[實用新型]一種相變儲熱裝置以及太陽能加熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220547210.9
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN202973605U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙亮;方向晨;王剛;四
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: F24J2/34
• 分類號: F24J2/34;F24J2/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

???本實用新型涉及一種相變儲熱裝置以及太陽能加熱系統(tǒng)。具體地說，一種含有相變儲能材料的蓄熱裝置以及利用太陽能加熱的工作系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著生活水平的不斷提高，太陽能熱利用是新能源和可再生能源中商業(yè)化程度最高、應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一，它的利用所帶來的節(jié)能和環(huán)保效益是巨大的。以往的太陽能熱水器配套的水箱是用水作為蓄熱介質(zhì)，其蓄熱能量密度小，導致水箱的體積和重量較大。

Badran等(Energy?Conver.?and?Manage.，?1998，?39:105-111)對利用太陽能加熱燃料油進行了研究，將燃料油加熱到50℃，并在該溫度下儲存。但是，在Badran等設(shè)計的工作系統(tǒng)中使用儲熱材料的顯熱，即利用儲熱水箱溫度變化的顯熱來存儲熱量；該方式在實際應(yīng)用過程中存在造價高、儲熱材料占地面積大、蓄熱溫差大等不足。

要更好地利用太陽能，必須解決太陽能的間隙性和不可靠性問題，而在太陽能利用系統(tǒng)中設(shè)置儲熱裝置是解決上述問題最有效的方法之一。在日照充分時用儲熱材料儲存多余的能量，在無日照或日照不足時用儲存的能量為介質(zhì)加熱，可解決太陽能的間斷性和不可控性問題，能更有效地利用太陽能。所述的儲熱材料主要是相變儲能材料。相變儲能材料(PCM)作為一種新興的功能材料，其工作原理是：利用材料的相變過程，吸收（或釋放）相變潛熱，來實現(xiàn)對環(huán)境中能量的吸收（或釋放），進而可以儲熱或制冷，從而實現(xiàn)儲能的目標。相變儲能屬于潛熱儲能的一種，與顯熱儲能相比具有儲能密度高、儲能（或釋能）過程近似等溫、過程易控等特點，非常適于解決能量供給與需求失衡及其在空間、時間上不匹配的矛盾。目前，利用太陽能集熱與相變物質(zhì)儲熱相結(jié)合的技術(shù)得到廣泛的研究和應(yīng)用。

CN201875982U公開了一種雙盤管太陽能承壓水箱。該太陽能承壓水箱的結(jié)構(gòu)為：第一換熱器和第二換熱器置于內(nèi)膽內(nèi)，外桶與內(nèi)膽之間設(shè)有保溫層，內(nèi)膽充滿相變物質(zhì)，膨脹罐安裝在水箱的中部，通過小管接通內(nèi)膽。內(nèi)膽中直接添加相變物質(zhì)，容易受到相變物質(zhì)腐蝕，而且相變物質(zhì)在吸熱-放熱過程中存在體積膨脹，會縮短整個系統(tǒng)的使用壽命。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種蓄熱量高、相變材料對換熱器無腐蝕、供熱方式靈活的相變儲熱裝置，以及利用該相變儲熱裝置的太陽能加熱系統(tǒng)。

本實用新型的相變儲熱裝置，包括殼體、蛇形盤管換熱器、輸入熱換熱管路、儲熱容器、保溫材料，殼體的外壁與內(nèi)壁之間設(shè)有保溫材料，其中蛇形盤管換熱器置于殼體中，其進口與出口通過殼體，儲熱容器放置在蛇形盤管換熱器上，儲熱容器中填裝相變儲能材料。

?本實用新型的太陽能加熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、相變儲熱裝置、熱水泵、循環(huán)水泵，其中太陽能集熱器與相變儲熱裝置之間連接有熱水泵和循環(huán)水泵，相變儲熱裝置采用本實用新型的相變儲熱裝置，即相變儲熱裝置包括殼體、蛇形盤管換熱器、水換熱管路、儲熱容器、保溫材料，殼體的外壁與內(nèi)壁之間設(shè)有保溫材料，其中蛇形盤管換熱器置于殼體中，其進口與出口通過殼體，儲熱容器放置在蛇形盤管換熱器上，儲熱容器中填裝相變儲能材料。

本實用新型中，儲熱容器是密封的，固定安裝在蛇形盤管換熱器上，防止相變儲能材料泄漏。根據(jù)蛇形盤管換熱器的排布，設(shè)置多個儲熱容器，最好均勻分布在蛇形盤管換熱器上，這樣不但換熱效果好，而且還可以防止相變儲能材料分層或相變儲能分布不均勻的現(xiàn)象發(fā)生。

本實用新型中，輸入熱換熱管路中的介質(zhì)可以采用水，也可以采用其它可用的介質(zhì)。該輸入熱換熱管路包括輸入管和輸出管，輸入管和輸出管通過相變儲熱裝置的外殼。

所述的相變儲能材料優(yōu)選有機相變儲能材料，相變溫度為65～85℃，選自高級脂肪酸及其酯類、石蠟、多元醇中的一種或幾種，優(yōu)選石蠟。本實用新型中可以將相變儲能材料進行封裝，防止相變材料發(fā)生泄漏等情況的發(fā)生。常用的方法主要有插層法、微膠囊法、溶膠-凝膠法、化學接枝法和熔融/溶液共混法等。本實用新型可以將幾種不同相變溫度的相變儲能材料混裝于儲熱容器內(nèi)，得到較寬的相變溫度范圍，滿足多種工況下的實際需求。