一種相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置制造方法
【專利摘要】一種相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置，包括太陽能集熱器、循環(huán)蠕動泵、相變蓄熱罐、供熱盤管和換熱盤管；太陽能集熱器、循環(huán)蠕動泵和相變蓄熱罐通過連接管相連，形成循環(huán)管路，循環(huán)管路中的內(nèi)部工質(zhì)為微膠囊相變懸浮液；供熱盤管與換熱盤管均置于相變蓄熱罐內(nèi)。該裝置利用相變材料蓄熱，性能穩(wěn)定，占用空間小，無需與傳統(tǒng)蓄熱器一樣進行熱量遷移及多次熱交換即可實現(xiàn)充熱，充熱完成后相變材料將熱量貯存，這種結(jié)構(gòu)避免了常規(guī)加熱水箱體積大、成本高、難以與建筑一體化等缺點；放熱時，由于液態(tài)工質(zhì)與盤管換熱器接觸面積大且微膠囊自身存在微對流，提高了換熱效率，最終可提高出口的熱水水溫。
【專利說明】一種相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用相變材料載熱蓄熱的太陽能集熱與放熱的裝置，屬于太陽能熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，分體式太陽能熱水、采暖系統(tǒng)采用的太陽能集熱器主要采用水或防凍液(主要成分為乙二醇)作為熱媒，將采集的太陽能傳遞給水箱中的水，最終將水箱中的水加熱。在此過程中，需要經(jīng)歷兩次熱交換過程，導致太陽能利用率較低。
[0003]由于太陽能的不均勻性，太陽能集熱器往往需要設(shè)置蓄熱裝置?，F(xiàn)有的大多數(shù)太陽能蓄熱裝置為水箱，屬于顯熱蓄熱，蓄熱能力較低；而且隨著水溫的升高，其散失的熱量也較多；需要的體積一般比較龐大，占用較多的空間且安裝不便，而且重量分布不均，給建筑結(jié)構(gòu)帶來安全隱患。
[0004]為解決上述問題，利用相變材料進行蓄熱，相變蓄熱具有蓄熱密度大、蓄熱體積小、放熱溫度穩(wěn)定等優(yōu)點，因此利用相變材料進行太陽能蓄熱，可以大大減小太陽能蓄熱器的體積，提高供熱的穩(wěn)定性。目前已經(jīng)存在一些利用相變材料儲存太陽熱能的裝置。例如CN1632410公開的《一種復合式相變蓄能太陽能熱水器》，由集熱器和水箱構(gòu)成，相變蓄熱體位于水箱中，通過兩個換熱器與水進行熱交換。這種相變蓄能太陽能熱水器的缺點是含有多次熱交換過程，降低了太陽能轉(zhuǎn)化率。又例如CN2851981公開的《一種太陽能熱水相變儲熱器》，包括一個內(nèi)部充填晶體的相變儲熱器和儲水箱。這種儲熱器仍然保留了傳統(tǒng)太陽能熱水器的水箱，體積較大，減少了相變儲熱器的優(yōu)勢。另外絕大部分的相變儲熱太陽能熱水器一般將相變儲熱材料均勻的封裝在容器內(nèi)，容器再放入蓄熱器內(nèi)，使用過程中水需要與其進行多次熱交換，這種利用方式對太陽能的利用率低，不能充分利用儲熱材料的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有太陽能熱水器存在的儲能不足、換熱效率低等問題，提供一種利用相變材料蓄熱的、性能穩(wěn)定、占用空間小的相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置。
[0006]本發(fā)明的相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置，采取如下技術(shù)方案:
該相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置，包括太陽能集熱器、循環(huán)蠕動泵、相變蓄熱罐、供熱盤管和換熱盤管；太陽能集熱器、循環(huán)蠕動泵和相變蓄熱罐通過連接管相連，形成循環(huán)管路，循環(huán)管路中的內(nèi)部工質(zhì)為微膠囊相變懸浮液；供熱盤管與換熱盤管均置于相變蓄熱罐內(nèi)(與微膠囊相變懸浮液充分接觸)。
[0007]上述相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置，在充熱情況下，由于內(nèi)部介質(zhì)為微膠囊相變懸浮液，通過太陽能集熱器直接吸收太陽能給相變材料充熱，充熱后的相變材料通過循環(huán)蠕動泵流入相變蓄熱罐，實現(xiàn)了集熱、輸熱和蓄熱三位一體的工作模式，減少了中間熱交換的環(huán)節(jié)，提高了太陽能的利用率。同時，在天氣惡劣，太陽能不足時，其它熱源也可通過供熱盤管進入相變蓄熱罐對其進行充熱。放熱情況下，冷水流經(jīng)相變蓄熱罐內(nèi)的換熱盤管與相變懸浮液進行熱交換，由于蓄熱工質(zhì)微膠囊相變懸浮液為液態(tài)，與換熱盤管接觸面積增大，另外微膠囊自身存在微對流，增大了懸浮液與換熱盤管表面的表觀熱導率，提高了換熱效率。
[0008]本發(fā)明利用相變材料蓄熱，性能穩(wěn)定，占用空間小，無需與傳統(tǒng)蓄熱器一樣進行熱量遷移及多次熱交換即可實現(xiàn)充熱，充熱完成后相變材料將熱量貯存，這種結(jié)構(gòu)避免了常規(guī)加熱水箱體積大、成本高、難以與建筑一體化等缺點。放熱時，由于液態(tài)工質(zhì)與盤管換熱器接觸面積大且微膠囊自身存在微對流，提高了換熱效率，最終可提高出口的熱水水溫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖是本發(fā)明相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]其中:1、太陽能集熱器，2、相變蓄熱罐，3、循環(huán)蠕動泵，4、連接管，5、工質(zhì)排放閥，6、工質(zhì)灌注管，7、橡膠接頭，8、止回閥，9、膨脹罐，10、安全閥，11、壓力表(或壓力傳感器)，12、溫度計(或溫度傳感器)，13、供熱盤管，14、熱媒進管，15、熱媒出管，16、換熱盤管，17、熱水管，18、冷水管，19、排污閥，20、自動排氣閥。
【具體實施方式】
[0011]如附圖所示，本發(fā)明的相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置，主要包括太陽能集熱器
1、循環(huán)蠕動泵3，相變蓄熱罐2、供熱盤管13和換熱盤管16。太陽能集熱器1、循環(huán)蠕動泵3和相變蓄熱罐2通過各段連接管4串聯(lián)相連，形成循環(huán)管路，循環(huán)管路中的工質(zhì)為微膠囊相變懸浮液。微膠囊相變懸浮液是一種潛熱型功能熱流體，具有較高儲熱密度，可在恒定溫度區(qū)間內(nèi)進行儲放熱，同時由于相變潛熱使得有效比熱容增大以及微對流導致有效導熱系數(shù)提高。一般由包裹有相變材料的微型膠囊和水(或乙二醇等防凍液)構(gòu)成，所述相變材料的相變溫度為55°C _65°C。太陽能集熱器I選用平板式或真空管式均可，可以采用多組串聯(lián)的形式。太陽能集熱器I與循環(huán)蠕動泵3之間的連接管上連接有工質(zhì)排放閥5，以控制排出循環(huán)管路中的工質(zhì)。循環(huán)蠕動泵3與相變蓄熱罐2之間的連接管上連接有工質(zhì)灌注管6和膨脹罐9，工質(zhì)灌注管6上設(shè)置有止回閥，膨脹罐9起到穩(wěn)壓及部分儲存介質(zhì)的作用，用于緩沖系統(tǒng)中壓力波動，在熱力系統(tǒng)中主要是用來吸收工作介質(zhì)因溫度變化增加的那部分體積，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，從而保證了系統(tǒng)的正常運行及不受壓力的破壞。循環(huán)蠕動泵3的進出口均通過可曲撓的橡膠接頭7與連接管連接，并且兩端均設(shè)置壓力表(或壓力傳感器)
II。相變蓄熱罐2上設(shè)置有安全閥10、壓力表(或壓力傳感器)11和溫度計(或溫度傳感器)12，太陽能集熱器I和相變蓄熱罐2的連接管上設(shè)置有安全閥、壓力表(或壓力傳感器)、溫度計(或溫度傳感器)和自動排氣閥20。循環(huán)蠕動泵3與相變蓄熱罐2之間的連接管上設(shè)置有止回閥8。相變蓄熱罐2的底部設(shè)置有排污閥19。
[0012]供熱盤管13與換熱盤管16均置于相變蓄熱罐2內(nèi)，與微膠囊相變懸浮液充分接觸。供熱盤管13的兩端伸出相變蓄熱罐2，一端與熱媒進管14連接，一端與熱媒出管15連接。太陽能以外的其它熱媒可以進入供熱盤管13內(nèi)，與相變蓄熱罐2內(nèi)的工質(zhì)實現(xiàn)熱交換。換熱盤管16的兩端也伸出相變蓄熱罐2，一端與熱水管17連接，一端與冷水管18連接，將冷水加熱后由熱水管17排出。
[0013]上述裝置，通過太陽能集熱器I直接吸收太陽能為循環(huán)流動的微膠囊相變懸浮液充熱，其它熱源可以通過供熱盤管13輔助充熱，實現(xiàn)了集熱、輸熱、蓄熱三位一體的工作模式，減少了中間熱交換的環(huán)節(jié)，提高了太陽能的利用率。放熱情況下，冷水流經(jīng)相變蓄熱罐內(nèi)的換熱盤管16與相變懸浮液進行熱交換，由于蓄熱工質(zhì)懸浮液為液態(tài)，與盤管換熱器接觸面積增大，另外微膠囊自身存在微對流，增大了懸浮液與盤管表面的表觀熱導率，提高了換熱效率，最終可 提1?出口的熱水水溫。
【權(quán)利要求】
1.一種相變蓄熱型太陽能集熱放熱裝置，包括太陽能集熱器、循環(huán)蠕動泵、相變蓄熱罐、供熱盤管和換熱盤管；其特征是:太陽能集熱器、循環(huán)蠕動泵和相變蓄熱罐通過連接管相連，形成循環(huán)管路，循環(huán)管路中的內(nèi)部工質(zhì)為微膠囊相變懸浮液；供熱盤管與換熱盤管均置于相變蓄熱罐內(nèi)。
【文檔編號】F24J2/34GK103759437SQ201410044862
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月7日
【發(fā)明者】房文博, 崔琰 申請人:山東建筑大學