采用固体储能的太阳能供热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种采用固体储能的太阳能供热系统，该系统主要包括包括太阳能热水环路和热水供热环路，环路内工质均为水，所述太阳能热水环路与热水供热环路之间通过第一换热器和储能装置进行换热。固体储能材料位于储能装置内部，储能材料内部设有换热管，可与太阳能热水环路以及热水供热环路进行换热。所述辅助热源为空气源热泵或电加热器。本实用新型专利技术提供的采用固体储能的太阳能供热系统对储能装置的结构及固体储能材料进行优化设计以降低系统的成本，强化装置的换热效果，以此来协调热用户需求与得热量之间的矛盾，提高系统的热利用率，同时提高太阳能供热系统的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
采用固体储能的太阳能供热系统


[0001]本技术涉及新能源及节能
，尤其涉及一种采用固体储能的太阳能供热系统。

技术介绍

[0002]太阳能既是一次能源，又是可再生的清洁能源，我国在清洁能源的消费在总的能源消费比例逐年提高，可见清洁能源的重要性。同时它资源丰富，可以免费使用，无需运输，对环境无任何污染。而且太阳能年到达地球表面太阳辐射能相当130万亿吨煤，是迄今可开发的最大能源。最重要的是我国属太阳能资源丰富的国家，2/3以上地区年日照时数大于2000小时，绝大部分地区都具有开发利用价值。尽管到达地球表面的太阳能辐射的总量很大，但是能流密度很低，而且太阳能不是很稳定，容易受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。此外太阳能还有效率低、成本高的问题，这是我们现阶段需要解决的问题。当天气晴朗时，太阳辐射能量强，室外温度也比较高，而此时热用户需求量相对要较小。但是到晚上或阴雨天气时，太阳辐射能量很弱，室外温度也较低，而此时热用户需求却较大，这就是热用户需求与太阳能辐射能量强度的矛盾之处。
[0003]为了提高太阳能的利用效率，提升太阳能供热系统的稳定性，人们推出了增设储能装置的太阳能供热系统，主要的储能材料为利用潜热储能的相变储能材料与利用显热储能的固体储能材料，但对于相变储能材料而言，其设备成本过高，尚不具备很高的实用价值，对于固体储能材料而言，其导热率通常不高，储能材料的换热性能不佳，往往影响储能装置的性能，同时温度的变化可能带来的材料的体积变化也会给装置的安全与使用寿命带来不利影响。

技术实现思路

[0004]本技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种采用固体储能的太阳能供热系统，其成本低廉，便于制作，且具有良好的导热与储热性能，本技术提供的太阳能供热系统对储能装置的结构及固体储能材料进行优化设计以强化装置的储热效果，同时提高系统的稳定性，以此来协调热用户需求与得热量之间的矛盾，提高系统的热利用率，同时提高太阳能供热系统的稳定性。该系统可用于严寒地区，改善当地居民的供暖问题。
[0005]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用固体储能的太阳能供热系统，包括太阳能热水环路和热水供热环路，环路内工质均为水，所述太阳能热水环路与热水供热环路之间通过第一换热器和储能装置进行换热。
[0006]进一步地，太阳能热水环路中安装有太阳能集热器，所述太阳能集热器为平板型太阳集热器，由玻璃盖板和保温材料组成盒子结构，盒子内部从上往下依次为空气层、选择性吸收涂层和相变储能材料。
[0007]进一步地，所述储能装置内部填充固体储能材料，固体储能材料内设有相互交错的第一换热盘管和第二换热盘管，储能装置串联于太阳能热水环路上，第一换热盘管作为太阳能热水环路在储能装置内部的一部分，储能装置与热水供热环路并联，通过第二换热盘管两端与热水供热环路连通。
[0008]进一步地，热水供热环路上的第二换热盘管两端之间安装有第一阀门和第二阀门；所述第二阀门安装在热水供热环路上，所述第一阀门安装在第二换热盘管的进水管路上。
[0009]进一步地，太阳能热水环路内与热水供热环路内添加防冻剂。
[0010]进一步地，所述热水供热环路上安装有辐射板，热水供热环路通过第二换热器与用户热水进行换热。
[0011]本技术的有益效果：
[0012](1)本技术中的太阳能集热器上层采用透明玻璃盖板，减少下层的吸热板对外的辐射和对流造成的传热损失，还可以阻止灰尘和雨水进入选择性吸收涂层，从而延长吸收图层的使用寿命。
[0013](2)本技术中太阳能热水环路通过第一换热器和储能装置和热水供热环路耦合，其中储能装置管路和热水供热环路管路并联，且并联管路上安装有阀门，达到充能及不同形式供热的目的。
[0014](3)本技术所采用的储能材料为水、石墨粉与沙石混合形成的混合砂浆，其成本低廉，便于制作与维护，能有效降低系统的成本。
[0015](4)本技术利用石墨粉掺入沙浆改善储热材料的换热性能，极大地提高了材料的热导率，提高了储能材料与换热管的换热效率。
[0016](5)本技术循环环路内添加防冻剂，从而使系统可以适应严寒的气候条件，实用性强，应用范围广。
[0017](6)本技术使用泡沫金属复合相变材料填充的平板集热器，集热器的整体温度分布比不含泡沫金属时更均匀，可见泡沫金属极大地增强了复合相变材料的传热效率。
附图说明
[0018]图1为太阳能集热器结构图；
[0019]图2为储能装置结构图；
[0020]图3为储能型太阳能供热系统结构图。
具体实施方式
[0021]下面的实施例可以使技术人员更全面的理解本技术，但仅用于实例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好的说明本实施例，附图某些部件会有所省略；对于本领域技术人员来说，附图中某些结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0022]如图3所示，本技术提供了一种采用固体储能的太阳能供热系统，包括太阳能热水环路和热水供热环路，环路内工质均为水，所述太阳能热水环路与热水供热环路之间通过第一换热器1和储能装置2进行换热。
[0023]太阳能热水环路中安装有太阳能集热器3，所述太阳能集热器3为平板型太阳集热
器，由玻璃盖板4和保温材料5组成盒子结构，盒子内部从上往下依次为空气层6、选择性吸收涂层7和相变储能材料8。所述保温材料5为玻璃棉、酚醛泡沫或聚氨酯泡沫。
[0024]所述相变储能材料8可以选择为二元石蜡
‑
月桂酸复合而成。其中石蜡质量分数为50％，其余为月桂酸。
[0025]所述储能装置2内部填充固体储能材料，固体储能材料内设有相互交错的第一换热盘管11和第二换热盘管12，储能装置2串联于太阳能热水环路上，第一换热盘管11作为太阳能热水环路在储能装置2内部的一部分，太阳能热水环路内的循环水流经太阳能集热器3吸收热量后，进入第一换热盘管11为储能材料充能，储能装置2与热水供热环路并联，通过第二换热盘管12两端与热水供热环路连通，供热循环水在有需要时流入第二换热盘管12吸收热量，进而将热量供给用户。换热盘管内循环水与储能材料之间有良好的换热效率，同时换热盘管具有支撑储能装置内混合沙浆的作用。
[0026]热水供热环路上的第二换热盘管12两端之间安装有第一阀门13和第二阀门14。所述第二阀门14安装在热水供热环路上，所述第一阀门13安装在第二换热盘管12的进水管路上。太阳能热水环路内与热水供热环路内添加防冻剂。所述防冻剂为氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、乙二醇水溶液或丙二醇水溶液，浓度根据所需冰点确定。
[0027]所述储能装置2内部填充的固体储能材料可以选择为石墨粉、水、沙石三者混合形成的砂浆，其中水的质量分数为10—14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用固体储能的太阳能供热系统，其特征在于，包括太阳能热水环路和热水供热环路，环路内工质均为水，所述太阳能热水环路与热水供热环路之间通过第一换热器(1)和储能装置(2)进行换热；所述储能装置(2)内部填充固体储能材料，所述太阳能热水环路中安装有太阳能集热器(3)，所述太阳能集热器(3)为平板型太阳集热器，由玻璃盖板(4)和保温材料(5)组成盒子结构，盒子内部从上往下依次为空气层(6)、选择性吸收涂层(7)和相变储能材料(8)。2.根据权利要求1所述的一种采用固体储能的太阳能供热系统，其特征在于，储能装置(2)内设有相互交错的第一换热盘管(11)和第二换热盘管(12)，储能装置(2)串联于太阳能热水环路上，第一换热盘管(11)作为太阳能热水环路在...

【专利技术属性】
技术研发人员：白卫东，何一坚，詹旭东，李宗凯，李海峰，
申请(专利权)人：大唐吉林发电有限公司热力分公司，
类型：新型
国别省市：