自然循环太阳能蓄热供暖的双层水床装置的制作方法

1.本发明涉及一种太阳能利用装置，具体涉及一种自然循环太阳能蓄热供暖的双层床装置。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，用于建筑供热和空调的能源消耗不断增加。而我国的能源紧缺和环境污染形式日益严峻，节能减排已经成为全社会的共同目标和责任。太阳能是一种绿色的可再生能源，对其开发利用是实现节能减排的一个重要途径。利用太阳能进行供热采暖是太阳能利用的一个重要方面。
3.目前主流采暖技术可大致分为两类：(1)整体空间采暖，是指供暖季节供暖房间的空气温度都维持在一定的温度水平上，这种供暖方式具有较好的热舒适性，但此种采暖方式在应用太阳能采暖技术时，需要的太阳能集热器面积较大，成本很高，还难以大规模推广和应用；(2)局部采暖，是指只对人员活动频繁或者长时间停留的局部区域进行采暖，这种方式在满足人的基本舒适性要求的同时，能够大幅降低采暖的能耗，因此也得到广泛的应用，比如火炕、电热毯等。但这些传统的局部采暖方式都存在着较大的弊端。比如，传统的火炕需要消耗大量的生物质能源，燃烧时产生大量烟气和污染物，温度有时温度会很高、甚至烫人，目前只限于农村地区使用。又比如，电热毯要消耗一定的电能，其电磁辐射会对人体产生不利影响，而且存在电击和火灾隐患。
4.基于上述技术背景，需要提出一种新型的太阳热利用方式：将太阳能利用与局部采暖技术结合，用介质水蓄热和散热来调节床的温度以满足用户的热舒适要求。


技术实现要素：

5.本发明是要提出一种自然循环太阳能蓄热供暖的双层水床装置，用于解决在太阳能资源丰富但供暖需求不能满足的地区供暖问题。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自然循环太阳能蓄热供暖的双层水床装置，由上铺供暖板、棉帘、上升管、下降管、中间供暖板、蓄热水箱、下铺床板、空气层、通气门、底部保温层、进水管、出水管组成，所述蓄热水箱与下铺床板之间设有空气层，空气层四周带有多个通气门；所述上铺供暖板与蓄热水箱之间通过上升管和下降管相连接，所述上升管与下降管沿着上下铺之间的床腿敷设，上升管上装有调节阀；所述中间供暖板通过上升管与蓄热水箱相连接；所述上铺供暖板下表面设置可伸缩的保温棉帘；所述蓄热水箱的进出水口通过软管与墙内通有的太阳能热水预埋管连接。
7.进一步，所述蓄热水箱根据供热量需求，在其内部放置相变蓄热球以增加其蓄热量来达到供给更多热量的目的。
8.进一步，所述中间供暖板采用板式散热器，用钢管作为上下铺之间的栏杆，同时兼有水流通道和散热的作用。
9.进一步，所述蓄热水箱四周及顶层采用波浪纹形状，底部设有底部保温层。
10.进一步，在供暖季节，该双层水床装置利用太阳能来加热水源，加热过的水源通过软管送入双层床下部的蓄热水箱，由保温棉帘及底部保温层保证蓄热水箱中水层温度稳定；所述蓄热水箱中的热量通过水箱顶部的空气层传递给空气层上部的下铺床板，在热力作用下，蓄热水箱中的水沿着床腿中的上升管进入上铺换热面，换热后进入另一根床腿，沿着此床腿中的下降管回到蓄热水箱完成自然循环，并由上升管上的调节阀调节水量的大小，以及由可伸缩的棉帘调控上铺供暖板的散热量的大小。
11.进一步，所述自然循环太阳能蓄热供暖的双层水床装置有两种运行模式：
12.1)保温模式：关闭上升管上的调节阀，关闭空气层上的通气门，用下铺床板上的被褥覆盖蓄热水箱的上面和侧面散热面；用上铺的被褥覆盖上铺供暖板的上表面，用保温棉帘包覆其下表面，这时能对蓄热水箱供热，将热量储存在蓄热水箱内；
13.2)供暖模式，打开上升管上的调节阀，关闭空气层上的通风门，揭开覆盖蓄热水箱的上面和侧面散热面的被褥；揭开上铺供暖板的上表面的被褥，收起下表面的棉帘，这时蓄热水箱内的水沿着上升管达到上铺供暖板或者中间供暖板对房间供暖，之后温度降低，利用重力循环作用压力，水流回蓄热水箱，通过调节上升管上的调节阀开度，调节上铺供暖板和中间供暖板的散热量，上铺供暖板的散热量还能通过其下表面的棉帘的收起和展开进行调节。
14.本发明的有益效果是：
15.1.将双层床、蓄热装置与供暖装置融为一体，利用太阳能供暖，达到了既能供暖又能蓄热的效果，提高了太阳能的利用率，节省了常规能源的消耗。
16.2.该装置十分适用于太阳能资源丰富又需要供暖的地区，特别是西藏、西北和华北的乡镇地区和中小城市。
17.3.通气门的开合、上升管上的阀门开度、及可伸缩棉帘一般采用手动调节的方式，也可以编程使其自动控制，实现装置的升温状态和降温状态的改变。
附图说明
18.图1是本发明的装置模型的轴测图；
19.图2是本发明的装置蓄热水箱部分的轴测图；
20.图3是本发明装置上铺换热板原理图；
21.图4是本发明装置中间供暖板原理图。
具体实施方式
22.以下结合附图和实施例对本发明加以详细说明。
23.如图1，2所示，本发明的自然循环太阳能蓄热供暖的双层水床装置，由上铺供暖板1、棉帘2、上升管3、下降管4、中间供暖板5、蓄热水箱6、下铺床板7、空气层8、通气门9、底部保温层10、床腿11、护栏12、进水管13、出水管14、调节阀15组成。蓄热水箱6与下铺床板7之间设有空气层8，空气层8四周带有多个通气门9；上铺供暖板1与蓄热水箱6之间通过上升管3和下降管4相连接，上升管3与下降管4沿着上下铺之间的床腿11敷设，上升管3上装有调节阀15；中间供暖板5通过上升管3与蓄热水箱6相连接；上铺供暖板1下表面设置可伸缩的保温棉帘2；蓄热水箱6底部设有底部保温层10。蓄热水箱6的进出水口通过软管与墙内通有太
阳能热水的预埋管连接。
24.在供暖季节，该装置利用太阳能来加热水源，加热过的水源通过软管送入双层床下部的蓄热水箱6，装置拥有进水管13、出水管14、棉帘2及底部保温层10可以保证水床装置下端水层温度稳定。蓄热水箱6中的热量通过蓄热水箱6顶部的空气层8传递给空气层上部的床板，空气层8的四周设置了通气门9，当空气层8上部的床板温度过高时，可打开通气门9使冷空气进入达到降低床板温度的目的；对双层床的床腿1内部设置上升管3和下降管4连接上铺供暖板1和蓄热水箱6。
25.如图3所示，在热力作用下，蓄热水箱6中的水沿着布置在床腿11中的上升管3进入上铺换热面，换热后进入另一根床腿11，沿着此床腿11中的下降管4回到蓄热水箱6完成自然循环，水量的大小可通过控制布置在上升管3上的调节阀门15进行调节，对上铺供暖板1，其底部设置可伸缩的棉帘2，在流经的热水与上铺供暖板1换热时，将棉帘2完全展开覆盖住上铺供暖板1的底部起到保温的作用，在需要调整上铺供暖板1的温度分布时，可将棉帘2的部分收起以强化收起部分的向下散热达到为上铺供暖板1降温的目的。
26.如图4所示，中间供暖板5通过上升管3与蓄热水箱6相连，蓄热水箱6中的水在热力作用下，沿着上升管3进入中间供暖板5，在完成散热后回到蓄热水箱6完成自然循环，水量可通过上升管3中的调节阀调节，调节阀15安置于上升管3上，可进行手动调节从而达到调整两块散热面温度的目的。蓄热水箱6的进水管和出水管与墙内通有太阳能热水的预埋管连接通过软管实现以卡扣式连接，便于调整床体的位置。
27.本装置中保温层应采用硬度高、无毒无害、价格低廉的材料，在给装置保温的同时应该使整个装置的性价比更高；装置中的蓄热水箱6四周及顶层应该采用波浪纹形状，选用耐高温、保温性能好并且严密性好的材料，不仅可以给装置蓄热还应该保证装置的使用寿命；接入蓄热水箱6的上升管3和下降管4应该钻有小孔，可以使得温控面温度较低的介质通过连接水管上的小孔传递到不同温度层。
28.在本实施例中，通气门9要求严密性良好、便于开启与关闭。蓄热水箱6与外部水源相连的进水管和出水管上均装有阀门，根据装置所需状态调整阀门开度。
29.根据该双层床工况的不同，共有下列几种工作状态：
30.1)保温模式：关闭上升管上的阀门，关闭空气层上的通气门，用下铺床板上的被褥覆盖蓄热水箱的上面和侧面散热面；用上铺的被褥覆盖上铺供暖板的上表面，用保温棉帘包覆其下表面。这时可以对蓄热水箱供热，将热量储存在蓄热水箱内。
31.2)供暖模式，打开上升管上的阀门，关闭空气层上的通风门，揭开覆盖蓄热水箱的上面和侧面散热面的被褥；揭开上铺供暖板的上表面的被褥，收起下表面的棉帘。这时蓄热水箱内的水沿着上升管达到上铺供暖板或者中间供暖板，对房间供暖，之后温度降低，利用系统内的重力循环作用压力，水流回蓄热水箱。可通过调节上升管上的阀门开度，调节上铺供暖板和中间供暖板的散热量。上铺供暖板的散热量还可以通过其下表面的棉帘的收起和展开进行调节。
32.如上所述，便可较好的实现本发明；上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明。