一种新疆地区哈萨克毡房相变恒温系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能热利用技术、相变储热技术、地面辐射供暖技术。

背景技术：

在化石能源日趋减少的情况下，太阳能作为一种清洁的可再生能源近年来受到广泛重视，并不断得到发展，其主要的利用方式包括光伏发电和太阳能热利用。其中太阳能热利用是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。但太阳能受昼夜、季候及阴雨等因素的影响，能源供应不稳定性，为了使太阳能成为连续、稳定的能源，就必须解决蓄能问题。

相变材料作为一种新型节能环保材料逐渐被应用于航空航天、纺织品、建筑等领域，随着世界能源的日趋紧张，相变材料因其自身具有的特殊功能在太阳能利用、工业废热利用、节能、工程保温材料、医疗保健等领域都得到了广泛应用。

新疆地区具有丰富的太阳能资源，结合相变材料的特性能够在建筑领域进行广泛利用。新疆地区哈萨克族毡房具有其独特的建筑结构特点，以其易于搭建、携带方便、坚固耐用、防寒、防潮、防震等特点成为千百年来哈萨克牧民喜好的一种民居形式，并沿用至今，成为哈萨克文化中独特亮丽的一道景观。但随着物质的极大丰富和生活水平的日益提高，大部分哈萨克牧民都过上了定居生活，住进了舒适的砖瓦房，毡房数量急剧减少。为保留这一具有民族文化内涵的民居形式，改善毡房居住环境，并大力发展新疆旅游业和少数民族产业，本实用新型利用新疆地区丰富的太阳能资源，结合相变储热技术，设计出一套夜间供暖系统。

本实用新型能够将白天太阳能集热器收集到的热量转化为工质热能，并在夜间供暖系统中加入相变材料作为储热装置，吸收并储存工质带来的热量，用于夜间供暖。本实用新型在保留传统毡房结构的前提下，结合太阳能热利用技术和相变储热技术，改变传统毡房供暖方式，减少夜间燃炉危害，降低燃烧废气的排放和室内滞留废气对人体的危害，实现节能减排。

技术实现要素：

本实用新型设计出一种适用与新疆地区哈萨克毡房的太阳能相变供暖系统。

本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现：新疆地区哈萨克毡房太阳能相变供暖系统，其特征在于，所述系统包括通过管道相连接的太阳能集热器、循环泵、节流阀和相变储热供暖装置，太阳能集热器吸收太阳辐射并向工质传递热量，循环泵为工质提供动力，使其在系统内循环。

所述相变储热供暖装置包括相变储热及地暖供热，相变储热装置利用相变材料进行热量的收集和储存，并以地面辐射供暖的方式向毡房内释放热量。

本实用新型的工作原理为：在白天，平板型太阳能集热器吸收太阳辐射带来的热量加热管内工质，高温工质由循环泵提供动力在管道内流动，通过节流阀控制工质流量，高温工质在流经置于毡房底部被套管包覆的区域时，高温工质与套管壳程空间内的相变材料发生热量交换，套管壳程空间内的相变材料吸收并储存热量以用于夜间供暖。

本实用新型与现有技术相比的优点是：改变传统毡房供暖方式，减少夜间燃炉危害，降低环境污染和燃烧废气排放，改善牧民居住环境，提高毡房舒适度。利用新疆地区丰富的太阳能资源，结合相变材料，达到节能减排的目的，本实用新型结构简单，便于拆装，适用于牧区逐水草而搭建的哈萨克毡房。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型套管结构示意图。

图3为本实用新型底部盘管布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详述。

如图1所示，新疆地区哈萨克毡房相变恒温系统，包括太阳能集热器1、工质流动管道2、节流阀3、循环泵4、毡房5、榻榻米6和相变储热供暖装置7；

如图2所示，所述相变储热供暖装置主要为套管结构，包括套管封头1、管程空间2、壳程空间3和套管外壁4；所述相变储热供暖装置套管结构置于毡房底部，排布方式如图3所示。

如图3所示，所述相变储热供暖装置地暖管道主要排布方式，包括套管1和工质流动管道2；所述地暖管道排布方式由传统圆形建筑最大内接正方形区域排布管道改良，所述工质流动管道2在本实用新型仍采用平行式排布，但布置区域远离毡房门侧，集中在毡房内人员居住区域，以保证夜间供应热量更加集中。

本实用新型的工作原理为：太阳能集热器1吸收太阳辐射带来的热量加热工质，高温工质在流动管道2内流动，由循环泵4提供工质循环动力，并通过节流阀3控制工质流量，高温工质在流经毡房底部相变储热供暖装置7时，与该装置发生热量交换，相变储热装置7主要为套管结构，相变材料置于套管壳程空间内，能够吸收并储存高温工质带来的热量，用于夜间供暖。值得说明的是相变储热装置7位于毡房底部榻榻米6下，不影响传统毡房建筑结构。循环泵4采用电机驱动，电机不计入系统中。

以半径为3m的哈萨克毡房为例，其建筑面积为28.26m²，有效供暖面积17m²。可根据以下公式对毡房热负荷进行计算：Q₁＝αFK(t_n-t_wn)，Q₂＝0.28Vρ_wc_p(t_n-t_wn)、V＝L_n·l·n；可根据以下公式对毡房冷负荷进行计算：C_L＝Q_d·F_d，若夜间供暖8小时，毡房夜间总放热量为1065.27W，进行热平衡分析后，所需供暖量为30679.776KJ，其供暖能耗为每晚1.048kg标准煤。本实用新型夜间供暖由两部分组成，包括工质余热供暖和相变储热供暖，主要供暖方式为地面辐射供暖技术，其散热量可根据地面辐射供暖规程确定并进行温度校核。供暖需求量可通过改变相变材料填充数量进行调节，若需保持室温在24℃，选用以正十八烷为芯材，三聚氰胺-甲醛-尿素树脂为壁材，通过原位聚合法制备的相变材料微胶囊，其相变潜热为275.3J/g。经公式计算，相变微胶囊的需求量为109.095kg。

以上所述仅为本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都要落入要求保护的本实用新型范围内。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。