一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置的制作方法

本发明涉及太阳能利用和建筑采暖技术领域，特别涉及一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置。

背景技术：

化石能源的消耗是造成能源紧张、大气污染和生态环境破坏的主要因素；研究表明，世界各国的建筑用能约占全球能耗的30％，建筑用能排放的co2约占全球co2排放总量的1/3。而太阳能等可再生能源的利用不仅可以满足不断增长的建筑用能需求，还可以解决常规能源消耗带来的环境问题；我国北方地区太阳能资源丰富，利用太阳能采暖是改善室内热环境，减少常规能源消耗和降低环境污染的有效措施。

随着生活水平的不断提高，农村居民对室内环境舒适度的要求也在提升；在冬季寒冷天气中，人们对于热舒适环境也更为关注，既希望满足人体热舒适，也希望能达到最大限度的节能减排；由于昼夜差异，人体对昼夜热需求有不同的要求，昼间需要满足室内供暖需求，夜间则缩小供暖区域，针对性的对床进行加热，以满足人体夜间热舒适。现有的夜间床采暖方式有火炕、电热毯等；火炕虽然面积大，容纳人数多，但其用能方式为柴煤等常规能源，产生大量烟气，易产生环境污染，且存在一氧化碳中毒的隐患；电热毯虽然方便使用，但存在漏电隐患；现有的太阳能暖床结构较为简单，只是将热水盘管置于床体内部散热。

因此，在降低常规能耗消耗、实现清洁供暖诉求下，本发明提出一种基于人体昼夜差异化热需求的太阳能热水暖床散热装置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置，通过在床体内设置昼间热水盘管和夜间热水盘管，在昼间开启昼间热水盘管作为散热装置向室内散热，在夜间开启夜间热水判官定向加热暖床，满足了使用者人体热舒适的需求；本发明散热暖床装置调节方式灵活、操作简单，以利用太阳能稳定供暖，节省了建筑能耗、实现了昼夜的不同热需求。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置，包括床体、床面板、昼间加热盘管、夜间加热盘管、风机及太阳能热水装置，床体内部设置有加热腔，床面板设置在床体的顶部；昼间加热盘管和夜间加热盘管均水平设置在床体的加热腔内，夜间加热盘管靠近床面板设置，昼间加热盘管间隔设置在夜间加热盘管的下部；床体两侧分别设置有若干床侧导流孔；床侧导流孔的一端与床体的加热腔连通，另一端与外界连通；床体靠近使用者头部一端设置有床头风口；床头风口的一侧与床体的加热腔连通，另一端与外界连通；风机设置在床体的加热腔内，且靠近床头风口设置；昼间加热盘管与太阳能热水装置构成闭合回路，夜间加热盘管与太阳能热水装置构成闭合回路。

进一步的，还包括床侧均压腔，床侧均压腔设置在床体的两侧，床侧均压腔为中空腔体结构，床侧均压腔靠床体一侧设置有若干均压腔导流孔，均压腔导流孔与床体的床侧导流孔配合连通；床侧均压腔远离床体一侧设置有条缝风口，条缝风口靠近床体顶部设置，条缝风口上设有导向叶片。

进一步的，还包括上层盘管支架和下层盘管支架，上层盘管支架和下层盘管支架均为横纵交叉的镂空结构；上层盘管支架设置在夜间加热盘管的底部，夜间加热盘管固定设置在上层盘管支架上；下层盘管支架设置在昼间加热盘管的底部，昼间加热盘管固定设置在下层盘管支架上。

进一步的，还包括床尾储物箱，床尾储物箱设置在床体靠近使用者脚部的一端；床尾储物箱包括上部储物腔和下部气流腔，上部储物腔和下部气流腔之间设置有中间隔板，中间隔板上设置有空气通道；下部气流腔靠近床体一侧设置有若干通孔，床体靠近床尾储物箱的一端设置有若干尾部导流孔，床体上的尾部导流孔与床尾储物箱上的通孔配合连通，上部储物腔顶部设置为开口。

进一步的，还包括床底隔热结构，床底隔热结构设置床体的底部，床底隔热结构采用玻璃纤维保温棉。

进一步的，还包括床头，床头设置在床体靠近使用者头部一端，床头上设置有通风口，床头上的通风口与床体上的床头风口配合连通。

进一步的，风机采用静音贯流风机，静音贯流风机的电机采用罩极电机，罩极电机与叶轮之间采用柔性连接。

进一步的，床面板包括床面板框架、面板及床面板启闭结构，床面板框架采用双条排骨架，面板设置床面板框架上；床面板启闭结构采用气动杆，气动杆的一端与面板连接，另一端与床面板框架连接。

进一步的，夜间加热盘管包括若干根平行设置的热水管，相邻热水管的端部通过弧形弯管连通，每相邻三根热水管构成s形结构；夜间加热盘管包括密部和梳部，密部区中相邻的热水管间距小于梳部区中相邻热水管间距；使用时密部区的夜间加热盘管设置在使用者的脚部及腿部部分，梳部区的夜间加热盘管设置在腿部以上部分。

进一步的，夜间加热盘管和昼间热水盘管均采用pe-rt管。

与现有技术比，本发明的有益效果有：

本发明一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置，根据昼夜不同的热需求，通过在床体内设置夜间加热盘管和夜间加热盘管，实现了在夜间开启夜间加热盘管，对床体加热，保证人体拥有舒适睡眠环境，昼间开启昼间加热盘管对房间进行散热，极大地节省采暖能耗，灵活度高，节能环保；采用太阳能热水提供热源，相较于传统的火炕，电热毯等加热床的方式更为清洁，干净，安全可靠；

进一步的，本发明在采暖时可灵活选择静音风机开启或关闭；夜间可关闭静音风机，使热气流在热压作用下上升加热床体，保证了夜间取暖的同时提高了睡眠环境；昼间可开启风机，加强对流换热，从而加强了向室内散热效率；

进一步的，通过在床体两侧设置床侧均压腔，通过床侧导流孔与床体内部的加热腔相连通，并在床侧均压腔上设置条缝风口，条缝风口上设置导向叶片，根据供暖需求手动调节条缝风口上的导向叶片的启闭或开启角度，实现了360°调节改变出风方向；

进一步的，通过设置床尾储物箱，床体内的热空气经床尾导流孔，床尾储物箱的下部气流腔均压后，从床尾储物箱的顶部流出，夜间可根据使用者需求将衣物放置在床尾储物箱的上部储物腔内，实现了衣物进行蓄热的同时防止多余热量向房间散出；昼间无衣物覆盖时可正常散热；

进一步的，设置在床体的一端设置床头，遮挡了由于床头底部的进风口引起的气流，避免人体头部由于空气流动出现不适感；

进一步的，通过将夜间加热盘管根据人体的热需求，在使用者脚部设置密部区，在脚部以上区域设置梳部区，提高了床面热舒适，对人体远端末梢进行局部加热，有利于人体末梢血液循环，提高了使用者的睡眠质量；

进一步的，通过在床面板上设置气动杆，实现了在暖床散热装置组装或检修时采用手动抬起关闭面板，即可打开床面板进行检修，简单省力；

本发明营造室内舒适热环境，结构简单，操作方便，适用范围广；根据实际使用热需求分为昼夜两种运行模式，利用局部采暖与全面采暖的思想，在昼间开启下层盘管散热风为房间供暖，如供热量不足时同时开启夜间加热盘管，加强了供暖效率；本发明暖床和散热运行模式可任意切换，减少了能耗。

附图说明

图1为本发明所述的暖床散热装置的整体结构示意图；

图2为本发明所述的暖床散热装置的结构分解轴测图；

图3为本发明所述的暖床散热装置的横向剖视图；

图4为本发明所述的暖床散热装置的侧面剖视图；

图5为本发明所述的暖床散热装置中的床尾置物箱结构示意图；

图6为本发明所述的暖床散热装置中的床侧均压腔结构示意图；

图7为本发明所述的暖床散热装置中的夜间热水盘管结构示意图；

图8为本发明所述的暖床散热装置中的昼间热水盘管结构示意图；

其中，1床头，2床体，3床侧均压腔，4床底隔热结构，5床面板，6上层盘管支架，7夜间加热盘管，8下层盘管支架，9昼间加热盘管，10风机，11通风口，21床头风口，22床侧导流孔，23尾部导流孔，24床尾储物箱，31均压腔导流孔，32条缝风口，241上部储物腔，242下部气流腔，243中间隔板，244通孔。

具体实施方式

以下结合附图1-8及具体实施例对本发明做进一步解释说明，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

参考附图1-4所示，本发明一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置，包括床头1、床体2、床侧均压腔3、床底隔热结构4、床面板5、上层盘管支架6、夜间加热盘管7、下层盘管支架8、昼间加热盘管9及风机10；

床体2内部设置有加热腔，床体2的靠近使用者头部一端设置有床头风口21；床头风口21的一侧与床体2的加热腔连通，另一端与外界连通；床头1设置在床体2靠近使用者头部的一端，床头1与床体2紧密连接，床头1上设置有通风口11，床头1上的通风口11与床体2上的床头风口21配合连通，通过设置床头1挡住了床头2的床头风口21引起的气流，避免使用者头部由于空气流动出现不适感；床体2的底部设置床底隔热结构4，床底隔热结构4用于将床体2与地面隔离，避免床体2与地面接触导致热量流失，床底隔热结构4为保温材料，保温材料采用玻璃纤维保温棉，玻璃纤维保温棉隔热性好、不吸水且环保无毒，有效防止床体2加热腔内的热量外溢；床体2的顶部设置床面板5，床面板5包括床面板框架、面板及床面板启闭结构；床面板框架采用双条排骨架，面板设置床面板框架上，床面板框架通过气动杆装置与床体相连接；在暖床散热装置组装或检修时采用手动抬起关闭面板，即可打开床面板进行检修，，简单省力，操作便捷；床面板5的上部设置床垫；

夜间加热盘管7和昼间加热盘管9均设置在床体2的加热腔内，床底隔热结构4和床面板5之间从上到下依次间隔设置上层盘管支架6和下层盘管支架8；夜间加热盘管7靠近床面板5设置，昼间加热盘管9间隔设置在夜间加热盘管9的下部，昼间加热盘管9通过卡扣固定安装在下层盘管支架8上，夜间加热盘管7通过卡扣固定安装在上层盘管支架6上；

床体2两侧分别设置有若干床侧导流孔22，床侧导流孔22靠近床体2的底部设置；床体2两侧的床侧导流孔22的一端与床体2的加热腔连通，另一端与外界连通。

参考附图1、5所示，床侧均压腔3设置在床体2的两侧，床侧均压腔3为中空腔体结构，床侧均压腔3靠床体2加热腔一侧间隔设置有若干均压腔导流孔31；均压腔导流孔31与床体2两侧的床侧导流孔21配合连通；床侧均压腔3远离床体2加热腔一侧设置有条缝风口32，条缝风口32靠近床体2的顶部水平设置，条缝风口32上设置有导向叶片，导向叶片通过中部的旋转轴与条缝风口32连接，通过调节条缝风口32上的导向叶片，实现经过条缝风口32的风流风向的调整；

风机10设置在床体2加热腔内，风机10包括对称设置两台风机，两台风机分别在床体2两侧且靠近床头风口21一端；风机10采用静音贯流风机，静音贯流风机的电机采用罩极电机，罩极电机与叶轮之间采用柔性连接，罩极电机固定在风道上，最大限度的降低噪声和避免震动；床体2上的床头风口21用于为风机10提供气流；

本发明所述的昼夜两用太阳能热水暖床散热装置还包括床尾储物箱23，床尾储物箱23的长度尺寸与床体2的宽度尺寸相匹配，高度尺寸与床体2的高度尺寸相配合；床尾储物箱24包括上部储物腔241和下部气流空腔242，上部储物空腔241和下部气流空腔242之间设置有中间隔板243，上部储物腔241用于放置衣物；中间隔板243采用间隔设置的条形板形成空气通道；床体2远离床头1的一端设置有若干尾部导流孔24，床尾储物箱11靠近床体2的一侧对应尾部导流孔23设置若干通孔244，床体2加热腔内的热空气通过尾部导流孔23和床尾储物箱24上的通孔244进入床尾储物箱24的下部气流腔242，然后通过中间隔板243进入上部储物腔241，实现了对上部储物腔241内的衣物进行加热，使使用者穿衣时可感受到衣物温热舒适感，保持心情愉悦。

参考附图7所示，上层盘管支架6采用横纵交叉的镂空结构，夜间加热盘管7包括若干根平行设置的热水管，相邻热水管的端部通过弧形弯管连通，每相邻三根热水管构成s形结构；夜间加热盘管7包括密部和梳部，密部区中相邻的热水管间距小于梳部区中相邻热水管间距；使用者使用时密部区的夜间加热盘管设置在使用者的脚部及腿部部分，梳部去的夜间加热盘管设置在腿部以上部分；夜间加热盘管7与太阳能热水装置构成闭合回路，夜间加热盘管7上设置有进水阀门。

参考附图8所示，下层盘管支架8采用横纵交叉的镂空结构；昼间加热盘管9包括若干根平行设置的热水管，相邻热水管的端部通过弧形弯管连通，每相邻三根热水管构成s形结构；昼间加热盘管9与太阳能热水装置构成闭合回路，昼间加热盘管9上设置有进水阀门。

本发明的工作原理：

夜间使用时，本发明所述的暖床散热装置作为暖床装置为床体提供热量；使用时，打开夜间加热盘管7的进水阀门，关闭昼间加热盘管9进水阀门，关闭风机10，调节条缝风口32上的导向叶片，使条缝风口32的导向叶片关闭或条缝风口32的导向叶片角度能够使空气流向包裹床侧；

打开夜间加热盘管7的进水阀门后，太阳热水装置中的热水通过夜间加热盘管7进水床体2，通过床体2内的冷空气与夜间加热盘管7的热水进行热交换，形成热空气；一部分热空气聚集在床面板5底部，实现对床面板5的加热；另一部分热空气通过尾部导流孔23进入床尾储物箱24，实现了对床尾储物箱24内的衣物进行加热；夜间关闭风机10后，减小了暖床装置的散热噪声，为使用者提供良好的睡眠环境；同时，小幅度的调节条缝风口32的导向叶片的角度，热空气通过床侧均压腔3包裹在床侧，实现了床体2的加热，满足了人体夜间的热需求；

昼间使用时，本发明所述的暖床散热装置作为散热装置为房间提供热量；使用时，关闭夜间加热盘管7的进水阀门，打开昼间加热盘管9的进水阀门，使太阳热水装置中的热水通过昼间加热盘管进入床体2；启动风机10，打开床侧均压腔3的条缝风口32的导向叶片，加强外界冷空气和床体2加热腔内空气的对流；外界冷空气通过风机10进入床体2的加热腔，通过进入床体2的外界冷空气与昼间加热盘管7中的热水进行热交换，形成热空气；一部分热空气通过床侧均压腔3回流至房间内，通过空气的循环实现了房间内空气的加热；另一部分热空气通过尾部导流孔23进入床尾储物箱24，进一步进入房间，通过空气的循环实现了房间内空气的加热；当房间温度过低时，也可将夜间加热盘管7同时打开，加强进入床体2的外界冷空气与热水的交换，进一步提高房间温度。

实施例

本发明一种昼夜两用太阳能热水暖床散热装置，以标准床为例，标准床的长度尺寸为2000mm，宽度尺寸为1800mm；床底隔热结构4采用厚度为50cm的玻璃纤维保温棉；床体2的床头风口21采用长方形结构，床头风口21的尺寸特征为长×宽×高＝1300mm×100mm×30mm；下层盘管支架8与床底隔热结构4之间的距离为150mm，上层盘管支架6与床底隔热结构4之间的距离为170mm；床体2的床侧导流孔22与床底隔热结构4之间的距离为40mm，床侧导流孔22的沿床体2的长度方向水平设置，靠近床尾储物箱24一端的床侧导流孔22与床体2的末端的距离为100mm；床侧导流孔22的孔径φ＝30mm，孔间距100mm，床侧导流孔的个数为17个；床侧均压腔3采用长方体型腔体结构，床侧均压腔3的腔体厚度为100mm，床侧均压腔3的长度和高度尺寸与床体2的尺寸相匹配，床侧均压腔3上的条缝风口32中的风口尺寸特征为长×宽×高＝1800mm×60mm×20mm，条缝风口32的导向叶片通过旋转结构与床侧均压腔相3连接，条缝风口32的导向叶片能实现360°可调；通过手动调节条缝风口32的导向叶片的风口启闭或开合角度，控制气流方向。

床体2的床尾导流孔22水平设置有三排，每一排设置有15个床尾导流孔22，最底部的一排床尾导流孔22与床底隔热结构4之间的距离为80mm，相邻两个床尾导流孔22之间的距离为100mm，孔径为30mm。

床尾储物箱24采用实木材料，床尾储物箱24的尺寸特征为长×宽×高＝1820mm×500mm×600mm，中间隔板243与床尾储物箱24顶部开口之间的距离为200mm，中间隔板采用交给排骨间隔方式，每条隔板的尺寸特征为长×宽×厚＝400mm×100mm×20mm；相邻两根隔板之间间隔距离为40mm，热空气通过隔板之间的间隙自热上升；下部气流腔242用于热空气的均压，整个床尾储物箱24可以作为一个控制气流向上的静压风口；在夜间，可以将衣物置于置物箱上，热空气经由尾部导流小孔进入均压腔体内上升，通过导热对流将热量存储于衣物中，减少热量散失可加热衣物至一定温度，使使用者早上起床时可感受衣物热舒适，保持心情愉悦。

上层盘管支架6为镂空结构，采用横纵结构，夜间加热盘管7采用卡扣固定在上层盘管支架6上；夜间加热盘管7进水侧热水管道距床体2内侧的距离为100mm，距离床体2尾部的距离为200mm；夜间加热盘管7的热水管道上设置调节阀门，调节阀门采用球阀，夜间加热盘管7采用pe-rt管，管径φ20mm；pe-rt管质量轻，易于运输及施工安装，且具有良好的柔韧性；pe-rt管内磨擦损失小，输送流体能力比同管径金属管大30％；pe-rt管的管道连接处采用热熔连接和机械连接，连接可靠、不渗漏；绿色环保，pe-rt管可回收再利用。

夜间加热盘管7用于夜间向床体2散热，考虑到人体不同部位的热舒适需求不同，夜间加热盘管进入床体2的加热腔后先通往床尾，采用平行铺设，夜间加热盘管7包括若干根平行设置的热水管，相邻热水管的端部通过弧形弯管连通，每相邻三根热水管构成s形结构；夜间加热盘管7设置有密部和梳部，密部区中相邻的热水管间距小于梳部区中相邻热水管间距；使用时密部区的夜间加热盘管7设置在使用者的脚部及腿部部分，密部去相邻两根热水管之间的距离为120mm；梳部区的夜间加热盘管7设置在腿部以上部分，梳部区相邻两根热水管之间的距离为200mm；夜间加热盘管7设置密部和梳部的形式在提高床面热舒适度的基础上，对人体远端末梢进行了局部加热，有利于人体末梢血液循环，提高人体睡眠质量。

昼间盘管支架8为镂空结构，采用横纵结构，将昼间热水盘管9采用卡扣固定在昼间盘管支架8上；昼间加热盘管9进水侧热水管道距床体2内侧的距离为100mm，距离床体2的尾部距离为200mm；昼间加热盘管9的热水管道上设置调节阀门球阀，昼间加热盘管9的热水盘管材料选择pe-rt管，管径φ20mm，由于昼间盘管用于给室内环境散热，采用平行铺管形式，相邻两根热水管之间距离相同为150mm。

以下通过实际使用中对本发明做进一步说明：

以西安市为例，冬季供暖时段，室外计算温度为-3.4℃，室内计算温度取18℃；假设在长×宽×高＝3.2m×3.2m×3.0m的房间内，其中门的尺寸为长×宽×高＝0.8m×2.0m，窗的尺寸为宽×高＝1.5m×1.5m；

昼间仅开启昼间加热盘管，开启风机，向室内提供热量，满足室内热负荷需求，房间热负荷主要包括围护结构耗热量及冷风渗透耗热量；根据《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准jgj26-2010》对于符合节能标准保温墙体，经计算后围护结构耗热量约为520.5w，冷风渗透耗热量约为26w，即房间热负荷ql约为546.5w。

昼间床体出风口满足如下方程时，太阳能热水暖床散热装置能满足昼间供暖需求：

ql＝3600^-1×cp×ρout×lout×(tout－tin)

式中:ql为房间热负荷，w，546.5w；

cp为空气的定压比热容，j/(kg·℃)，其值为1005j/(kg·℃)；

ρout为空气的密度，kg/m³，1.205kg/m³；

lout为通过床侧条缝风口的风量，m³/h；

tout为床侧出风口的空气温度，℃；

tair为室内空气温度，℃，18℃；

昼间暖床装置出热风给室内提供的热量等于室内热负荷时，即昼间暖床能满足采暖需求；空气的比热容和密度变化不大均取常温值，取空气的比热容1005j/(kg·℃)，密度1.205kg/m³；室内空气温度为18℃；条缝风口尺寸为长×高＝1800mm×60mm，条缝风口的风口面积系数为0.50，两侧的床侧均压腔共设置四个条缝风口，则条缝风口有效面积为4×1.08×0.5＝0.216m²。带入数值得出不同出条缝风口空气温度的流量和风速，见表1。

通过上述公式，昼间使用时，根据需要的出风口空气温度，可设置需要的贯流风机流量。

表1不同出风口空气温度的流量和风速

夜间仅开启夜间加热盘管，忽略与床面板导热，仅考虑夜间加热盘管散热，则在室内温度为0℃的情况下，设夜间加热盘管供水温度为45℃，回水温度为35℃，热水管管内水在满足安静状态下的流速为0.65m/s，管径φ20mm；则单位热水管管长散热量如下式所示：

q＝cmδt＝4.18×1000×0.01²×π×(45-35)＝13.13kw

供热区域为床面板附近，设定加热空间为2.0×2.0×2.0m³，夜间加热盘管的长度共13m，0℃时的空气密度为1.293kg/m³，空气的比热容为1005j/(kg·℃)；则该区域计算温度如下：

δt＝q/cm＝13.13×13÷1.005÷8÷1.293＝16.4℃

由此可见，开启夜间太阳能热水盘管可将床附近空间温度提升16.4℃，若初始温度为0℃，经过使用本发明装置后，床面温度可提升16.4℃，能为人体提供一个舒适的夜间睡眠环境。

由以上实例分析可知，本发明所述的太阳能热水暖床散热装置在昼夜间不同热需求条件下能灵活调节，减少空间浪费与能源浪费，利用低温热水就能同时在昼间与夜间解决冬季采暖需求与满足人体睡眠热舒适，提高生活舒适度。

上述具体实施方式和附图仅为本发明之常用实施例，显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换；本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下，在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化；因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。