一种太阳能相变蓄热沙发采暖系统分析

2012-03-10 01:17上海理工大学杨越聪于国清

太阳能 2012年9期

上海理工大学 ■ 杨越聪于国清

一传统太阳能采暖系统

当今社会能源危机、环境污染日益严重，建筑供热方面的能耗应用与日剧增，我国节能减排的任务已经十分迫切。由于我国太阳能资源十分丰富，大力开发太阳能等可再生能源成为缓解能源危机的有效途径。

传统的太阳能采暖系统一般由太阳能集热器、蓄热水箱、辅助加热器和散热设备组成[1]，太阳能集热器(或辅助热源)将蓄热水箱内的水加热后通过散热设备将蓄热水箱储存的热量传到室内，达到采暖效果。此种采暖方式所需热量大，因而所需集热器的面积较大。另外，由于太阳能的间歇性和不可靠性，蓄热装置是太阳能采暖系统的必备部件，而太阳能采暖系统的供回水温差较小，所以需要较大的蓄热装置，如果放置在室外，在寒冷的冬季，其散热损失十分显著。为了解决这些问题，本文提出一种将太阳能利用与相变蓄热技术结合的新型太阳能采暖系统——太阳能相变蓄热沙发采暖系统。

二太阳能相变蓄热沙发采暖系统

如图1所示，太阳能相变蓄热沙发采暖系统与传统的太阳能采暖系统相比，最大的区别在于没有传统的散热设备和蓄水热箱，取而代之的是具有相变蓄热功能的沙发。将蓄热水箱和散热设备集合成为一个整体，内部蓄热层相当于蓄热水箱，沙发本身相当于散热器。太阳能热水器的出水管经阀门与沙发座内的换热管入口端连接，沙发座内换热管出口端经弯头、循环泵与沙发靠背换热管的入口端连接，沙发靠背出口端依次经阀门、循环泵、止回阀与太阳能集热器的回水管连接，形成传热流体的闭合回路。

图1 太阳能相变蓄热沙发采暖系统原理图

沙发座和沙发靠背为两个箱体，每个箱体内分别设置密闭腔，每个密闭腔内填充相变蓄热材料微胶囊，在相变材料微胶囊内埋设换热管。蓄热层结构如图2、图3所示。

蓄热沙发兼有蓄热和散热功能。冬季白天开启循环泵，水在系统内循环吸收太阳能集热器收集到的热量，温度升高后流入沙发内的换热管，通过换热盘管将热量传递给相变蓄热材料。蓄热材料吸收传热流体的热量后温度不断升高，当达到相变温度后发生相变，即太阳能通过传热流体把热量储存在蓄热沙发的蓄热材料微封装胶囊体内。在夜间或温度较低时，利用沙发外壳表面通过传导、对流和辐射三种方式向周围散热，即通过蓄热材料放热将存储的热量散发出来，维持沙发与人体接触表面以及周围局部环境的舒适温度。