[发明专利]一种太阳能集热自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置

说明书

本发明提出一种太阳能集热自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置，包括：太阳能集热层、梯级相变蓄热层、自动导热层、壳体等部件。所述太阳能集热层设置于高温相变蓄热层外侧，所述梯级相变蓄热层包括高温相变蓄热层、中温相变蓄热层和低温相变蓄热层，所述自动导热层设置于所述相变蓄热层之间，自动在所述相变蓄热层之间建立/断开传导热桥。通过本发明所述太阳能集热自动梯级相变蓄热能量利用装置，既可以适应太阳辐射的变化，自动调整参与蓄热的相变材料质量，保证了相变材料能够充分发生相变，充分发挥了相变材料的相变潜力，又可以实现太阳热能的梯级利用，达到提高太阳能利用率的目的。

技术领域

本发明涉及太阳能利用及相变蓄热技术领域，更具体的涉及一种太阳能自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置。

背景技术

由于太阳能具有不稳定性和间歇性，给太阳能的利用带来了很大难度。相变材料具有蓄热量大，蓄放热近似恒温的特点，可以很好的平衡太阳能供给与热能需求之间的不平衡，具有很大的应用潜力。但现有太阳能相变材料供暖技术中，相变材料的相变温度和蓄热量都是固定的，这样的技术具有以下缺点：(1)在太阳辐射强的天气，供给相变材料的太阳热能过大，使得相变材料发生过热，影响相变材料使用寿命。(2)在太阳辐射较弱的天气，供给相变材料的太阳热能过少，相变材料不能完全相变，没有充分发挥相变材料的储能潜力。(3)太阳能集热器与相变蓄热装置分开设置，中间通过管道等连接，这样由于存在管道散热及增加了一次换热环节，降低了系统效率。因此为了高效的利用太阳能，太阳能相变蓄热技术应该能够根据太阳辐射的变化自动调节参与蓄热的相变材料的质量和蓄热温度，并且能够针对不同温度下储存的能量进行能量梯级利用。因此传统的太阳能相变材料技术应用中对太阳辐射的变化没有很好的适应性，并且效率较低。现有技术中也没有一种能够根据太阳辐射自动调整参与蓄热的相变材料的质量和蓄热温度的技术。

发明内容

本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种太阳能集热自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置，通过将太阳能集热技术与梯级相变蓄热装置耦合设计，减少换热损失。将不同相变温度的相变材料由高温到低温进行层叠布置，这种布置形式与装置被太阳能加热时的温度分布相符合，不会出现相变材料过热的现象。在相变材料层中间设置有自动导热层，可以根据太阳辐射的情况，自动强化或弱化相变材料层之间的导热热流，自动调整参与蓄热的相变材料质量，保证了相变材料能够充分发生相变，充分发挥了相变材料的相变潜力。太阳热能以不同温度相变潜热的形式被储存，提高了太阳能利用率，并且可以实现太阳热能的梯级利用。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种太阳能集热自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置，包括：外层玻璃1、内层玻璃2、选择性吸收膜3、固定支架4、高温相变蓄热层5、自动导热层8、中温相变蓄热层6、自动导热层9、低温相变蓄热层7、高温吸附腔11、低温吸附腔12、挡板13、透气网14、蒸汽腔15、蒸汽腔25、进水管16、出水管17、进水管18、出水管19、进水管20、出水管21、壳体10、保温层22，所述自动导热层8位于高温相变蓄热层5和中温相变蓄热层6之间，所述自动导热层9位于中温相变蓄热层6与低温相变蓄热层7之间，所述自动导热层8与自动导热层9内抽真空，高温吸附腔11内填充高温吸附剂，低温吸附腔12内填充低温吸附剂。

进一步的根据本发明所述的一种太阳能集热自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置，所述外层玻璃1、内层玻璃2、高温相变蓄热层5、自动导热层8、中温相变蓄热层6、自动导热层9和低温相变蓄热层7层叠设置，这种由高温过渡到低温的相变材料布置形式与装置被太阳能加热时的温度分布相符合，不会出现相变材料过热的现象，并可以充分发挥相变材料的相变潜力。

进一步的根据本发明所述的一种太阳能集热自动梯级相变蓄热能量梯级利用装置，所述高温吸附腔11嵌于高温相变蓄热层5内，并与自动导热层8连通，所述高温吸附腔11、挡板13、透气网14和蒸汽腔25构成一个随温度自动调节导热系数的单元，沿装置的高度方向在所述高温相变蓄热层5与中温相变蓄热层6之间建立有若干组自动调节导热系数的单元。