一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统技术方案

一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统，由集热器(1)、取热泵(2)、储液箱(3)、储热水箱(4)、用热器(5)、换热器(6)、排气管(7)、通风阀(8)组成，其特征是：采用相变蓄热、高效取热方法，集热器(1)一端通过用热器(5)、换热器(6)与储液箱(3)一端连通，储液箱(3)另一端通过取热泵(2)与集热器(1)另一端连通，排气管(7)安装在集热器(1)上端接口上，通风阀(8)安装在集热器(1)下端接口上。集热器(1)是相变蓄热液管式真空管集热器，相变蓄热器(13)装在真空管(12)内，导热液管(14)从真空管(12)和相变蓄热器(13)中心穿过，导热液管(14)两端与联箱连通，导热工质进出口在集热器(1)两端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是太阳能光热领域一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统。
技术介绍
现有真空管类、平板集热器类太阳能热水器、热水系统、热水采暖系统，普遍存在以下问题：1、只有自然循环集热和强制循环集热两种集热方法，自然循环集热方法存在的问题是：热水器水箱必须就近安装在高于集热器的位置，由于水箱在室外高处，风阻大、热损大，不安全隐患多，对建筑形象、市容市貌影响大；现有强制循环集热方法存在的问题是：循环集热温差小、热转移效率低，循环泵运转时间长，耗电量大，遇停电和循环泵故障，不但无法集热，而且易引起集热系统过热。2、现有紧凑式自然循环太阳能热水器，因为水箱在室外高处，水箱内外温差大，热损大，所集热能利用率低，易被大风吹垮，易因支架锈蚀坍塌，而且对建筑形象、市容市貌影响极大。3、现有阳台壁挂式太阳能热水器，因为水箱在高处，而且水箱体积大而重，无论怎样做，都难以真正实现与建筑一体化。4、现有任意规模的一次/二次强制循环太阳能热水系统，受温差控制影响，低辐照太阳能难收集，遇停电、循环泵故障，不但无法集热，而且易导致集热系统过热；涉及设备种类、数量多，故障因素多，设备自身热损大，循环集热耗电量大，获取太阳能热水的代价高。5、现有太阳能热水采暖系统，从集热到供暖，要经过集热器-集热循环泵-集热换热器-储热水箱-采暖换热器-采暖循环泵-采暖器等设备和流程，涉及设备种类、数量多，故障因素多，热转移过程中热损大，循环集热、供暖耗电量大，储热水箱占用空间大，夏季停用期间防过热难，采用遮阳防过热方法，费钱费力不可靠，而且对建筑形象影响大。6、现有真空管类一次循环集热的太阳能热水器、热水系统、热水采暖系统，真空管内有大量的水，真空管内水有阳光时加热无阳光时散热，特别是容易从联箱散热，昼夜热损很大，这种热损每天都存在，累积热损非常大。以58型真空管集热器为例，每支58型1.8米长真空管内储水3L，按平均每昼夜管内水温下降20度计，每天热损60大卡，每年365天21900大卡，相当于25度电产生的热量，每平方米集热器按8支真空管计算，每平方米集热面积每昼夜热损相当于0.56度电产生的热量，每年昼夜热损相当于200度电产生的热量，占集热器实际可集热的总量比例相当大，等同于大幅度降低了集热效率。7、现有太阳能真空管，受真空管结构特征和高温特性影响，易过热，遇空晒管内温度高达200度左右，遇急冷易炸管，对真空管寿命和整个系统可靠性影响都很大。8、现有二次循环集热的太阳能热水器、热水系统、热水采暖系统，都必须采用防冻液做导热工质，防冻液存在的问题是：导热性能低于水，在高温环境下易变质、失效，需要2年左右换一次，无毒防冻液成本、售价高，购液、换液服务费用都很高；防冻液是化工材料，大量使用难以避免对环境造成不利影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统，包括任意规模的太阳能热水器、热水系统、热水采暖系统，可全面系统地解决上述问题。本专利技术的技术方案是：1.相变蓄热，高效取热。采用相变蓄热液管式真空管集热器，与取热泵、储液箱、换热器、储热水箱或用热器组成相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统，其基本工作原理是：真空管收集的太阳能，就近储存在相变蓄热器内，当相变蓄热器蓄热量达到设定值，智能控制系统自动开启取热泵，驱动储液箱内导热工质流经相变蓄热器，循环提取相变蓄热器内热能，通过换热器转移到水箱、水池、锅炉循环系统内，或者直接注入暖气、地暖等用热器内。由于相变蓄热器相变蓄热温度高，取热时导热工质含热值高，与现有温差控制、强制循环集热方法同比，循环取热平均温差比现有循环集热温差高7倍左右，转移相同的热能，在循环泵功率相同的前提下，循环泵运转时间可缩短70％左右，等同于热转移效率提高70％左右，为便于表述，将上述集热方法形象地定义为：相变蓄热、高效取热方法，将采用该集热方法的太阳能热水器、热水系统、热水采暖系统，称为相变蓄热、高效取热型太阳能热水器、热水系统、热水采暖系统。2.利用真空管内相变蓄热器，抑制真空管内高温，消除空晒影响，解决集热器因较长时间停电、停机和缺水、缺液引起的集热器、集热系统过热问题。3.利用相变蓄热液管式真空管集热器进出口在真空器上下两端、导热工质可自动回流排空的结构特征，取热结束后，集热器内导热工质自动回流到储液箱，集热器、集热系统内因无导热工质而不存在受冻问题，而且为用水做导热工质和通风防过热创造了条件。4.在储液箱中加入长效阻垢、除垢剂和流道保护剂，解决导热工质腐蚀、结水垢等问题，达到用水做导热工质的目的。5.在集热器上端接口上安装排气管，在集热器下端接口上设置通风阀，为空气自然循环排热创造条件，通过手动或自动打开集热器通风阀，空气自动从通风阀进入，加热后从排气管排出，达到防过热的目的。6.将暖气、地暖视为储液箱的一部分，通过循环将相变蓄热器中热能直接注入暖气、地暖内，达到取消太阳能热水采暖系统储热水箱、换热器、集热循环泵的目的。7.每天日落后，自动开启取热泵，把相变蓄热器中热能转移到储热水箱、水池或用热器内，集热器、集热系统内无液体、无热能、昼夜无热损，等同于大幅度提高了集热效率。本专利技术由集热器1、取热泵2、储液箱3、储热水箱4、用热器5、换热器6、排气管7、通风阀8组成，其特征是：采用相变蓄热、高效取热方法，集热器1一端通过用热器5、换热器6与储液箱3一端连通，储液箱3另一端通过取热泵2与集热器1另一端连通，排气管7安装在集热器1上端接口上，通风阀8安装在集热器1下端接口上。集热器1是相变蓄热液管式真空管集热器，相变蓄热器13装在真空管12内，导热液管14从真空管
12和相变蓄热器13中心穿过，导热液管14两端与联箱连通，导热工质进出口在集热器1两端，集热器1种类有单联、双联相变蓄热液管式真空管集热器，集热器(1)可串联、可并联、可横排、可竖排。相变蓄热、高效取热方法是：真空管12收集的太阳能，储存在相变蓄热器13内，当相变蓄热器13蓄热达到设定值，取热泵2自动开启，驱动储液箱3内导热工质流经集热器1、用热器5、换热器6循环取热，通过换热器6把相变蓄热器13中热能转移到储热水箱4、蓄热箱池11内，用于太阳热水采暖系统时，直接注入用热器5内。取热泵2用于驱动导热工质循环取热，取热泵2类型和功率根据安装要求和承载的集热面积选择，取热泵2可与储液箱3合为一体，也可外置。储液箱3是一种用于储存导热工质的容器，其容积大小与负载的集热器1面积成正比，在储液箱3内加入长效阻垢、除垢剂和流道保护剂，可解决导热工质腐蚀、结水垢等问题；储液箱3内可设置加热装置辅助加热；储液箱3、取热泵2、储热水箱4可组成一体机，也可以各自为独立体。储热水箱4是储水蓄热的容器，造型可多样，容积大小与负载的集热器1面积成正比，各种金属、非金属内胆水箱、水池，承压非承压水箱都适用，可根据不同的场合和使用要求选用。用热器5是加热、采暖用设施，包括暖气、地暖和各种通过液体散热的设施。换热器6是热交换装置，种类有胆中胆换热器、盘管换热器、夹套换热器、板式换热器、容积式换热器等，可根据集热规模、水箱容积、安装方法、所需换热功率选用不同种类的换热器6，换热器6可装在水箱内，也可装在水箱外。排气管7用于集热器1进、排气和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统，由集热器(1)、取热泵(2)、储液箱(3)、储热水箱(4)、用热器(5)、换热器(6)、排气管(7)、通风阀(8)组成，其特征是：采用相变蓄热、高效取热方法，集热器(1)一端通过用热器(5)、换热器(6)与储液箱(3)一端连通，储液箱(3)另一端通过取热泵(2)与集热器(1)另一端连通，排气管(7)安装在集热器(1)上端接口上，通风阀(8)安装在集热器(1)下端接口上。

【技术特征摘要】
1.一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统，由集热器(1)、取热泵(2)、储液箱(3)、储热水箱(4)、用热器(5)、换热器(6)、排气管(7)、通风阀(8)组成，其特征是：采用相变蓄热、高效取热方法，集热器(1)一端通过用热器(5)、换热器(6)与储液箱(3)一端连通，储液箱(3)另一端通过取热泵(2)与集热器(1)另一端连通，排气管(7)安装在集热器(1)上端接口上，通风阀(8)安装在集热器(1)下端接口上。2.根据权利要求1中所述的一种相变蓄热、高效取热型太阳能热水与采暖系统，其特征是：集热器(1)是相变蓄热液管式真空管集热器，相变蓄热器(13)装在真空管(12)内，导热液管(14)从真空管(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦三根，
申请(专利权)人：秦三根，
类型：发明
国别省市：北京;11