[发明专利]一种新型相变储能炕系统

说明书

本发明涉及一种新型相变储能炕系统，包括热源，热水循环系统和相变储能炕。热源包括太阳能集热器和辅助电源；热水循环系统包括水管、水泵和水箱；相变储能炕包括炕体和支柱，炕体从底部到顶部依次为预制混凝上板层，聚乙烯泡沫板保温层，反射膜，水管和相变材料层，空气层、预制混凝土板层。相变材料选取48号石蜡，采用聚丙烯塑料袋密封，将相变材料和水管间隔铺设于上下两层预制混凝土炕板中间，用支柱支撑上炕板，预留空气层，避免相变材料和水管被挤压破坏。由于相变材料和水管不与炕板为一体，搭建和拆卸方便，容易对水管进行维修和更换，相变材料封装方式简单，易于检查和更换相变材料。该系统能够长时间维持舒适的炕面温度和室内空气温度。

技术领域

本发明涉及建筑采暖设备技术领域，具体说是一种新型相变储能炕系统。

技术背景

目前，我国农村建筑采暖占我国建筑能耗总量的25％^[1]，20世纪80年代以来，农村使用的能源(煤、电力和天然气)逐渐增加。每年取暖所消耗的煤约1亿吨，导致大约3亿吨CO₂、100万吨SO₂以及7000万吨NOx的排放^[2]。由于全球能源消耗的持续增加，温室气体排放量巨大，已经引起了全球变暖问题^[3]。在种形势下，我国可持续发展必将面临巨大压力。因此，提高农村建筑采暖节能的迫切性日益增强。2016年国家八部委联合下发《推进电能替代指导意见》，积极在北方推进“煤改电”清洁取暖^[4]。京津冀地区大力推广“煤改电”和“煤改气”相关工作。据农业部统计，2004年大约有6685万炕，近4364万农村家庭(约1.75亿人)^[5]使用。因此，火炕作为我国北方农村地区应用最广泛的采暖方式之一，值得进一步研究^[6]。

然而，传统火炕存在如下缺点：由于燃烧大量煤等一次能源，每年供暖期会造成严重的大气污染^[7]；由于排烟不畅导致烟气散入室内，造成室内空气污染甚至引起居民一氧化碳中毒^[8]；热效率在20％以下^[9]，燃料利用率低，造成能源的极大浪费；火炕表面温度分布不均匀可能造成人体的不舒适感^[8]。

目前，一些研究者对火炕的结构进行了优化包括：一、太阳能炕^[10]，将热水管嵌入炕板；这种方法存在的问题如下：1.蓄热性能差，晚上散热快；2.需要制作“炕盒”，支模浇注混凝土，抹平，洒水养护七天，制作过程繁琐，工期长；3.水管和炕板浇注为一体，易对水管造成挤压破坏，不易进行维修和更换。二、相变蓄热炕^[11]，在传统火炕炕板上铺设相变材料；这种方法存在如下问题：1.需要单独制作带凹槽的炕板用于放置相变材料；2.将凹槽用密封材料密封，放置相变材料后，用木条密封，封装过程繁琐。3.仍用燃烧煤等一次能源产生的热烟为热源。在相变材料的封装问题上，存在以下几种方式：一、混凝土骨架或凹槽封装；二、金属盒封装；三、管道封装。以上方式存在的问题如下：1.封装过程繁琐，前两种需要制作特定的封装相变材料的容器；2.炕板与相变材料为一体，易对相变材料造成挤压破坏，不易进行检查和更换。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明提供一种新型相变储能炕系统。

本发明提供的一种新型相变储能炕系统是通过以下技术方案实现的：

一种新型相变储能炕系统，其特征在于，包括热源，热水循环系统和相变储能炕；所述热源包括太阳能集热器和辅助电源；所述热水循环系统包括水管、水泵和水箱；所述相变储能炕包括炕体和支柱，炕体从底部到顶部依次为预制混凝土板层，聚乙烯泡沫板保温层，反射膜，水管和相变材料层，空气层、预制混凝土板层；预制混凝土板尺寸为600mm×500mm×50mm，供水温度为60℃。

相变材料的选择，其特征在于：选取48号石蜡作为相变材料；