本发明专利技术公开了一种太阳能高效双温相变集热器，包括进水总管、导流管、换热管、出水总管、真空集热管和蓄热体，蓄热体在真空集热管内部，蓄热体分为中温相变材料填充腔和高温相变材料填充腔，形成双温相变体系，真空集热管外部沿轴向布置有复合抛物面聚光器。本发明专利技术还提供了一种高温相变材料，按重量百分比含有以下组分：纳米金属铜2%～4.5%，分散剂1%～2%，余量为赤藻糖醇，分散剂是重量比为1∶1的油酸和十二烷基硫酸钠。本发明专利技术集热器的蓄热体分为中温和高温两侧，分别填充不同相变温度的相变材料，并设计出依次对冷水进行加热的管道结构，达到对能量的梯级利用；蓄能材料、真空集热管和复合抛物面聚光器相结合，大大提高太阳能的有效利用率。
【技术实现步骤摘要】
太阳能高效双温相变集热器和用于该集热器的相变材料
本专利技术涉及太阳能资源利用
，具体地说，是一种太阳能高效双温相变集热器和用于该集热器的相变材料。
技术介绍
太阳能是一种有效的可再生新能源，具有充足、清洁、环保、安全的优点，得到了越来越多的发展和应用，但其也存在能量密度低、间歇性等缺点，致使太阳能利用率不高。因此，高效地利用太阳能，将白天多余的太阳能在晚间进行供热，利用晴天充足的太阳能在阴天进行利用，或者利用夏季的太阳能进行冬季供热(季节性蓄热)，就需要一定结构的高效集热器与蓄能系统相结合。现有技术的太阳能热水器主要包括集热器、保温水箱、连接管道和支架，这种太阳能热水器的缺点是含有保温水箱，使得热水器体积大，安装不方便，而且受天气或季节变化影响大，供热不稳定。在集热器使用中最常用的就是平板型集热器和全玻璃真空集热管集热器。全玻璃真空集热管通常包括两根同向相互套接的透明玻璃盲管，内玻璃盲管内可装有表面镀上太阳能吸热膜的金属管。全玻璃真空集热管成本低，但热容大，热启动慢，可靠性差。平板型集热器的性能好、可靠性高，但因为防冻要采用二次回路，所以造价高，安装要求高，而且热能利用率低。并且就太阳能本身而言，其密度低、间歇性及稳定性差的缺点导致集热器不能充分利用太阳能，现有技术中，对于这些问题的存在尚未有非常完美的解决办法。中国专利文献CN201310178000.6，公开了一种蓄能型太阳能集热器，其将填充有蓄热材料的蓄能棒放在玻璃真空集热管内部，换热管在蓄能棒内，导流管在换热管内，该种集热器的蓄能棒只能吸收太阳光直射一面的热能，热能利用率不高。中国专利文献CN201010266827.9，公开了一种太阳能储热集热器，其玻璃真空管置于聚光板上，传热套管位于玻璃真空管的中心，热导材料设置于传热套管与玻璃真空管内壁之间的空间，保温塞密封设置于玻璃真空管上端部和套管外壁，该种集热器不仅能吸收太阳光直射一面的热能，还能通过聚光板将周围热能聚集到玻璃真空管上，可提高热能利用率。由于蓄热单元一面朝向阳光，另一面背向阳光，虽然可用聚光板聚光，但是蓄热单元两侧势必存在温差，只用一种蓄热材料不能根据温差充分吸收热能，对能量进行梯级利用。关于本专利技术的太阳能高效双温相变集热器和用于该集热器的相变材料，目前还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种太阳能高效双温相变集热器。本专利技术的另一个目的是提供一种用于太阳能高效双温相变集热器的高温相变材料。为实现上述第一个目的，本专利技术采取的技术方案是:一种太阳能高效双温相变集热器，包括进水总管、导流管、换热管、出水总管、真空集热管和蓄热体，所述蓄热体在真空集热管内部并且蓄热体内填充有蓄热相变材料，所述的真空集热管外部沿轴向布置有复合抛物面聚光器，真空集热管到复合抛物面聚光器的距离等于聚光器的焦距，所述复合抛物面聚光器固定在底板上；所述蓄热体内沿轴向设有隔板，将蓄热体分为中温相变材料填充腔和高温相变材料填充腔，其中高温相变材料填充腔朝向复合抛物面聚光器一侧；所述导流管包括冷水导流管和预热水导流管，所述换热管包括位于蓄热体中温相变材料填充腔的中温侧换热管和位于高温相变材料填充腔的高温侧换热管，所述冷水导流管位于中温侧换热管内部，所述预热水导流管位于高温侧换热管内部；所述进水总管与冷水导流管相连，所述中温侧换热管与预热水汇集管相连，预热水汇集管通过预热水连接管与预热水导流管相连，所述高温侧换热管与出水总管相连，所述进水总管位于预热水汇集管内部，所述预热水连接管位于出水总管内部。所述的真空集热管、蓄热体和复合抛物面聚光器组成蓄热单元，所述的蓄热单元至少设有两个。多个蓄热单元并列放置，进水总管与多根冷水导流管相连。进一步地，所述的预热水汇集管和出水总管的外部设有保温层，所述的保温层的外面设有起保护作用的外壳。保温层能减少预热水汇集管和出水总管的热量损失。进一步地，所述复合抛物面聚光器与底板之间为保温层，该保温层一方面能保证复合抛物面聚光器的稳固性，另一方面也能减少复合抛物面聚光器和真空集热管的能量损失。进一步地，所述的真空集热管包括内玻璃管和外玻璃管，它们同轴相套，内玻璃管和外玻璃管封闭形成一真空腔，所述的内玻璃管与蓄热体管体之间留有空隙。进一步地，所述的蓄热体的顶部端盖上开有两个圆孔，其中一个圆孔的直径与中温侧换热管的外径相同，另一个圆孔的直径与高温侧换热管的外径相同。进一步地，所述的中温侧换热管和高温侧换热管通过连接装置分别与预热水汇集管和出水总管相连，中温侧换热管和高温侧换热管可与蓄热体同时拆卸和安装，保证相变材料填充腔的密封性，避免相变材料泄露。进一步地，所述的蓄热体的中温相变材料填充腔填充的相变材料为八水氢氧化钡，所述的高温相变材料填充腔填充的相变材料按重量百分比含有以下组分:纳米金属铜2%?4.5%，分散剂1%?2%，余量为赤藻糖醇，所述的分散剂是重量比为1:1的油酸和十二烧基硫酸纳。为实现上述第二个目的，本专利技术采取的技术方案是:一种用于太阳能高效双温相变集热器的高温相变材料，所述的相变材料按重量百分比含有以下组分:纳米金属铜2%?4.5%，分散剂1%?2%，余量为赤藻糖醇，所述的分散剂是重量比为1:1的油酸和十二烷基硫酸钠，各组分混合均匀即制得所述高温相变材料。更进一步的技术方案是，相变材料中纳米金属铜的重量百分比为4%，分散剂的重量百分比为1%?2%，余量为赤藻糖醇，所述的分散剂是重量比为1:1的油酸和十二烷基硫酸钠。需要说明的是，换热管采用金属材质，可为铜、铁、钢或合金材料等，保温层可为玻璃棉、聚氨酯发泡、岩棉等。复合抛物面聚光器对光线进行聚焦后，焦点主要落在蓄热体的高温相变材料侧，而蓄热体的中温相变材料侧主要接收的还是太阳光的直接辐射，因此导致蓄热体两侧有温差。基于此，将蓄热体用隔板隔开，并填充不同相变温度的相变材料，朝向阳光侧填充中温相变材料，朝向复合抛物面聚光器侧填充高温相变材料。蓄热体的管体、底部端盖、顶部端盖和隔板与中温侧换热管、高温侧换热管组合形成两个密封的相变材料填充腔。换热管与蓄热体顶部端盖的装配方式可选择胀接，以保证密封性，防止相变材料泄露，避免了相变材料与外界大气接触造成材料变性、大气污染的问题。本专利技术集热器的运行原理如下:太阳光照射到真空集热管和复合抛物面聚光器上，蓄热体内朝向阳光侧填充的中温相变材料直接吸收太阳辐射能并进行蓄能，另一侧高温相变材料吸收来自复合抛物面聚光器对太阳光聚焦后的能量并进行蓄能，真空集热管能对蓄热体进行有效保温，大大减少热损失；冷水从进水总管流入，通过各个冷水导流管分支流入各个蓄热体内的中温侧换热管，中温侧换热管对进入的冷水进行初步预热，然后流入到预热水汇集管中；预热水通过预热水连接管进入蓄热体内高温侧的各个预热水导流管中，然后通过高温侧换热管进一步加热，最后热水汇集到出水总管中，向外供应热水。本专利技术优点在于:1、利用非跟踪式复合抛物面聚光器对太阳光进行聚焦，增强太阳能照射密度，大大提闻太阳能的有效利用率；2、将蓄能材料与真空集热管相结合，吸收热量及保温效果更佳，充分利用空间进行蓄能，并省去了蓄水箱，缩减成本，提高空间利用率；3、根据温度的不同，将蓄热体分为中温和高温两侧，分别填充不同相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能高效双温相变集热器，包括进水总管、导流管、换热管、出水总管、真空集热管和蓄热体，所述蓄热体在真空集热管内部并且蓄热体内填充有蓄热相变材料，其特征在于，所述的真空集热管外部沿轴向布置有复合抛物面聚光器，真空集热管到复合抛物面聚光器的距离等于聚光器的焦距，所述复合抛物面聚光器固定在底板上；所述蓄热体内沿轴向设有隔板，将蓄热体分为中温相变材料填充腔和高温相变材料填充腔，其中高温相变材料填充腔朝向复合抛物面聚光器一侧；所述导流管包括冷水导流管和预热水导流管，所述换热管包括位于蓄热体中温相变材料填充腔的中温侧换热管和位于高温相变材料填充腔的高温侧换热管，所述冷水导流管位于中温侧换热管内部，所述预热水导流管位于高温侧换热管内部；所述进水总管与冷水导流管相连，所述中温侧换热管与预热水汇集管相连，预热水汇集管通过预热水连接管与预热水导流管相连，所述高温侧换热管与出水总管相连，所述进水总管位于预热水汇集管内部，所述预热水连接管位于出水总管内部。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能高效双温相变集热器，包括进水总管、导流管、换热管、出水总管、真空集热管和蓄热体，所述蓄热体在真空集热管内部并且蓄热体内填充有蓄热相变材料，其特征在于，所述的真空集热管外部沿轴向布置有复合抛物面聚光器，真空集热管到复合抛物面聚光器的距离等于聚光器的焦距，所述复合抛物面聚光器固定在底板上； 所述蓄热体内沿轴向设有隔板，将蓄热体分为中温相变材料填充腔和高温相变材料填充腔，其中高温相变材料填充腔朝向复合抛物面聚光器一侧； 所述导流管包括冷水导流管和预热水导流管，所述换热管包括位于蓄热体中温相变材料填充腔的中温侧换热管和位于高温相变材料填充腔的高温侧换热管，所述冷水导流管位于中温侧换热管内部，所述预热水导流管位于高温侧换热管内部； 所述进水总管与冷水导流管相连，所述中温侧换热管与预热水汇集管相连，预热水汇集管通过预热水连接管与预热水导流管相连，所述高温侧换热管与出水总管相连，所述进水总管位于预热水汇集管内部，所述预热水连接管位于出水总管内部。2.根据权利要求1所述的太阳能高效双温相变集热器，其特征在于，所述的真空集热管、蓄热体和复合抛物面聚光器组成蓄热单元，所述的蓄热单元至少设有两个。3.根据权利要求1所述的太阳能高效双温相变集热器，其特征在于，所述的预热水汇集管和出水总管的外部设有保温层，所述的保温层的外面设有起保护作用的外壳。4.根据权利要求1所述的太阳能高效双温相变集热器，其特征在于，所述复合抛物面聚光器与底板之间为保温层。5...
【专利技术属性】
技术研发人员：章学来，赵群志，甘伟，徐斌，罗孝学，李春蕾，华维三，袁园，陈旭东，孟祥来，黄艳，王惠惠，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：
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