[發(fā)明專(zhuān)利]一種相變蓄熱型太陽(yáng)能集熱器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410013782.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103791629A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房文博;崔琰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F24J2/05
• 分類(lèi)號(hào): F24J2/05;F24J2/24;F24J2/34;F24J2/46
• 代理公司: 濟(jì)南日新專(zhuān)利代理事務(wù)所 37224
• 代理人: 王書(shū)剛

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種利用相變材料蓄熱的太陽(yáng)能集熱器，屬于太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

?目前，太陽(yáng)能熱水、采暖系統(tǒng)采用的太陽(yáng)能集熱器主要分玻璃真空管式和平板式，其中真空管式太陽(yáng)能集熱器應(yīng)用較為廣泛，它的集熱效率相對(duì)較高，即熱溫度較高且熱損失較少。

由于太陽(yáng)能的不均勻性，真空管式太陽(yáng)能集熱器往往需要設(shè)置蓄熱裝置。現(xiàn)有的大多數(shù)太陽(yáng)能蓄熱裝置為水箱，屬于顯熱蓄熱，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(lái)安全隱患。

為解決上述問(wèn)題，利用相變材料進(jìn)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(diǎn)，因此利用相變材料進(jìn)行太陽(yáng)能蓄熱，可以大大減小太陽(yáng)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(chǔ)存太陽(yáng)熱能的裝置。例如CN1632410公開(kāi)的《一種復(fù)合式相變蓄能太陽(yáng)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(guò)兩個(gè)換熱器與水進(jìn)行熱交換。這種相變蓄能太陽(yáng)能熱水器的缺點(diǎn)是含有多次熱交換過(guò)程，降低了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率。又例如CN2851981公開(kāi)的《一種太陽(yáng)能熱水相變儲(chǔ)熱器》，包括一個(gè)內(nèi)部充填晶體的相變儲(chǔ)熱器和儲(chǔ)水箱。這種儲(chǔ)熱器仍然保留了傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的水箱，減少了相變儲(chǔ)熱器的優(yōu)勢(shì)。再例如CN201297788公開(kāi)的《太陽(yáng)能相變蓄熱集熱管》以及CN101324378公開(kāi)的《太陽(yáng)能相變儲(chǔ)熱管》都是單一的蓄熱管，都由外部管狀容器，內(nèi)部相變材料組成，可直接吸熱放熱，但是都沒(méi)有解決相變材料導(dǎo)熱率低下的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

?本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器存在的儲(chǔ)能不足、換熱效率低、出口溫度低的問(wèn)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(yáng)能集熱器。

本發(fā)明的相變蓄熱型太陽(yáng)能集熱器，采取如下技術(shù)方案:

該相變蓄熱型太陽(yáng)能集熱器，包括太陽(yáng)能真空集熱管，各個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管之間通過(guò)導(dǎo)流管連接，太陽(yáng)能真空集熱管包括外層玻璃管、內(nèi)層玻璃管和封頭，內(nèi)層玻璃管與外層玻璃管的兩端結(jié)合在一起，使內(nèi)層玻璃管與外層玻璃管之間成為密封腔體，形成真空隔熱層，內(nèi)層玻璃管的兩端設(shè)置封頭，封頭將內(nèi)層玻璃管內(nèi)的空腔封堵住，封頭上設(shè)有與內(nèi)層玻璃管內(nèi)空腔連通的水孔，內(nèi)層玻璃管內(nèi)設(shè)置相變蓄熱單元；相變蓄熱單元由吸熱涂層、密封殼體和相變材料構(gòu)成，吸熱涂層設(shè)置在密封殼體外壁，相變材料填充于密封殼體內(nèi)，相變材料的相變溫度為55℃-65℃，填充率為90%（預(yù)留10%空腔以防止相變時(shí)材料發(fā)生體積變化）。

各個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管通過(guò)導(dǎo)流管連接的方式為各個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管直接串聯(lián)或者是先串聯(lián)成分支再將各分支并聯(lián)。各個(gè)真空集熱管組合在一起，增長(zhǎng)了換熱路徑，增大了換熱面積，使水和相變蓄熱單元換熱率增大，提高了出口溫度。

上述相變蓄熱型太陽(yáng)能集熱器，在充熱情況下，由于相變蓄熱單元與太陽(yáng)能真空集熱管為一體設(shè)計(jì)，通過(guò)相變蓄熱單元表面的吸熱涂層直接吸收太陽(yáng)熱能給內(nèi)部相變材料充熱；在放熱情況下，冷水流經(jīng)太陽(yáng)能真空集熱管內(nèi)部空腔直接與蓄熱單元進(jìn)行熱交換。

本發(fā)明利用相變材料蓄熱、性能穩(wěn)定、占用空間小，無(wú)需與傳統(tǒng)蓄熱器一樣進(jìn)行熱量遷移及多次熱交換即可實(shí)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(diǎn)。放熱時(shí)，由于每個(gè)管路分支包含多支串聯(lián)的集熱管，加長(zhǎng)了換熱路徑，增大了換熱面積，提高了換熱效率，最終可提高出口的熱水水溫。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明相變蓄熱型太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2是圖l中太陽(yáng)能真空集熱管的剖面圖。

其中：1.?導(dǎo)流管，2.?封頭，3.?相變蓄熱單元，4.?太陽(yáng)能真空集熱管，5.?真空隔熱層，6.?內(nèi)層玻璃管，7.?相變材料，8.?密封殼體，9.?外層玻璃管，10.?冷水。

具體實(shí)施方式

如圖l所示，本發(fā)明的相變蓄熱型太陽(yáng)能集熱器，主要包括太陽(yáng)能真空集熱管4，相變蓄熱單元3和導(dǎo)流管1。各個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管4可以通過(guò)導(dǎo)流管1直接串聯(lián)在一起，也可以先將幾個(gè)通過(guò)導(dǎo)流管串聯(lián)成分支（圖1中將4個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管串聯(lián)為一個(gè)分支），再將各個(gè)分支并聯(lián)，以串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合的方式組合在一起，以增長(zhǎng)換熱路徑及增大換熱面積，使水和相變蓄熱單元換熱率增大，提高出口溫度。