设计出了高效相变蓄热供暖系统。通过太阳能集热器在白天收集热量，并将其储存用于供暖使用。 系统采用一定比例的石蜡—膨胀石墨作为蓄热材料，其具与供暖相适应的相变温度，较高的导热系数， 性质稳定，设计的石蜡—膨胀石墨蓄热罐通过内埋的  U 型翅片管实现与太阳能热蒸汽换热和用户供暖用水间的换热。装置节能环保，成本低廉，结构简单，应用场合广泛。

本实用新型涉及一种高寒地区太阳能建筑地基蓄能供暖系统，利用建筑地基储存太阳能，主要包括太阳能集热器、暖风机、蓄/放热盘管、保温地基蓄热层、土壤测温探头、温控器、膨胀水箱。供暖初期太阳能集热器提前向地基蓄热，晴天根据需要通过暖风机向室内供暖或通过蓄/放热盘管储存备用；阴雨天及夜晚地基释放蓄热向房间供暖；极端寒冷夜晚微开防冻回路阀门，防止集热管路冻裂。土壤测温探头与温控器连锁，可防止地基过度蓄热。地基通过传热能力较强的地面、基柱、墙体及楼板向房间散热，围护结构内表面温度高，热环境更舒适。本实用新型巧妙利用建筑地基蓄热性能，克服太阳能不稳定性及间歇性的缺点，解决常规能源缺乏、太阳能资源丰富的高寒地区供暖需求。

技术成熟度：技术突破 本成套设备，以电供暖的各个电暖气为控制对象，以建筑内不同房间不同区域的取暖温度为控制参数，自下而上，组成了由单片机现场控制器（控制室单独使用PLC控制器）、PLC中间层算法控制器、工控机为上位机构成监控界面的DCS控制系统，从而实现分散控制集中管理的控制系统。此系统的目的在于替换传统水暖系统，利用合理科学的软件算法，实现节能、环保、减排的效果。设备兼具教学、实验、科研及实用的功能。 成果技术特点：本套装置由四个单片机组成现场控制器，一个PLC组成的控制室控制器，与中间层面的S7-300PLC控制系统，以及顶层监控层的工控机装置，统一安装到了一个整体的平台上。此平台便于实地集中实验、研究，也有利于集中编程与项目演示。 图1 设备实物图 图2 为智能控制系统电脑操作界面

电能供暖具有便捷性、安全性和低碳性等特点，电能供暖设备具有广阔的市场空间。本发明可在不工作时将进行折叠收起，以显著节省供暖装置的占用空间；本发明能够实现模块化组装，设备检修和更换非常方便；本发明携带方便，可用于室内外多种场合。

相变储能材料技术是近年来蓄能领域和新材料领域新兴的研究热点，该 技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值。相变储能技术在建筑 中有着广泛的应用，对于太阳能供热系统，由于太阳能具有间断性与能量密 度低的特点，不能连续稳定的提供热量，限制了太阳能的大面积使用，为了 蓄存不稳定的太阳能，常以蓄热水箱为蓄热设备，水为蓄热介质来维持系统 稳定运行，从而使得蓄热水箱需要放置在一个特定的房间中，占用了宝贵的 建筑面积。本成果所涉及的模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统，其通过 采用设置多个独立腔体的技术能同时实现蓄热和末端供热的目的，同时，在 达到同样存储热量的情况下能减少传统蓄热水箱体积，还能增大蓄热水箱运 行时长，减少辅助能源设备能耗；水箱中所用相变材料相变潜热大，在相变 温度附近蓄放热温度稳定，采用封装成板片形式的技术放置于普通蓄热水箱 中，将时间和空间上分布不均不稳定的太阳能转化成稳定的热能储存在相变材 料中，可以有效增大太阳能能源利用率。 太阳能通风烟囱(Solar Chimney, SC)作为世界上最丰富、最具发展潜力 的能源资源一太阳能的被动利用技术之一，因其具有降低建筑通风与空调能耗、 改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中， 是生态与节能建筑研究中的一个热点。但是传统太阳能烟囱一直存在着蓄热 能力差、工作不稳定的缺点，在没有太阳辐射的时段无法运行。本团队成果 创新点在于将相变材料与传统太阳能烟囱相耦合，相变材料是替代传统蓄热 介质的最佳选项，与显热蓄能相比，相变蓄热是种潜热蓄能模式，具有蓄能 密度高，体积小，温度变化小，相变温度选择范围宽，易于控制等优点。相 变材料耦合太阳能烟囱可以有效提高烟囱本身的蓄热能力，将多余的太阳能 贮存起来，在没有太阳辐射时使用，从而有效延长了太阳能烟囱的工作时间。 市场及经济效益分析： 在自然通风领域，目前节能设计中由于太阳能等可再生能源在时间和强 度等方面的间歇性和不稳定性，导致当前面临最大的挑战就是满足建筑的热 舒适性，传统太阳能烟囱利用普通围护结构或金属板作为蓄热介质，蓄热方 式是显热蓄热，墙体表面温度是随着太阳辐射强度的变化而变化的，墙体温 度的变化极容易引起通风量变化或人体热不舒适感。另外，烟囱蓄热墙的蓄 热能力差，在多云天气或夜间，太阳能烟囱工作效能很差或不能工作，这极 大地限制了太阳能烟囱的实际应用。同时，相比于市场常见的机械通风技术, 其能达到良好的通风效果，但是需要复杂的通风设备和动力设备，结构复杂， 而以相变太阳能烟囱为代表的自然通风技术低能耗，结构简单，仅需经过合 理布置房间的门窗位置即可形成有组织的自然风，尤其在过度季节和气候温和 地区具有广阔的应用前景。团队介绍： 本研究团队拥有一批由教授、副教授、青年教师、博士和硕士组成的高 层次科研人员及先进的科研设备，在相变传热理论和数值模拟分析等方面均 具有扎实的基础，人员组成结构合理，团队成员大都有丰富的现场实测经验 及实验室研究的工作经历。研究团队的主要研究人员卢军教授主持完成了国 家自然科学基金项目“山地城镇室外热环境预测与评价”，作为专题负责人完 成了国家科技攻关项目“长江流域住宅节能理论与策略研究"，主研完成了国 家十一五科技支撑计划子课题“城镇热岛效应机理和模拟技术研究”以及数 十项建筑可再生能源利用科研课题和工程方案的可行性研究，具有坚实的理 论基础和丰富的实验工作经验，目前正在主持完成国家自然科学基金项目“高 海拔寒冷地区室内热环境质量及调控机理研究"的研究工作。卢军教授在相 变材料在建筑领域应用研究方面有较多的工作积累，尤其是相变蓄能水箱与被 动式自然通风技术等方面取得了丰富成果，发表多篇学术论文，为团队发展提供 相关研究建议和指导。

成果简介将微热管阵列式平板热管技术应用于供暖散热器，从根本上解决了传统供暖铸铁散热器和当前流行的钢制及铜铝复合型供暖散热器的金属热情度低、耐腐蚀性差等技术瓶颈，提高供暖散热器的热效率，降低消费者的日常使用成本，同时进一步改善产品的使用性能。这种外形更加小巧精致、集热效率特别好的新型产品可以让消费者自行选择安放空间，实现一定程度的个性化。全新微热管阵列式平板技术将是新型高效供暖散热器发展的核心，在中国目前的整合产品，销售、服务的大背景下，可以预期，新型供

正在申请专利，已加工出二台样品锅炉。

无水蓄热电热水器热水出水量大、体积小（只相当于目前同容量热水器体积的1/3~1/5）；安装方便（挂壁、落地、室外均可）；使用方便安全（微电脑自动控制、漏电保护、过电流保护等）；蓄热效率高于95%；额定出水温度下的放热效率达90-95%；水量无级调节，按需加热，做到最大限度的节能；水垢自清除；无污染、无腐蚀；水电完全隔离。 该项目的其技术热点包括： 高效蓄热技术 采用多种潜热高、显热大的蓄热材料，按照一定的比例配用，使之能够用最小的体积积蓄最多的热能。同时蓄热方式采用中心加热、外围取热，保证蓄热效率最高。 高效热交换技术  将水与电完全隔离，加热时保持机内无水，利用水与蓄热材料交换热量，不但安全而且换热效率高。 自动除垢技术 随时自动清除水垢，保证热水器长期使用不结垢。 汽—水混合技术 汽—水混合过程噪声大、不稳定是广泛存在的世界性难题，该技术解决了这一问题，热水器使用过程中平稳、无噪音、控制灵活。 最大限度的节能 可无级调节加热水量，用多少水，加多少热，不必象目前常规热水器那样，不论用水多少，必须全部加热所储存的水量。