[發明專利]一種具有雙流道的節能炕

有效

• 申請號: 201010560245.1
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN101984297A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 楊旭東;楊銘;單明;王鵬蘇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F24D15/00
• 分類號: F24D15/00;F24B5/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種村鎮單體建筑內的供暖設施，尤其涉及一種能夠同時利用太陽能和煙氣熱量為室內供暖的節能炕，屬于太陽能、煙氣熱利用及建筑節能技術領域。

背景技術

在傳統能源(如煤炭、石油等)日趨緊張的今天，可再生能源(如太陽能、風能、水能、生物質能等)作為替代能源有了長足的發展。在我國北方地區，日照充沛，屬于太陽能利用的I、II、III類地區([1]Chris?C.S.Lau，Joseph?C.Lam，Liu?Yang，Climate?classification?and?passive?solar?designimplications?in?China，Energy?Conversion?&?Management，2007：2006～2015)，因此太陽能利用在北方地區，尤其是農村地區有著良好的發展前景。此外，農村具有長期使用生物質能源的習慣，而北方傳統的炕就是利用柴灶的排煙余熱加熱具有熱惰性的炕板，進而通過輻射、對流的形式向室內供熱，或者通過導熱的形式直接向人體傳熱。通過測試發現，炕體可以吸收爐灶排煙熱量的80％左右，即可以把炕作為一種高效的供暖裝置。由于我國北方地區寒冷，供暖能耗大，如果能夠將太陽能結合至炕系統中，聯合太陽能與生物質能源利用系統，將對我國建筑節能減排，尤其是村鎮建筑節能減排工作，起到重要的作用。

我國農村地區炕的主要問題在于：1)炕面溫度分布不均——炕頭熱、炕梢涼，易造成人的不舒適。為了解決這個問題，已有一些專家和學者提出通過改變炕內的煙道結構，改善炕面的溫度分布情況([2]胡炳民，炕連灶倒煙與炕溫不均勻的解決方法.農村能源，1994，56(4)：9～10)。2)目前設計的炕絕大多數只能采用煙氣作為熱源，而北方地區較為豐富的太陽能資源卻沒有合理地利用至炕系統中。雖然已有一些通過炕洞中添加鵝卵石(申請(專利)號：200920315844，太陽能炕)，或通過太陽能熱水加熱敷設在炕表面的水盤管等方式利用太陽能(申請(專利)號：200520020506太陽能暖炕)，但由于其施工難度、資源條件限值或者初投資的問題，這些炕系統都沒有在農村地區廣泛推廣。

發明內容

本發明的目的是針對炕系統目前存在的問題，提供一種具有雙流道的節能炕炕，能夠同時利用太陽能和煙氣熱量，以進一步保持炕面溫度的均勻分布，提高炕的舒適性。

本發明的技術方案如下：

一種具有雙流道的節能炕，含有爐灶、上炕板、四周炕板、下炕板、煙道隔板、底座、煙氣入口、煙氣流通通道、煙氣出口和煙囪，所述的爐灶通過煙管分別與所述的煙囪和煙氣入口相連，所述的煙道隔板位于煙氣流通通道內，其特征在于：該雙流道的節能炕還還含有太陽能空氣集熱器；所述的上炕板采用由下部的折疊狀金屬板和上部的混凝土組成的一體化結構；在所述的上炕板與下炕板之間設置分隔板，該分隔板與上炕板之間形成空氣流通通道；在空氣流通通道內垂直于分隔板方向上設置風道隔板，在風道隔板的兩側設有空氣入口與空氣出口，在空氣出口處設有風機，所述的空氣入口與空氣出口通過管路與太陽能空氣集熱裝置相連。

所述的風道隔板、煙道隔板和分隔板均采用金屬板。

本發明具有以下優點及突出性效果：

①利用空氣作為傳熱介質，相對于水介質可以實現低成本高效的太陽能低溫熱利用。通過太陽能空氣集熱器，加熱流經的空氣，并通過功率較小的風機，就可以將空氣直接送入流通通道內，無需額外的初投資，運行費用也較少。

②利用上炕板下表面的折疊狀金屬板實現無源強化傳熱，同時增大傳熱面積，并提高炕面溫度分布均勻性。為了強化空氣與上炕板的換熱，將上炕板的下表面做成折疊型，通過其中的凸凹部分破壞流經其表面的邊界層，加強擾動，提高傳熱系數；折疊型的表面還可以增大空氣與上炕面的傳熱面積，提高換熱強度。由于金屬板的熱擴散率較高，用其做上炕板的下表面可以減少炕面溫度的不均勻性，提高炕的舒適度。

③利用金屬的分隔板，可以實現太陽能與煙氣熱量的同時利用。煙氣會損壞空氣集熱裝置中，因此空氣與煙氣的流通通道必須分開，而采用增設分隔板，是最簡單易行的方式。當煙氣流經下層的煙氣流通通道時，會使鐵質的分隔板迅速升溫，通過輻射與對流的方式加熱上炕板。由于采用的是鐵質的分隔板，其表面溫度分布一定是較為均勻的，因此上炕板的溫度一定較為均勻。

附圖說明

圖1為本發明提供的具有雙流道的節能炕的結構原理示意圖。

圖2為圖1的A-A斷面圖。

圖3為圖1的B-B斷面圖。

圖4為圖1的C-C斷面圖。