[实用新型]一种相变储热装置以及太阳能加热系统

说明书

技术领域

   本实用新型涉及一种相变储热装置以及太阳能加热系统。具体地说，一种含有相变储能材料的蓄热装置以及利用太阳能加热的工作系统。

背景技术

随着生活水平的不断提高，太阳能热利用是新能源和可再生能源中商业化程度最高、应用最普遍的技术之一，它的利用所带来的节能和环保效益是巨大的。以往的太阳能热水器配套的水箱是用水作为蓄热介质，其蓄热能量密度小，导致水箱的体积和重量较大。

Badran等(Energy Conver. and Manage.， 1998， 39:105-111)对利用太阳能加热燃料油进行了研究，将燃料油加热到50℃，并在该温度下储存。但是，在Badran等设计的工作系统中使用储热材料的显热，即利用储热水箱温度变化的显热来存储热量；该方式在实际应用过程中存在造价高、储热材料占地面积大、蓄热温差大等不足。

要更好地利用太阳能，必须解决太阳能的间隙性和不可靠性问题，而在太阳能利用系统中设置储热装置是解决上述问题最有效的方法之一。在日照充分时用储热材料储存多余的能量，在无日照或日照不足时用储存的能量为介质加热，可解决太阳能的间断性和不可控性问题，能更有效地利用太阳能。所述的储热材料主要是相变储能材料。相变储能材料(PCM)作为一种新兴的功能材料，其工作原理是：利用材料的相变过程，吸收（或释放）相变潜热，来实现对环境中能量的吸收（或释放），进而可以储热或制冷，从而实现储能的目标。相变储能属于潜热储能的一种，与显热储能相比具有储能密度高、储能（或释能）过程近似等温、过程易控等特点，非常适于解决能量供给与需求失衡及其在空间、时间上不匹配的矛盾。目前，利用太阳能集热与相变物质储热相结合的技术得到广泛的研究和应用。

CN201875982U公开了一种双盘管太阳能承压水箱。该太阳能承压水箱的结构为：第一换热器和第二换热器置于内胆内，外桶与内胆之间设有保温层，内胆充满相变物质，膨胀罐安装在水箱的中部，通过小管接通内胆。内胆中直接添加相变物质，容易受到相变物质腐蚀，而且相变物质在吸热-放热过程中存在体积膨胀，会缩短整个系统的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种蓄热量高、相变材料对换热器无腐蚀、供热方式灵活的相变储热装置，以及利用该相变储热装置的太阳能加热系统。

本实用新型的相变储热装置，包括壳体、蛇形盘管换热器、输入热换热管路、储热容器、保温材料，壳体的外壁与内壁之间设有保温材料，其中蛇形盘管换热器置于壳体中，其进口与出口通过壳体，储热容器放置在蛇形盘管换热器上，储热容器中填装相变储能材料。

 本实用新型的太阳能加热系统，包括太阳能集热器、相变储热装置、热水泵、循环水泵，其中太阳能集热器与相变储热装置之间连接有热水泵和循环水泵，相变储热装置采用本实用新型的相变储热装置，即相变储热装置包括壳体、蛇形盘管换热器、水换热管路、储热容器、保温材料，壳体的外壁与内壁之间设有保温材料，其中蛇形盘管换热器置于壳体中，其进口与出口通过壳体，储热容器放置在蛇形盘管换热器上，储热容器中填装相变储能材料。

本实用新型中，储热容器是密封的，固定安装在蛇形盘管换热器上，防止相变储能材料泄漏。根据蛇形盘管换热器的排布，设置多个储热容器，最好均匀分布在蛇形盘管换热器上，这样不但换热效果好，而且还可以防止相变储能材料分层或相变储能分布不均匀的现象发生。

本实用新型中，输入热换热管路中的介质可以采用水，也可以采用其它可用的介质。该输入热换热管路包括输入管和输出管，输入管和输出管通过相变储热装置的外壳。

所述的相变储能材料优选有机相变储能材料，相变温度为65～85℃，选自高级脂肪酸及其酯类、石蜡、多元醇中的一种或几种，优选石蜡。本实用新型中可以将相变储能材料进行封装，防止相变材料发生泄漏等情况的发生。常用的方法主要有插层法、微胶囊法、溶胶-凝胶法、化学接枝法和熔融/溶液共混法等。本实用新型可以将几种不同相变温度的相变储能材料混装于储热容器内，得到较宽的相变温度范围，满足多种工况下的实际需求。