[實用新型]一種相變蓄熱抗凍型太陽能集熱器

有效

• 申請號: 201720444580.2
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN206755624U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 季杰;周帆
• 申請（專利權）人: 廣東五星太陽能股份有限公司
• 主分類號: F24J2/24
• 分類號: F24J2/24;F24J2/46;F24J2/34
• 代理公司: 深圳市智圈知識產權代理事務所(普通合伙)44351
• 代理人: 韓紹君

技術領域

本實用新型涉及太陽能熱水器技術領域，尤其涉及一種相變蓄熱抗凍型太陽能集熱器。

背景技術

太陽能熱水器可以利用太陽光將光能轉化為水的熱能，為生產和生活提供熱水。太陽能熱水器清潔安全，加工制造成本低廉，便于與建筑一體化結合，目前已被廣泛使用。然而對于在寒冷地區使用的太陽能熱水器尤其是平板集熱器，冬季一天運行過后，到了夜晚往往會出現凍結現象，對集熱器造成嚴重破壞。關于太陽能集熱器的防凍問題，目前較常用的措施包括防凍液二次循環、夜間防凍排空和夜間再循環加熱等，相關研究和專利較多。但大部分研究和專利都限制于使用較為復雜的輔助保障系統實現抗凍，針對如何提高集熱器自身的抗凍能力的研究較少。相關的專利有：實用新型專利：“防凍平板太陽能集熱器”(專利申請號為201210090849.3)、實用新型專利：“抗凍太陽能平板集熱器及其設計方法”(專利申請號為201410496263.6)。第二種專利于與實用新型比較接近，這項專利也是在吸熱板和保溫層之間加裝相變蓄熱材料并使相變材料與蓄熱板緊密結合，利用潛熱釋放達到抗凍效果。然而從集熱器抗凍的具體實現方式上來看，此專利存在以下幾點缺陷：1，相變板是一塊整板同時內部含有擋板，使得相變板加工制造困難，而且相變材料在發生相變使通常伴隨比體積的變化，使用整板加擋板容易使相變材料發生泄漏；2，未對相變材料的類型予以確定，由于工程上使用的大部分相變蓄熱材料都帶有較嚴重的過冷現象，而且防凍的相變板的相變溫度僅僅只能略高于水的冰點，使得相變材料有可能在集熱器已經出現凍結后才釋放潛熱，無法起到抗凍保護作用；3，相變蓄熱材料與吸熱板緊密結合而沒有采取增加導熱的措施，使得相變材料釋放潛熱時與吸熱板溫差可能較大，增大集熱器發生凍結的風險。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述技術缺陷，提供一種相變蓄熱抗凍型太陽能集熱器。所述集熱器能夠有效克服現有的相變材料在相變過程中體積變化大、相變溫度低、相變蓄熱材料與吸熱板之間無導熱措施的技術缺陷，從而使得本實用新型的集熱器安全可靠，易于制造加工，具有非常好的抗凍性能，可廣泛用于寒冷地區。

為了達到上述目的，本實用新型采用了如下技術方案：

一種相變蓄熱抗凍型太陽能集熱器，包括外殼、板芯流道管、保溫層、吸熱板和透明蓋板，所述保溫層裝設在外殼的腔體內，其特征在于：還包括PCM相變蓄熱板陣列和相變板陣列框架，所述PCM相變蓄熱板陣列嵌入所述相變板陣列框架內并固定成一塊整板，位于保溫層和吸熱板之間，并使用導熱膠與板芯流道管粘接，所述吸熱板與板芯流道管焊接實現導熱傳熱，所述透明蓋板裝設在外殼開口處并將板芯流道管、保溫層、PCM相變蓄熱板陣列、相變板陣列框架、吸熱板封閉在外殼的腔體內。

作為本實用新型改進的技術方案，所述PCM相變蓄熱板陣列由多塊獨立封裝的PCM相變蓄熱板構成。

作為本實用新型改進的技術方案，所述PCM相變蓄熱板采用鋁盒結構封裝相變蓄熱復合材料制成，鋁盒為長方體箱體結構，鋁盒壁厚為0.3～1mm，所述相變蓄熱復合材料的相變溫度為20℃～30℃。

作為本實用新型改進的技術方案，所述相變蓄熱復合材料主要由納米二維材料2～5％wt、納米銀0.5～1.5％wt、納米羥基鐵氧體0.1～1％wt、表面活性劑0～1％wt、硅烷偶聯劑0～1％wt、無機鹽1～4％wt、瓜爾膠2～3.5％wt、聚乙烯醇6～15％wt、水余量構成。

進一步地，所述相變蓄熱復合材料主要由納米二維材料3.2～4.2％wt、納米銀0.6～1％wt、納米羥基鐵氧體0.3～0.8％wt、表面活性劑0～0.6％wt、硅烷偶聯劑0.2～0.8％wt、無機鹽2～3.5％wt、瓜爾膠2.5～3％wt、聚乙烯醇8～12％wt、水余量構成。

優選地，所述相變蓄熱復合材料主要由納米二維材料3.8％wt、納米銀0.8％wt、納米羥基鐵氧體0.5％wt、表面活性劑0.2％wt、硅烷偶聯劑0.5％wt、無機鹽2.8％wt、瓜爾膠2.8％wt、聚乙烯醇10％wt、水余量構成。

作為本實用新型進一步改進的技術方案，所述納米二維材料包括厚度為1～10nm的硫化鉬二維材料、硒化鎢二維材料、黑磷二維材料、硒化鉍二維材料中的至少一種。

作為本實用新型進一步改進的技術方案，所述納米銀的粒徑為2～20nm，所述納米羥基鐵氧體的粒徑為2～20nm。