一种太阳能热水盘管昼夜两用暖床的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑室内采暖设备领域，具体涉及一种太阳能热水盘管加热的昼夜两 用床。
【背景技术】
[0002] 随着城镇化的快速发展和人们对室内卫生条件要求的提高，在我国多数村镇和城 市单户独立住宅中，传统火炕及太阳能辅热火炕的采暖方式逐渐显露出诸多的不适应性。 炕体形式方面，火炕堆砌复杂，占用空间大;燃料来源方面，薪柴、秸杆等燃料仅适用于农村 地区，随着城市化发展，对于更多的城镇单户住宅，燃料则多采用煤炭等化石燃料，缺乏建 筑节能效果;供热调节方面，炕面的供热调节需要费时费力的人员操作，且热惯性大，很难 实现个性化和快速的温度调节;供热效果方面，炕体散热表面常存在温度分布的不均匀现 象，局部过热或过冷对人体健康和热舒适带来了诸多问题。
[0003] 综上所述，如何在寒冷季节提高室内昼间环境温度，并提高夜间睡眠的热舒适度， 充分利用太阳的光热资源，对我国居住建筑的节能、环保具有积极推动作用，也是本领域研 究人员共同关注的热点。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种由太阳能热水盘 管供热的昼夜两用暖床，白天床体向室内环境散热，相当于一台散热器，提高室内环境温 度;夜间优化床面温度的分布，满足睡眠状态下人体对热环境的舒适性要求。
[0005] 为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种太阳能热水盘管昼夜两用暖床，包括床体，床体包括支架以及设置在支架上 的、有底面但无顶面的围箱，在围箱上部架设有床面板；
[0007] 所述的围箱内部设置有一排以上的热水盘管；热水盘管与太阳能热水器构成回 路;散热管包括多根平行设置的散热管，相邻的散热管的端部由弧形管贯连，使每相邻的三 根散热管均构成S形结构;热水盘管分为疏部和密部，密部中散热管的间距小于密部中散热 管的间距;使用者躺在床面板上后，密部对应使用者小腿以下的部分，疏部对应使用者小腿 以上的部分；
[0008] 所述的围箱的侧面上对称设置有出风口，出风口的一侧安装有贯流风机;在与围 箱侧面相邻且远离出风口的围箱端面上设置有进风口。
[0009] 进一步地，所述的床面板包括框架，在框架中间隔设置有多条平行的支撑杆。
[0010] 进一步地，所述的疏部中散热管的间距为〇. 18m，密部中散热管的间距为0.09m。
[0011] 进一步地，所述的围箱的底面上沿围箱的长度方向设置有多排支板，每一排支板 中有两个支板，在每一个支板顶部均开设有圆弧状凹槽;所述的热水盘管在围箱中平行设 置两排，其中一排热水盘管中的散热管穿过支板设置，另一排热水盘管中的散热管支撑在 支板顶部的凹槽上。
[0012] 进一步地，所述的出风口的设置参数满足以下公式：
[0013] Qhl - CpP〇utU〇utA (tout-ta)
[0014] 式中，(^、0。叶、11。此丄此^丄分别为出风口外部空气的定压比热、密度、出口流速、 出口温度、通风孔面积及室内温度;Qhl为房间热负荷。
[0015] 进一步地，所述的出风口的温度t?t与出风口的体积流量qv满足以下公式：
[0016]
[0017] 上式中，Cp、Pcmt、tj别为出风口（3)外部空气的定压比热、密度以及室内温度;通 过上述公式，根据需要的出风口空气温度，可设置需要的贯流风机流量。
[0018] 进一步地，所述的热水盘管采用交联聚乙烯管PEX，其密度为940kg/m3,热膨胀系 数为0.20nW(m · K)，导热系数为0.46WAm2 · K);床面板采用厚18mm松木板，其密度为 377kg/m3,导热系数为0.11W/(m2 · K)，比热容为 1930J/(kg · K)。
[0019] 进一步地，所述的热水盘管的管径为16~20_。
[0020] 进一步地，所述的贯流风机的出气口与出风口之间的距离为20~80mm。
[0021 ]进一步地，所述的围箱内的底面上铺设有厚度为20mm的聚苯乙稀绝热材料层。
[0022] 进一步地，所述的进风口和出风口上均安装有百叶窗。
[0023] 本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
[0024] 1.床侧边框设置的可调百叶通风口，实现了床箱体内热空气与室内空气的对流换 热，可明显改善白天室内的热环境；
[0025] 2.床箱内部设置的贯流风机，低噪、温和地向室内提供流速可调控的送风气流，增 强了进出风口气流的对流换热效果；
[0026] 3.双层热水盘管铺设形式，可根据用户热需求，选择单层或双层开启模式，使本昼 夜两用床达到最佳温度调节效果，灵活度高，节能环保；
[0027] 4.热水盘管在偏床尾部分的铺设密度大于床头部分，满足人体睡眠热舒适需求及 血液循环健康要求；
[0028] 5 .构造简易、可操作性强、适用性广泛，不仅可满足农村居舍供暖需求，亦可供城 镇居住建筑全天取暖所用。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明整体结构分解示意图；
[0030] 图2为本发明的侧视图；
[0031] 图3为昼间床体供暖室内空气温度场数值图（水平横截面）；
[0032] 图4为昼间床体供暖室内空气温度场数值图（垂直纵截面）；
[0033] 图5为昼间暖床运行时室内热环境的时间响应图；
[0034]图6为夜间运行被褥微环境温度瞬态变化图（管径为16mm，图6-a为供水温度30°C、 图6-b为供水温度35°C、图6-c为供水温度40°C时床垫表面平均温度）；
[0035]图7为夜间运行被褥微环境温度瞬态变化图（管径为20mm，图7-a为供水温度30°C、 图7-b为供水温度35°C、图7-c为供水温度40°C床垫表面平均温度）；
[0036]图8所示为被褥微环境温度改善对比图（图8-a为管径16_，图8-b为管径20mm); [0037]图中各标号表不：1 一床面板，101 -支撑杆，102-框架，2-热水盘管，201 -散热 管，202-弧形管，3 -出风口，4 一围箱，5-进风口，6-支板，7-绝热材料层，8-底面，9 一 贯流风机。
【具体实施方式】
[0038] 遵从上述技术方案，如图1所示，一种太阳能热水盘管2昼夜两用暖床，包括床体， 床体包括支架以及设置在支架上的、有底面8但无顶面的围箱4,在围箱4上部架设有床面板 1;
[0039] 所述的围箱4内部设置有一排以上的热水盘管2;热水盘管2与太阳能热水器构成 回路;散热管201包括多根平行设置的散热管201，相邻的散热管201的端部由弧形管202贯 连，使每相邻的三根散热管201均构成S形结构;热水盘管2分为疏部和密部，密部中散热管 201的间距小于密部中散热管201的间距;使用者躺在床面板1上后，密部对应使用者小腿以 下的部分，疏部对应使用者小腿以上的部分；
[0040] 所述的围箱4的侧面上对称设置有出风口 3,出风口3的一侧安装有贯流风机9;在 与围箱4侧面相邻且远离出风口 3的围箱4端面上设置有进风口 5。
[0041] 本方案的床体结构主要包括一个围箱4,在本实施例中围箱4采用矩形结构，其有 底面8,但无顶面，在顶面上架设有床面板1;床面板1上方可根据用户需求铺设丝绵等各式 床垫及被褥。床面板1包括框架102,在框架102中间隔设置有多条平行的支撑杆101;即床面 板1为排骨架的结构，其较佳的一个尺寸为长2.1m，宽0.9m，厚30mm。通过这种床面板1结构 的设置，可以使围箱4中热水盘管2散发出的热量穿过床面板1，到达被褥层。而为了防止热 量从围箱4底部散失，围箱4内的底面8上铺设有厚度为20mm的聚苯乙烯绝热材料层7。
[0042] 本方案中的热量主要来自于围箱4内部设置的热水盘管2。热水盘管2与太阳能热 水器构成回路，使太阳能热水器中的水可以循环经过热水盘管2,利用热水散发的热量提供 给暖床。为了便于控制，在热水盘管2上设置有阀门。
[0043]热水盘管2的结构如图1所示，其由多根平行设置的散热管201组成的，以左中右三 根散热管201为例，左边散热管201的下端连接中间散热管201的下端，中间散热管201的上 端连接右边散热管201的上端，即使得左中右三根散热管201构成了 S形结构；散热管201的 端部由弧形管202连接。这种设置方式能使散热管201中的热量更加均匀地释放。
[0044] 当使用者躺在床面上方以后，由于人体自然状态不同部位的热量散失不同，小腿 以下，包括脚部位于人体循环末端，因此更容易发冷，需要更多的热量供给。为此本方案的 热水盘管2分为疏部和密部，经发明人试验验证，疏部中散热管201的间距为0.18m，密部中 散热管201的间距为0.09m时，效果最佳。在人体躺卧姿势下，身体的上部、中部位于疏部的 上方，而下部(小腿以下)位于密部以上;密部的散热管201更加密集，散发的热量更多，符合 人体的实际需求。
[0045] 更具体的一种设置方式是：
[0046] 围箱4的底面8上沿围箱4的长度方向设置有多排支板6,每一排支板6中有两个支 板6，在每一个支板6顶部均开设有圆弧状凹槽;所述的热水盘管2在围箱4中平行设置两排， 其中一排热水盘管2中的散热管201穿过支板6设置，另一排热水盘管2中的散热管201支撑 在支板6顶部的凹槽上。
[0047]考虑到经济和实用性，在本方案中热水盘管2设置了两排，其中上面一排主要用于 供给床上的热量，而下面的一排热水盘管2主要用于向周围环境散发热量。
[0048]昼间使用时，将两层的热水盘管2上的阀门均打开，围箱4侧边的进风口 5、出风口 3 均开启，贯流风机9开启。围箱4内的空气被热水盘管2加热，受热空气在贯流风机9作用下， 向室内温和、稳定地排出低速气流，并在浮升力作用下向上运动;室内较冷空气经床体尾侧 进风口 5流入围箱4内部。至此往复循环，室内空气实现全面对流换热。该热气流向室内的供 热量可以满足昼间人体对室内热环境的需求。风口和出风口 3上均安装有百叶窗，用于控制 通风口启闭和风向；贯流风机9为床箱内部热空气与室内较冷空气的热质交换提供驱动力。 贯流风机9排气口距离通风孔20~80mm，实现对通风口气流的流速控制，强化空气对流换 热。
[0049] 夜间使用时，太阳能低温热水通入热水盘管2中，经过床面板1及床垫的热传导，