一种太阳能制热蓄热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能制热蓄热系统，包括太阳能集热器和与太阳能集热器连通的蓄能罐，太阳能集热器真空管内换热管中的换热介质采用导热油，蓄能罐中设置有供能换热管和取能换热管，蓄能罐的壳体中有传热介质和封装的相变材料，供能换热管与太阳能集热器的换热管连通；太阳能集热器换热管中的导热油流经蓄能罐中的供能换热管中将热量传递给蓄能罐壳体中的传热介质和相变材料，取能换热管的换热介质吸收传热介质中的热量，并传递热量供相关设备直接使用，相变材料吸收热量后储存以供需要时释放使用。通过制热和蓄热结合，不仅可高效利用太阳能还可解决太阳能间隙性利用的缺陷。

Solar energy heating storage system

The invention discloses a solar heat storage system, including solar collector and solar collector connected energy storage tank, vacuum tube solar collector heat transfer medium heat conducting oil heat pipe in the storage tank is arranged for heat exchange tube and heat transfer tube with phase change material for heat transfer medium and encapsulation shell energy storage tank, and the heat exchange tube connected to the heat exchange tube and solar collector; solar heat exchanger in a heat pipe through the heat conducting oil storage tank for heat pipe, heat transfer to the energy storage and heat transfer medium the phase change material in the tank shell, heat transfer medium absorption heat transfer medium in the heat pipe, and heat transfer for the direct use of related equipment, phase change material after absorbing heat storage and release for use when needed. Through the combination of heating and heat storage, the solar energy can be efficiently utilized, and the gap utilization of the solar energy can be solved.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能制热蓄热系统
本专利技术属于太阳能设备领域，具体涉及一种太阳能制热蓄热系统。
技术介绍
能源是社会经济发展的动力，能源的相对短缺以及能源开发与利用过程中的低效率、所造成的环境污染正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素，开发洁净的可持续能源迫在眉睫。作为新能源之一的太阳能，其具有两大优势：一是蕴藏丰富，取之不竭，用之不尽；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。太阳能集热器是利用太阳能辐射能的关键装置，它实现了将太阳辐射能转化为热能传递给热工质。国内应用比较多的太阳能集热器为真空管太阳能集热器。真空管太阳能集热器的核心部件是真空集热管，真空管主要由内部吸热体和外层玻璃管组成，吸热体与外层玻璃之间为真空夹层，吸热体表面涂有选择性吸收涂层。真空层的存在消除了吸热体与玻璃管之间的传导传热和对流传热，大大降低了集热器向外的散热损失。真空管太阳能集热器的结构简单、实用性好，但是由于传热工质为水，其最高温度低于100℃，在太阳能充足的时候不能高效地利用太阳能，并且存在胀管破裂的危险。其次，由于太阳能受地域、天气等因素影响，不能24小时源源不断地为用户提供能量，这种间隙性和分散性的缺点，严重阻碍了太阳能真空管的广泛利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可高效利用太阳能且可解决太阳能间隙性利用缺陷的太阳能制热蓄热系统。本专利技术提供的这种太阳能制热蓄热系统，包括太阳能集热器和与太阳能集热器连通的蓄能罐，太阳能集热器真空管内换热管中的换热介质采用导热油，蓄能罐中设置有供能换热管和取能换热管，蓄能罐的壳体中有传热介质和封装的相变材料，供能换热管与太阳能集热器的换热管连通；太阳能集热器换热管中的导热油流经蓄能罐中的供能换热管中将热量传递给蓄能罐壳体中的传热介质和相变材料，取能换热管的换热介质吸收传热介质中的热量，并传递热量供相关设备直接使用，相变材料吸收热量后储存以供需要时释放使用。所述太阳能集热器包括若干并列的真空管和一个保温罐，真空管通过倾斜布置的金属支架支撑，保温罐位于真空管的上方，固定于金属支架上；进油总管伸入所述保温罐内分流进入各真空管内换热后在保温罐内汇集经回油总管流出，进油总管和回油总管分别与所述蓄能罐内供能换热管的两端连接，回油总管上连接有循环泵。所述真空管包括共轴向中心线套装的内、外玻璃管，两玻璃管之间为真空层，内玻璃管的外壁有吸热涂层、内壁设置有沿径向布置的板状翅片，板状翅片采用超导材料制作。所述真空管内的换热管采用螺旋紫铜管，沿所述内玻璃管轴向布置。所述内玻璃管中填充有相变材料，相变材料的填充高度为内玻璃管的四分之三。所述内玻璃管内沿轴向布置有橡胶管，橡胶管的下端为封闭端、上端为开口端，下端位于内玻璃管的底部、上端面高于内玻璃管内相变材料膨胀时的最高高度，这样在相变材料不均匀融化时，相变材料膨胀后可挤压橡胶管，从而防止内玻璃管胀裂。所述蓄能罐的壳体采用不锈钢板制作，壳体外依次设置有气凝胶层和聚氨酯的保温层，蓄能罐的壳体内采用导热油作为传热介质，壳体的底部设置导热油辅助加热器。所述蓄能罐中的供能换热管和取能换热管均为螺旋紫铜管，两者均沿蓄能罐的高度方向共轴向中心线布置，供能换热管的螺旋内径大于取能换热管的螺旋外径。所述取能换热管的内孔中、供能换热管和取能换热管围成的空腔中、供能换热管和蓄能罐壳体围成的空腔中均布置有沿蓄能罐高度方向的相变材料封装罐。所述相变材料封装罐内沿高度方向设置有可增强罐内换热强度的十字型加强板。本专利技术将太阳能集热器与蓄能罐有机结合，通过太阳能集热器将太阳能通过导热油传递给蓄能罐中的取能换热管及相变材料。导热油作为换热介质跟现有技术相比可提高太阳能集热器的制热效率。取能换热管的介质吸收热量后可供相关设备直接利用，相变材料将吸收的热量先储存起来等到没有太阳能的时候再释放出来以供使用，经实验测试本系统的蓄能罐保温效果可以达到半个月左右，有效地解决了太阳能间隙性利用的缺陷。即本专利技术通过高效制能后可实现直接取能使用和蓄能待需要时使用，最大限度地利用太阳能这种可再生资源。附图说明图1为本专利技术的设备布置示意图。图2为图1中太阳能集热器真空管的剖视结构示意图。图3为图1中蓄能罐的立面剖视示意图。图4为图3的俯视示意图。图5为蓄能罐内相变蓄能封装罐的结构示意图。图6为图5中的A-A示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例公开的这种太阳能制热蓄热系统，主要设备为太阳能集热器1和蓄能罐2。太阳能集热器1包括若干并联的真空管11和一个保温罐12，真空管11通过倾斜布置的金属支架3支撑。真空管11内的换热介质采用导热油，金属支撑架3的角度可根据不同地区的太阳能高度角进行调节。保温罐12位于真空管11的上方，固定于金属支架3上。进油总管4伸入保温罐12内分流进入各真空管11内换热后在保温罐12内汇集经回油总管5流出，回油总管5上连接有循环泵6。如图2所示，太阳能集热器1的真空管包括内玻璃管111、外玻璃管112、换热管113、橡胶管114、板状翅片115。内玻璃管111的外壁有吸热涂层，内玻璃管111和外玻璃管112之间为真空层。真空层可大大降低太阳能真空管向外散失的热损失。换热管113采用螺旋紫铜管，管径约8-10mm,沿内玻璃管111轴向布置。橡胶管114的下端为封闭端、上端留有细小开口，沿内玻璃管111轴向布置。板状翅片115沿内玻璃管111的径向布置于其内壁。板状翅片采用超导材料制作以提高换热效率。内玻璃管111中填充有石蜡作为相变材料116，其相变温度为130-150℃，填充体积占内玻璃管的四分之三，为了增加相变材料的导热系数，在其内部加入10%的按1:1比例混合的石墨与碳纤维的混合物。橡胶管114的上端面高于相变材料膨胀时的最高高度，这样在相变材料不均匀融化时，相变材料膨胀后可挤压橡胶管14，从而防止内玻璃管111胀裂。换热管113位于真空管11外的管段外和保温罐12外均设置岩棉保温层，换热管113外的保温层厚度约30mm，保温罐12外的保温层约50mm。如图3、图4所示，蓄能罐2的壳体21采用不锈钢板制作，壳体21外依次设置有气凝胶层22和聚氨酯保温层23，壳体21内采用导热油作为传热介质，壳体21的底部设置导热油辅助加热器7。蓄能罐2中布置有供能换热管24和取能换热管25，供能换热管24和取能换热管25均为螺旋紫铜管，两者均沿蓄能罐2的高度方向共轴向中心线布置，供能换热管24的螺旋内径大于取能换热管25的螺旋外径。取能换热管25的内孔中、供能换热管24和取能换热管25围成的空腔中、供能换热管24和壳体21围成的空腔中均布置有沿蓄能罐2高度方向的相变材料封装罐26。气凝胶层22和聚氨酯保温层23的厚度分别以20cm和2cm为宜，经实验测试本系统的蓄能罐保温效果可以达到半个月左右。如图5、图6所示，相变材料封装罐26内沿高度方向设置有可增强罐内换热强度的十字型加强板27。相变材料封装罐26的罐体采用不锈钢制作，罐体内的相变材料采用相变温度为90℃的石蜡，石蜡中加入10%的按1:1比例混合的石墨与碳纤维的混合物。结合图1和图2可以看出，太阳能集热器1的供油总管和回油总管分别与蓄能罐2中的供能换热管24两端连通，循环泵6使导热油作为吸能、供能介质在太阳能集热器和蓄能罐中循环流动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能制热蓄热系统，包括太阳能集热器，其特征在于：本系统还包括与所述太阳能集热器连通的蓄能罐，所述太阳能集热器真空管内换热管中的换热介质采用导热油，蓄能罐中设置有供能换热管和取能换热管，蓄能罐的壳体中有传热介质和封装的相变材料，供能换热管与太阳能集热器的换热管连通；太阳能集热器换热管中的导热油流经蓄能罐中的供能换热管中将热量传递给蓄能罐壳体中的传热介质和相变材料，取能换热管的换热介质吸收传热介质中的热量，并传递热量供相关设备直接使用，相变材料吸收热量后储存以供需要时释放使用。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能制热蓄热系统，包括太阳能集热器，其特征在于：本系统还包括与所述太阳能集热器连通的蓄能罐，所述太阳能集热器真空管内换热管中的换热介质采用导热油，蓄能罐中设置有供能换热管和取能换热管，蓄能罐的壳体中有传热介质和封装的相变材料，供能换热管与太阳能集热器的换热管连通；太阳能集热器换热管中的导热油流经蓄能罐中的供能换热管中将热量传递给蓄能罐壳体中的传热介质和相变材料，取能换热管的换热介质吸收传热介质中的热量，并传递热量供相关设备直接使用，相变材料吸收热量后储存以供需要时释放使用。2.如权利要求1所述的太阳能制热蓄热系统，其特征在于：所述太阳能集热器包括若干并列的真空管和一个保温罐，真空管通过倾斜布置的金属支架支撑，保温罐位于真空管的上方，固定于金属支架上；进油总管伸入所述保温罐内分流进入各真空管内换热后在保温罐内汇集经回油总管流出，进油总管和回油总管分别与所述蓄能罐内供能换热管的两端连接，回油总管上连接有循环泵。3.如权利要求2所述的太阳能制热蓄热系统，其特征在于：所述真空管包括共轴向中心线套装的内、外玻璃管，两玻璃管之间为真空层，内玻璃管的外壁有吸热涂层、内壁设置有沿径向布置的板状翅片，板状翅片采用超导材料制作。4.如权利要求3所述的太阳能制热蓄热系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞准，李水生，刘政轩，黄余建，秦迪，杨浪，孙鹏程，傅炎朝，
申请(专利权)人：中国建筑股份有限公司，中国建筑第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11