[發明專利]一種無動力太陽能相變蓄能床墊

有效

• 申請號: 201410211260.3
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103976593A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 楊柳;陳謝磊;杜塏;李舒宏;張小松
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A47C21/04
• 分類號: A47C21/04;A47C27/00;F24J2/34;F24J2/46
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種無需額外動力的利用相變材料儲存的太陽能裝置，具體來說，涉及一種無動力太陽能相變蓄能床墊，適用于太陽能充足，無電力或電力缺乏地區的冬季供暖。

背景技術

目前，太陽能的有效利用，以太陽能熱水器居多。太陽能熱水器由于其利用自來水壓力自動供水，使用過的水也無需再循環使用，使得系統操作簡單，方便適用，備受人們青睞。在中西部山區或高原地帶，空氣質量非常好，冬季太陽能充足，太陽能熱水器得到了較為普遍的應用。而對于同樣以太陽能作為熱源的太陽能供暖裝置，卻很少見，人們冬季采暖往往還是使用空調、電熱毯等耗電設備，而太陽能資源則未得到有效利用。空調耗電量大，增加了人們的經濟負擔也增加了二氧化碳的排放。而使用電熱毯則由于電熱毯的輻射以及安全性問題，使得人們心存顧慮。特別是對于電力缺乏地區，如何有效利用太陽能采暖是一個需要深入發掘的課題。

太陽能供暖系統通常以水作為循環介質，以相變材料或者熱水作為儲能和供暖介質。白天采集太陽能獲得熱水或加熱相變材料，晚上從熱水或相變材料中獲得熱量用以室內供暖。水作為循環介質，可分為滿液式和非滿液式供暖系統。滿液式循環供暖系統，其中水在供暖終端（室內）和太陽能集熱端（室外）以及中間連接管路連續分布，不間斷。非滿液式供暖系統中水在供暖終端（室內）和太陽能集熱端（室外）不連續，通過泵將水抽到供暖終端和太陽能集熱端交替使用，多用于供暖終端（室內）和太陽能集熱端（室外）距離較遠的地方。???

?對于非滿液式太陽能供暖系統，太陽能集熱器和供暖終端中的水不連續，白天水從集熱系統中獲得采集太陽能存放在水箱（或相變材料）中，晚上水箱中的水（或相變材料）給室內供暖，第二天白天，還需要用泵將水再打回集熱系統來再次獲得熱量，這需要耗費動力，系統較為復雜，而且操作繁瑣。

對于滿液式水供暖系統，其用水量較大，而用水量增大的時候，水的溫升較小，使得供暖終端的熱利用效果變差。再者，雖然太陽能集熱器采用發射率很低的表面，但是由于冬季溫度很低，而集熱器散失的熱量與溫度四次方成正比，所以在冬季低溫的時候，對于滿液式采暖系統的熱量會從集熱管中損失很大一部分。這也是冬季為何太陽能熱水器往往無法獲得較高溫度的熱水的原因。而用閥門使得太陽能集熱器和供暖終端在白天連通，晚上隔開的方法，會使得太陽能供暖系統操作復雜，使用起來不方便。

另外，由于太陽能能量密度較低，往往難以維持房間內的整夜的供暖需要，所以小型太陽能采暖系統往往只適用于室內局部定點供暖。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種無動力太陽能相變蓄能床墊，可減少了熱媒水的供應量，并利用單向浮球閥門，使得夜晚處于室外的集熱端的熱量損失不會影響到室內供熱終端，從而有效提高太陽能利用率，并且無需任何動力設備，具備較好的智能化。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種無動力太陽能相變蓄能床墊，該床墊包括集熱器、熱水箱、第一水管、緩沖箱、儲能管和床墊，集熱器位于室外，床墊位于室內，床墊包括上層床墊和位于上層床墊下方的下層床墊，緩沖箱和儲能管位于下層床墊中；集熱器的上端通過管道與熱水箱連接，熱水箱上端與第一水管底端相連，第一水管上端為相互并聯的水管支路，水管支路分別與儲能管的一端連接，儲能管的另一端與緩沖箱連接；熱水箱內設有橡膠氣球，橡膠氣球通過繩子連接在熱水箱的底部；第一水管上設有單向浮球閥門；儲能管包括第二水管、包裹在第二水管外側的相變材料層，以及包裹在相變材料層外側的保溫層，保溫層包括下保溫層和上保溫層，下保溫層位于下層床墊中，上保溫層位于上層床墊的下部。

進一步，所述的儲能管為3—10根，且儲能管均勻分布在下層床墊中。

進一步，所述的儲能管傾斜布設，且儲能管靠近緩沖箱的一端高于靠近水管支路的一端。

進一步，所述的儲能管的頂部涂有全紅外波段光譜發射率大于0.9的涂層。

進一步，所述的單向浮球閥門為2個，2個單向浮球閥門串聯在第一水管中，且2個單向浮球閥門位于第一水管的豎直管道部分。