[发明专利]一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法，发明人通过研究一天当中太阳辐射的强度变化，以及现有供暖水箱内水温变化，设计了一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法，引入相变材料以达到能量的“削峰填谷”作用；太阳辐射充足时，可以将多余的能量储存至相变材料，减小热水与外界之间的温差，从而减少热量散失，提高太阳能利用率；在太阳辐射不足时，由相变材料所储能量进行末端供暖；再配合新型热水回路，能较好的分配和使用热量，提高太阳能利用率，减少能源的浪费。

技术领域

本发明属于集热耦合相变蓄热材料采暖技术领域，特别涉及一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法。

背景技术

太阳能供暖系统是指将分散的太阳能通过太阳能集热器把太阳能转换成热水，然后通过将热水输送到发热末端来提供建筑供热需求的一种采暖系统；太阳能供暖技术对我国建筑节能有着非常积极的作用，是今后太阳能光热利用的新方向；尤其是对我国北方太阳能充足的偏远山区，采用太阳能供暖更加灵活且成本比集中供暖更加便宜。

如图1所示为现有的比较常见的一种太阳能供暖系统的结构示意简图，包括太阳能集热器、供暖水箱、辅助加热装置、以及设置在室内的风机盘管；其工作原理为：

太阳能集热循环：太阳能集热循环为温差控制，系统通过比较太阳能集热器温度T1和水箱的温度T2控制集热器循环泵P1启停，当集热器温度高于水箱温度设定值时，循环泵P1启动，太阳能集热器不断将水箱中的热水加热；当温差低于设定值时，循环泵P1停止；

辅热加热循环：辅热加热为温度控制；系统通过检测水箱中温度T2是否达到设定温度，确定辅助加热装置是否开启；当遇到太阳辐射不足或阴雨天时，太阳能集热器无法提供足够的热能时，检测到水箱中温度T2低于设定温度，辅助加热装置开启，检测到水箱中温度T2高于设定温度辅助加热装置关闭；

室内加热循环：检测到室内温度T3低于设定温度，循环泵P2启动、风机盘管启动，热水循环至风机盘管对室内进行加热；当检测到室内温度T3高于设定温度，循环泵P2关闭、风机盘管关闭。

上述太阳能供暖系统虽然已经应用于工程实际，但其依然存在供暖温度波动大、太阳能利用率低、引用辅助能源后浪费能源等问题；图2所示为发明人采集的实际数据，所绘制的现有的上述太阳能供暖系统一天内水箱温度变化曲线图，从图中可以看出，一天当中，在凌晨4时到8时时间段内太阳辐射强度为零，但是为了满足末端供暖，只能启动辅助加热装置将水温提升，在图中表现为曲线上下波动；在12时至20时时间段内，太阳辐射充足，温度远远超过供暖需求，该时间段内不能及时被利用，热水与外界具有较大的温差，造成热损严重，降低了太阳能利用率；发明人通过研究一天当中太阳辐射的强度变化，以及现有供暖水箱内水温变化，设计了一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法，引入相变材料以达到能量的“削峰填谷”作用；太阳辐射充足时，可以将多余的能量储存至相变材料，减小热水与外界之间的温差，从而减少热量散失，提高太阳能利用率；在太阳辐射不足时，由相变材料所储能量进行末端供暖；再配合新型热水回路，能较好的分配和使用热量，提高太阳能利用率，减少能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统及其控制方法，本系统中引入相变材料以达到能量的“削峰填谷”作用；太阳辐射充足时，可以将多余的能量储存至相变材料，减小热水与外界之间的温差，从而减少热量散失，提高太阳能利用率；在太阳辐射不足时，由相变材料所储能量进行末端供暖；再配合新型热水回路，能较好的分配和使用热量，提高太阳能利用率，减少能源的浪费。

本发明采用的技术方案如下：一种太阳能和相变材料耦合的供暖系统,包括太阳能集热器、供暖水箱、设置在室内的风机盘管、以及蓄热水箱；其特征是：