[发明专利]一种太阳能制热蓄热系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能设备领域，具体涉及一种太阳能制热蓄热系统。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。即本发明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为本发明的设备布置示意图。

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。