充足的时候，即辐射照度为Ⅱ等级的时候，太阳能集热器与带有辅助热源的水箱形成闭合回路，通过辅助热源对该闭合回路里的水进行循环加热，即太阳能集热器出水端、太阳能第三电磁阀、太阳能装置水泵、太阳能第二电磁阀、水箱、太阳能第一电磁阀、太阳能装置流量计、太阳能集热器进水端依次形成闭合回路；当水箱内水的温度达到设定温度时，由换热管水泵将热水送入调温墙体所在的房间，在换热管水泵的作用下，水箱内的热水依次经过水箱第一电磁阀、供水管路三通换向阀、换热管水泵、换热管流量计、小管径盘管、回水管路三通换向阀及水箱第二电磁阀而循环回水箱内，使调温墙体内始终保证有指定温度的循环热水；在没有太阳能的时候，即辐射照度为Ⅲ等级的时候，辅助热源持续加热水箱内的水，加热后的热水在水箱与调温墙体所在房间内直接形成闭合的循环回路，即水箱出水端、水箱第一电磁阀、供水管路三通换向阀、换热管水泵、换热管流量计、小管径盘管、回水管路三通换向阀、水箱第二电磁阀及水箱进水端依次形成的循环回路；盘管中水媒介的温度要比房间温度高的多，所以房间白天供暖主要是靠小管径盘管进行热辐射供暖，与此同时，相变蓄能板材中的相变材料熔化吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在于该系统包括调温墙体、太阳能装置和浅层土壤换热管；太阳能装置安装在房间的屋顶上，浅层土壤换热管埋在地下；调温墙体同时与太阳能装置和浅层土壤换热管连接；所述浅层土壤换热管一端连接有供水管路三通换向阀、换热管水泵和换热管流量计，另一端通过管路连接有回水管路三通换向阀；所述太阳能装置包括可追踪型槽式太阳能集热器、水箱、辅助热源、太阳能装置水泵、太阳能装置流量计、排气阀、管路第一电磁阀、管路第二电磁阀、水箱第一电磁阀、太阳能第一电磁阀、太阳能第二电磁阀、太阳能第三电磁阀和水箱第二电磁阀；所述水箱内设有辅助热源；可追踪型槽式太阳能集热器进水处设有排气阀；所述调温墙体沿室内到室外的方向依次包括内墙抹灰层、相变蓄能板材、粘结砂浆、内部墙体和外墙抹灰层，所述相变储能板材沿墙体高度方向上均匀嵌有小管径盘管；所述小管径盘管的进水端和出水端均位于调温墙体的底部，小管径盘管的进水端依次通过浅层土壤换热管的换热管流量计、换热管水泵及供水管路三通换向阀与浅层土壤换热管的出水端连接；浅层土壤换热管的进水端通过水管与回水管路三通阀的一端连接；回水管路三通阀的另一端与小管径盘管的出水端连接，回水管路三通阀的第三端通过水箱第二电磁阀与水箱的左端相连，回水管路三通阀的第三端依次通过管路第二电磁阀、太阳能第一电磁阀与水箱的右端连接；管路第二电磁阀又通过太阳能装置流量计与可追踪型槽式太阳能集热器的出水端连接；可追踪型槽式太阳能集热器的出水端通过管路第一电磁阀与供水管路三通换向阀的第三端相连，同时可追踪型槽式太阳能集热器的出水端通过管路第一电磁阀及水箱第一电磁阀与水箱左端连接；可追踪型槽式太阳能集热器的出水端又依次通过太阳能第三电磁阀、太阳能装置水泵及太阳能第二电磁阀与水箱的右端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在于该系统包括调温
墙体、太阳能装置和浅层土壤换热管；太阳能装置安装在房间的屋顶上，浅层
土壤换热管埋在地下；调温墙体同时与太阳能装置和浅层土壤换热管连接；
所述浅层土壤换热管一端连接有供水管路三通换向阀、换热管水泵和换热
管流量计，另一端通过管路连接有回水管路三通换向阀；
所述太阳能装置包括可追踪型槽式太阳能集热器、水箱、辅助热源、太阳
能装置水泵、太阳能装置流量计、排气阀、管路第一电磁阀、管路第二电磁阀、
水箱第一电磁阀、太阳能第一电磁阀、太阳能第二电磁阀、太阳能第三电磁阀
和水箱第二电磁阀；所述水箱内设有辅助热源；可追踪型槽式太阳能集热器进
水处设有排气阀；
所述调温墙体沿室内到室外的方向依次包括内墙抹灰层、相变蓄能板材、
粘结砂浆、内部墙体和外墙抹灰层，所述相变储能板材沿墙体高度方向上均匀
嵌有小管径盘管；所述小管径盘管的进水端和出水端均位于调温墙体的底部，
小管径盘管的进水端依次通过浅层土壤换热管的换热管流量计、换热管水泵及
供水管路三通换向阀与浅层土壤换热管的出水端连接；浅层土壤换热管的进水
端通过水管与回水管路三通阀的一端连接；回水管路三通阀的另一端与小管径
盘管的出水端连接，回水管路三通阀的第三端通过水箱第二电磁阀与水箱的左
端相连，回水管路三通阀的第三端依次通过管路第二电磁阀、太阳能第一电磁
阀与水箱的右端连接；管路第二电磁阀又通过太阳能装置流量计与可追踪型槽
式太阳能集热器的出水端连接；
可追踪型槽式太阳能集热器的出水端通过管路第一电磁阀与供水管路三通
换向阀的第三端相连，同时可追踪型槽式太阳能集热器的出水端通过管路第一

\t电磁阀及水箱第一电磁阀与水箱左端连接；可追踪型槽式太阳能集热器的出水
端又依次通过太阳能第三电磁阀、太阳能装置水泵及太阳能第二电磁阀与水箱
的右端连接。
2.根据权利要求1所述的耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在
于所述小管径盘管采用双平行型盘旋方式嵌在相变蓄能板材内，由相变储能板
材的底端向顶端盘旋。
3.根据权利要求1所述的耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在
于所述小管径盘管的直径为5-15mm。
4.根据权利要求1所述的耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在
于所述浅层土壤换热管埋在地下的深度为5-20m。
5.根据权利要求1所述的耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在
于所述相变蓄能板材所采用的相变材料的相变温度为18-30℃，相变焓大于等
于50J/g。
6.根据权利要求1所述的耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在
于所述辅助热源采用电加热。
7.根据权利要求1所述的耦合可再生能源的蓄能调温墙体系统，其特征在
于所述水箱的右侧下部设有外接生活用热水管阀门，水箱右侧上部设有外...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥飞，钟俞良，刘少宁，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12