一种基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床

摘要

本发明公开了一种基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床，包括床体，床体包括床面板、床支架、床侧板、床底板、导流侧板和隔板，隔板上设有隔板缝和下出风口，床面板放置在床支架上，床支架被隔板分为上下两个腔，上下两个腔通过隔板上的隔板缝相连通；其中，上空腔的隔板上方安装盘管架，盘管架上固定有和太阳能热源相连接的盘管床面板上留有凹槽，床面板放置在床支架上后，床面板上的凹槽与导流侧板以及隔板上的下出风口形成上腔与室内相通的上出风口；下腔内设有风机，在床体一侧的床侧板上留有与风机相连通的风机口，风机的电源取自地插。在以太阳能为热源的前提下，考虑人体在昼夜的不同热需求，调节灵活、使用方便、可较大限度地节约能源。

说明书

技术领域

本发明属于采暖技术领域，涉及到太阳能采暖解决人体昼夜差异化采 暖热需求问题，特别涉及一种基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床。

背景技术

能源是人类赖以生存的重要物质，化石能源的使用使得我们生存的环境 不断恶化，新能源的开发和使用成为各国都十分重视的话题。太阳能在众多 的新能源中有较明显的优势，我国在太阳能供热水和采暖方面发展迅速，其 节能效果明显。

传统的供暖大多伴随着高能耗、低舒适的特点。传统的散热器采暖、地 板辐射采暖为连续的、全面的采暖方式，这种采暖方式往往在一定时间段内 造成室内过热，使人开窗降温，造成采暖能耗浪费。研究者们提出了一些新 型的采暖方式，如间歇采暖、低温采暖、局部采暖等。低温热水地板辐射供 暖系统，在间歇运行情况下，通过合理的调节控制，可使系统在不影响房间 热舒适的情况下节约供热能耗；针对节能住宅，散热器采暖系统在低温运行 时可以节能降耗，提高室内舒适性；局部采暖时，建筑各采暖房间热负荷高 于全面采暖时相同房间的热负荷，但采暖季总负荷低于全面采暖建筑。这些 新型采暖方式通过合理的措施，在一定程度上能实现能源节约。然而这些采 暖方式并未考虑到昼夜人体热需求的差异，调节的灵活性较差。

在节能已成为趋势的背景下，如何在采暖中满足人体热舒适的情况下， 最大限度地节约能源变得尤为重要。

发明内容

为了最大限度地节约能源，以太阳能为热源的前提下，考虑昼夜人体的 不同热需求，本发明在的目的在于，提出一种新型的基于昼夜差异热需求的 太阳能采暖床，该太阳能采暖床能够兼顾局部采暖和全面采暖，而且调节灵 活、使用方便。

为实现上述任务，本发明所采用如下的技术解决方案：

一种基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床，包括床体，其特征在于：

所述的床体包括床面板、床支架、床侧板、床底板、导流侧板和隔板， 隔板上设有隔板缝和下出风口，床面板放置在床支架上，床支架被隔板分 为上下两个腔，上下两个腔通过隔板上的隔板缝相连通；其中，上空腔的 隔板上方安装盘管架，盘管架上固定有和太阳能热源相连接的盘管床面板 上留有凹槽，床面板放置在床支架上后，床面板上的凹槽与导流侧板以及 隔板上的下出风口形成上腔与室内相通的上出风口；

下腔内设有风机，在床体一侧的床侧板上留有与风机相连通的风机口， 风机的电源取自地插。

采用本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床，在白天，下风口 开启，上风口关闭，室内的空气经下空腔均压后吹入上空腔，经盘管加热 后吹入室内，保证室内热舒适环境；在晚上，上风口开启，下风口关闭， 暖风经上风口吹向被子，保证被子被暖风包围，满足人体热舒适环境。

根据本发明，所述的风机为低噪音风机，可进行无极调节，电源来自 地插。

所述的隔板下粘贴20mm的保温材料。

所述的上出风口由短棍支撑开启，下出风口的启闭由插销控制。

所述的盘管距离床侧板的间距为100mm。

所述的上出风口上有上风口档板，下出风口有下出风口挡板。

本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床，带来的技术效果是：

首先，利用清洁能源太阳能，缓减了环境恶化与能源短缺的危机。其 次，将局部采暖和全面采暖结合起来，白天，通过风机将室内气流与盘管 换热后再送入室内，保证整个室内处于舒适环境中，夜晚，只对被面加热， 保证人体在舒适的睡眠环境中。这样在夜晚避免了加热整个房间而节约了 采暖能耗。

附图说明

图1为本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床整体结构示意 图；

图2为本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床横向截面示意 图；

图3为昼间出风口的大样图；

图4为盘管固定的示意图；

图5为风机固定示意图。

图6是昼间房间内温度分布图，其中，(a)图是房间z＝1.2m平面的温 度分布图，(b)图是房间y＝1.5m平面的温度分布图；

图7是夜间房间内温度分布图，其中，(a)图是被面温度分布图，(b) 图是房间z＝0.6m平面的温度分布图，(c)图是房间y＝1.5m平面的温度分 布图。

图中标号分别表示：1、床面板，2、床支架，3、床侧板，4、风机口， 5、床底板，6、导流侧板，7、隔板缝，8、隔板，9、盘管架，10、下出风 口，11、盘管、12、凹槽，13、下出风口挡板，14上出风口档板，15、布 料，16、盘管固定件，17、螺钉，18、风机固定件，19、风机，20、橡胶 垫，21、垫板。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

申请人的设计思想是，在床体下方安装一个低噪无极变风量风机，用隔 板将床体分为上下两腔，风机开启，向下腔吹风，均压后气流被吹向上腔， 上腔内的与太阳能热源相连接的盘管与吹来的气流换热后经出风口进入室 内。昼间风机风量调大，开启下出风口，暖风吹向室内，加热室内空气；夜 间风机风量调小，开启上出风口，暖风吹向被面周围，加热被面温度。

参见图1，本实施例给出一种基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床的 具体结构，包括床体，该床体包括床面板1、床支架2、床侧板3、床底板 5、导流侧板6和隔板8，隔板8上设有隔板缝7和下出风口10，床面板1 放置在床支架2上，床支架2被隔板8分为上下两个腔，上下两个腔通过 隔板8上的隔板缝7相连通；其中，上空腔的隔板8上方安装盘管架9， 盘管架9上固定有和太阳能热源相连接的盘管11，床面板1上留有凹槽12， 床面板1放置在床支架2上后，床面板1上的凹槽12与导流侧板6以及隔 板8上的下出风口10形成上腔与室内相通的上出风口；

下腔内设有风机19，在床体一侧的床侧板3上留有与风机19连通的 风机口4，风机19的电源取自地插。

本实施例中，所述的风机19为低噪音风机，可进行无极调节，电源来 自地插。

所述的盘管11距离床侧板间距为100mm。

所述的隔板8下表面粘贴20mm的保温材料。

所述的上出风口由短棍支撑开启，下出风口10的启闭由插销控制。

所述的上出风口上有上风口档板14。下出风口10有下出风口挡板13。

参见图2，图2给出了基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床的上下出 风口的位置。

所述的凹槽12上方的一侧加装有开口盖子，该开口盖子为3mm的三 合板，三合板用橡胶皮封边，开口盖用合页连接，合页均嵌在三合板上， 减小缝隙。

参见图3，上风口档板14是由2个长度不等的三合板组成，两块三合 板由布料15连接，由合页固定，短的三合板固定在床面板1上，长的三合 板固定在床支架2上，在床面板1上设有凹槽12，可使上出风口档板14 嵌在床面板1上，上出风口档板14的开启是由支棍支撑，开启角度为30-45 度。

参见图4，盘管11由盘管固定件16固定在盘管架9上，由螺钉17固 定牢固。

参见图5，风机18由风机固定件19固定在垫板21上，风机22和垫 板21之间还有一层橡胶垫20，垫板21固定在床底板5上。

以下通过具体实例对本发明做进一步的说明。

本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床，主要针对的是节能型 的住宅建筑设计。在白天，下出风口开启，风机调至昼间模式，气流在风 机的驱动下经隔板缝进入上腔，和盘管换热后吹入室内，维持室内温度在 18℃左右；而在晚上，上出风口开启，风机调至夜间模式，只使得被面温 度保持18℃左右，提供一种舒适的睡眠环境。

本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖床，床体的木材使用红松 木，密度ρ为377kg/m³，导热系数K为0.11W/(m2·K)，比热容c为 1930J/(kg·K)。与太阳能热源相连接的盘管11使用的是交联聚乙烯管PEX， 密度ρ为940kg/m³，热膨胀系数为0.20mm/(m·K)，导热系数K为 0.46W/(m²·K)。

利用Fluent软件对昼夜工况进行模拟分析，将该基于昼夜差异热需求 的太阳能采暖床放置在一个尺寸为4m×3m×3m的房间中，昼间开启下出风 口，夜间人体平躺在床上，开启上出风口。模拟结果见图6和图7。

由图6可知，昼间房间内的大部分温度处于17.5℃，靠近床出口处温 度更高一些。此外，昼间室内大部分空间的温度梯度较小，只有在靠近墙 壁处有较大的温度梯度，因此本发明的基于昼夜差异热需求的太阳能采暖 床，能够满足人体在昼间的热舒适需求。

由图7可知，夜间被面温度能够达到人体舒适睡眠的室内温度，平均 温度约为17.5℃，且被面温度梯度较小，而房间内的大部分空间温度在14℃ 以下，且在室内空间与床接触的地方温度梯度较大，说明本发明的基于昼 夜差异热需求的太阳能采暖床的设计能够使得达到夜间想要的结果。

此外，该组工况昼间盘管11平均水温为53℃，夜间盘管11平均水温 为45℃，具有可调的空间，用户可以根据冷热喜好而设定合适的温度。