室内用太阳能与电加热取暖器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种室内用太阳能与电加热取暖器，属于太阳能利用【技术领域】。室内用太阳能与电加热取暖器，包括外壳、太阳能吸热板和电加热管,外壳下方的三分之二呈45°倾斜，底端设置进风口,顶端设置出风口，太阳能吸热板置于外壳倾斜部分的内部，上方设有与太阳能吸热板平行的玻璃盖板，太阳能吸热板与玻璃盖板之间设有空间，下部设有进风口挡板；太阳能吸热板与外壳之间也设有空间，电加热管位于太阳能吸热板上方。所述太阳能吸热板上部空间的进风口设有进风口挡板，下部的空间设有进风口。有效利用太阳能吸热板所采集的热能，配合一定量电能，实现光电互补，节能环保。主要用于室内取暖。
【专利说明】室内用太阳能与电加热取暖器
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于太阳能利用【技术领域】，特别涉及热传导及热对流效率的利用技 术。
【背景技术】
[0002] 目前，在南方的冬季，宿舍、个人办公室等小型面积场所一般没有空调或暖气可供 取暖，为了提高室内温度，只能使用小太阳等耗电量高的电辐射取暖器，消耗了大量电能， 若累积起来，其消耗量是一个巨大的数字。而像暖风对流取暖器，虽然比较节能，但价格比 较高，且适用面积也比较大，不太适合用于小型房间。并且，在房间没人的时候，这种太阳能 取暖器仍在工作提高房间温度，基本不消耗电能，它需要解决的问题是节能环保、提高传热 效率。另外，在室内这一领域，基本还没有这种太阳能利用技术，相较于室外用太阳能来说， 其安装使用更为方便。 实用型新内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种室内用太阳能与电加热取暖器，它能有效地实现室 内空气对流换热效果。
[0004] 本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的：一种室内用太阳能与电加热取暖 器，包括外壳、太阳能吸热板和电加热管，外壳下方的三分之二呈45°倾斜，底端设置进风 口，顶端设置出风口，太阳能吸热板置于外壳倾斜部分的内部，上方设有与太阳能吸热板 平行的玻璃盖板，太阳能吸热板与玻璃盖板之间设有空间，下部设有进风口挡板；太阳能吸 热板与外壳之间也设有空间，电加热管位于太阳能吸热板上方。
[0005] 所述太阳能吸热板上部空间的进风口设有进风口挡板，下部的空间设有进风口， 该进风口设置为射流孔，扰乱空气流动，提高对流换热效果。太阳能吸热板底部所进冷风先 经过太阳能吸热板预热，再经过电加热管加热形成热风，有效节省电能。
[0006] 所述太阳能吸热板为V型板。
[0007] 所述电加热管的外壳与太阳能吸热板为一体，采用坚直空间设置，且设有简单的 热敏传感测温电路，利用传感器测量吸热板温度，合理控制电加热管开关。管内热空气与管 外较冷空气形成热压，以此为动力带动气流流动。
[0008] 本实用新型室内用太阳能与电加热取暖器适用于冬季南方宿舍、个人办公室等小 面积房间，可为人们在寒冷的冬季提供舒适的温度。该室内用太阳能与电加热取暖器可在 室内没有人的时候预热房间，且无需耗电；在室内有人的时候，经过之前的预热，打开电源 就可提供更为舒适的暖风。在寒冷的阴雨天，通过电加热管原件加热，仍能保证室内舒适。 本实用新型室内用太阳能与电加热取暖器设计简单，结构新颖，使用方便，有效利用集热板 所采集的热能，配合一定量电能，实现光电互补，节能环保。
[0009] 与现有技术相比的优点和效果：经理论计算本实用新型具有一定的节能效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型横截面示意图
[0011] 图2为本实用新型主视图
[0012] 图3为本实用新型V型板结构示意图
[0013] 图4为本实用新型射流孔结构示意图
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本实用新型做进一步描述：
[0015] -种室内用太阳能与电加热取暖器，包括外壳6、太阳能吸热板3和电加热管7,外 壳6下方的三分之二呈45°倾斜，底端设置进风口 4,顶端设置出风口 5,太阳能吸热板3 置于外壳倾斜部分的内部，上方设有与太阳能吸热板3平行的玻璃盖板2,太阳能吸热板3 与玻璃盖板2之间设有空间，下部设有进风口挡板1 ;太阳能吸热板3与外壳6之间也设有 空间，电加热管7位于太阳能吸热板3上方。
[0016] 所述太阳能吸热板3上部空间的进风口设有进风口挡板1，下部的空间设有进风 □ 4。
[0017] 所述太阳能吸热板3为V型板。
[0018] 太阳光透过玻璃盖板2照射在太阳能吸热板3,吸热板上涂有吸热涂层，涂层吸收 太阳能使铝板温度升高。空气通过进风口挡板1及射流板上的射流孔4冲击V型吸热板， 进而使吸热板热量传递给空气。空气受热膨胀，在向上流通的过程中，经过电加热器7的二 次加热，再次利用热压使热空气通过出风口挡板5流出，实现与室内空气的对流换热。电加 热器部分，设有简单的热敏传感测温电路，利用传感器测试吸热板温度，合理控制电加热管 的开关。整体由支撑架8支持固定。
[0019] 1.该取暖器性能的理论分析计算。过程主要分为两大部分：
[0020] ⑴太阳能吸热板部分的自然对流换热计算：通过搜集资料查取了南方地区冬季的 太阳能辐射量，作为已知参数，如典型城市的太阳能辐射参数表（略）
[0021] 可以得出中部及南部地区水平面12月的月平均日辐照量为8MX/(m2 · d)，12月的 月平均每日的日照小时数为4. 8h。由此得出12月太阳辐射强度
[0022] I = Hht + Sd = 8X 106 + 4· 8 + 3600 = 463W/m2
[0023] 其中：Hht :水平面12月的月平均日辐照量，MX/(m2 · d)
[0024] Sd :12月的月平均每日的日照小时数，h
[0025] 设采用的V型板的技术参数：长度为800mm、宽度为400mm、高度为40mm、厚度2mm、 顶角角度为90°
[0026] 采用简化计算，将V型板自然对流视为倾斜平表面恒热流自然对流换热
[0027] V型板接收太阳福射面积Ai = 0. 8X0. 4 = 0. 32m2
[0028] V 型板总面积 A2 = 0· 45255m2
[0029] 房间玻璃窗透射率τ i = 0· 9
[0030] 太阳能玻璃盖板透射率τ 2 = 〇· 9
[0031] 吸热板吸收比α= 0.9
[0032] 故 V 型板吸收太阳能辐射 Q= IX τ' τ2Χ a XAi = 463X0. 9X0. 9X0. 9X0. 32 =108W 〇 jog ,
[0033] V 型板热流密度f = ;=〇45255 =238.6'
[0034] 室内空气初始温度t " = 8 °C
[0035] 由于V型板壁温tw未知，特征温度tm对空气物性值的影响较小，所以特征温度可 取t m = 10°C，参照特征温度下空气的物性值；
[0036] 倾斜平表面恒热流自然对流特征数关联式为：
[0037] 层流[(Gr* · Pr) m = 105 ?1011] = 0.6(G/ · Pr}!;:5
[0038] 湍流[1016> (Gr* · Pr) m>2 X ΙΟ13] Λ，《", = 0.丨 7(0* · Prf
[0039] 其中格拉晓夫数为 a ,4 9.8 X cos 45' χ-1-χ 238.65 χ 0.84 Gr* ^-^ = 4.756x10? (Θ为V型板倾角，avS Αν2 2,51x10-2 χ(14,16xlO,2 ' + 气体体积膨胀系数α,. = +)
[0040] 怒塞尔数施普朗特数= 0. 705 Λ
[0041] (Gr* · Pr)m = 4. 756X 10nX0. 705 = 3. 353 X 1011
[0042] 说明流动状态属于层流
[0043] Num = ^ = 0.6(Gr* · Pr)；f = 0,6 χ (3.353 χ I 〇" f5 = 121.126 Λ
[0044] 对流换热系数/? = m.I26xf = 121.126x^^ = 3.8r/(?2·尤） *cυ·δ
[0045] 由于V型板壁面温度未知，可先假设壁面温度tw = 50°C
[0046] 故自然对流换热量 Q = h*A· At = 3.8X0. 45255 X (50-8) = 72. 23W
[0047] (2)电加热器部分的换热计算：
[0048] 根据南方冬天的气候环境，在无热源的情况下，室内温度只有5°C -10°C，我们拟 将室内温度提高到16°C左右。
[0049] 根据以上分析，选取P = 1000W功率的电加热器，电加热器与空气的换热效率取η =80% 〇
[0050] 故电加热器实际传递空气的热量为
[0051] Q2 = ΡΦ η = 1000相0% = 800W。
[0052] 总体分析如下：
[0053] 空气经该装置后获得的热量为
[0054] Q = Q!+Q2 = 72. 23+800 = 872. 23W
[0055] 对于一般小型办公室面积A = 15m2,为改善室内舒适度可按热负荷每平米60W计 算则需提供15X60 = 900W的热量。该装置能够提供872W的热量，基本满足改善室内舒适 度的要求。
[0056] 如果只采用电加热来提高室内舒适度，换热效率同样按80 %算，则在提供872W热 量的情况下需消耗电能872 + 0. 8 = 1090W。
[0057] 该装置在提供872W热量的情况下消耗电能1000W。
[0058] 所以该装置能够节约90W的电能。
[0059] 故最终节省效率为 90
[0060] η =-X100% = 8.26% 1090
[0061] 故本实用新型具有节能效果。
【权利要求】
1. 一种室内用太阳能与电加热取暖器，包括外壳（6)、太阳能吸热板（3)和电加热管 (7)，其特征在于：外壳（6)下方的三分之二呈45°倾斜，底端设置进风口（4)，顶端设置 出风口（5)，太阳能吸热板（3)置于外壳倾斜部分的内部，上方设有与太阳能吸热板（3)平 行的玻璃盖板（2)，太阳能吸热板（3)与玻璃盖板（2)之间设有空间，下部设有进风口挡板 (1);太阳能吸热板（3)与外壳（6)之间也设有空间，电加热管（7)位于太阳能吸热板（3) 上方。
2. 根据权利要求1所述的一种室内用太阳能与电加热取暖器，其特征在于：所述太阳 能吸热板（3)上部空间的进风口设有进风口挡板（1)，下部的空间设有进风口（4)。
3. 根据权利要求1所述的一种室内用太阳能与电加热取暖器，其特征在于：所述太阳 能吸热板（3)为V型板。
【文档编号】F24D15/00GK203907752SQ201420243078
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】徐晗, 林成, 李伟乾, 刘伯万, 阳豪, 蒲杰 申请人:西南交通大学