[發明專利]一種強化溫度分層的大體積儲熱水罐

在審

• 申請號: 202010158810.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111397229A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王軍;余雷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F24S60/30
• 分類號: F24S60/30;F24S80/00;F24S80/30;F24D11/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發明公開了一種強化溫度分層的大體積儲熱水罐，該儲熱水罐包括罐體，所述罐體里面通過水平設置的上隔板、中隔板和下隔板將罐體內部空間從上到下依次分割成上層區域、中上層區域、中下層區域、下層區域四個空間，且上隔板和下隔板在靠近供熱側具有讓水流通的缺口，中隔板在靠近集熱側具有讓水流通的缺口；上層區域設置集熱循環高溫入口管以及供熱高溫出口管；中上層區域設置集熱循環中溫入口管以及供熱中溫出口管；中下層區域設置有集熱循環低溫入口管以及供熱低溫出口管；下層區域設置有集熱循環出口管以及供熱回水/補水管；排污口和人孔分別位于罐體的底部。本發明溫度分層效果好，提高太陽能系統的利用率和保證率，同時成本低。

技術領域

本發明涉及一種太陽能蓄熱裝置，具體涉及一種強化溫度分層的大體積儲熱水罐，屬于太陽能熱利用領域。

背景技術

太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源，其開發和利用被認為世界能源戰略的重要組成部分。太陽能熱利用是太陽能利用中最主要的方式，其利用形式具有多樣性，按照其介質所達到的溫度，分為低、中、高溫利用。對于太陽能熱利用系統，由于太陽輻射的不穩定性以及太陽能利用時間與輻射接收時間的不一致性，蓄熱裝置成為了太陽能熱利用系統中的重要組成部分，其所采用的形式及所具有的性能直接決定了太陽能熱利用系統的穩定性和年綜合利用率。

目前，燃煤取暖是導致北方冬季霧霾產生的主因之一，采用太陽能跨季節高溫差低熱損高效蓄能可以有效緩解這一問題，而目前難以實現太陽能跨季節高溫差低熱損高效蓄能。

對于目前的大體積太陽能水箱，因為溫度分層效果差而存在以下問題：1.供熱水溫偏低且波動大、需要消耗較多的輔助熱源熱量，系統的太陽能保障率和利用率較低；2.無法實現分溫度供熱，儲熱的有效能利用率低；3.水罐內集熱循環出口處的溫度高，影響太陽能集熱的效率；4.儲熱的利用率和水溫保障率低，儲熱水箱長期保持高溫，儲熱的熱損失大。故目前的大體積單水箱系統以及跨季節高太陽能保障率系統運行存在不足或不具備推廣性。

目前對于太陽能小水箱(家用或小于5噸的太陽能水箱)，有一些強化溫度分層的措施及水箱設計，但并不適合用于大型水罐(千噸級、萬噸級)。針對跨季節高保障率太陽能系統，需要采用萬噸級的水罐，故需要針對該類水罐的溫度分層優化方式和效果進行開發研究。

發明內容

發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種溫度分層效果好，可以實現太陽能跨季節高溫差、低熱損、高效蓄能，提高太陽能系統的利用率和保證率，結構簡單且合理、工藝成熟的強化溫度分層的大體積儲熱水罐。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種強化溫度分層的大體積儲熱水罐，包括罐體，所述罐體的一側為供熱側，罐體上與供熱側相對的一側為集熱側；所述罐體里面通過水平設置的上隔板、中隔板和下隔板將罐體內部空間從上到下依次分割成上層區域、中上層區域、中下層區域、下層區域四個空間，且上隔板和下隔板在靠近供熱側具有讓水流通的缺口，中隔板在靠近集熱側具有讓水流通的缺口；上層區域設置有穿過集熱側罐壁的集熱循環高溫入口管以及穿過供熱側罐壁的供熱高溫出口管；中上層區域設置有穿過集熱側罐壁的集熱循環中溫入口管以及穿過供熱側罐壁的供熱中溫出口管；中下層區域設置有穿過集熱側罐壁的集熱循環低溫入口管以及穿過供熱側罐壁的供熱低溫出口管；下層區域設置有穿過集熱側罐壁的集熱循環出口管以及穿過供熱側罐壁的供熱回水/補水管；排污口和人孔分別位于罐體的底部。

作為本發明的一種改進，所述的上隔板、中隔板、下隔板采用相同的結構，分別包括上層板、下層板、位于上層板和下層板之間的網格狀支撐擋板以及填充其間的相變蓄熱材料。

作為本發明的一種改進，所述的上層板、下層板和網格狀支撐擋板采用輕質塑料、高分子材料或薄壁金屬。

作為本發明的一種改進，所述的相變蓄熱材料為結晶水合鹽、有機相變材料或復合相變材料。