相變式太陽能集熱裝置的製作方法
2023-08-10 20:03:41 1
專利名稱：相變式太陽能集熱裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱裝置，特別涉及一種應用於太陽熱水器的太陽能集熱裝置。
現行太陽能集熱裝置均是以利用太陽能直接加熱所使用物質供生產、生活使用的，如太陽熱水器加熱水，溫室及太陽房用太陽能空氣集熱器加熱空氣等等。均存在著貯熱容器太大(體積大、重量大、成本高)的缺陷，太陽能熱水器的水箱在許多場合已經嚴重影響太陽熱水器的安裝使用，很多旅遊城市由於太陽熱水器安裝影響建築物的景觀而不得不限制這一安全節能產品的使用；空氣集熱器由於所需容器更大、成本更高就只好捨棄貯熱裝置，只能在有太陽時向溫室或太陽房供熱。雖然也有部分人提出將相變材料用於太陽能，但採取的技術措施不實用，故不能夠形成產品。
本實用新型的目的在於針對現行產品的不足，提供一種太陽能集熱裝置，採取更為實用的方案，能去除或減小太陽能集熱裝置的貯熱容器，使之能很方便地同建築物等相結合，便於太陽能熱水器、太陽能空氣集熱器等產品的推廣應用。
本實用新型的目的是通過以下方式實現的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於包括有能集收太陽能能量的集熱體；用來貯存熱能、且直接存放在集熱體內的相變材料；插入相變材料中用以從相變材料中取出熱量的換熱裝置和用以固定集熱體的支架。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於在所述的換熱裝置上帶有翼片，將相變材料分隔成多個薄層。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相鄰翼片的間隙為3～20mm，翼片可以是片狀的，也可以是環狀的。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述的集熱體採用全玻璃太陽能真空集熱管。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述的真空集熱管，內徑在於Φ40～100mm之間。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置為U形管。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置為通水熱管，如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置為通水蛇形管。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述的集熱體採用帶有吸熱塗層的扁盒，受光面帶有透明蓋板。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相變材料部分直接存放在太陽能真空集熱管內，其餘部分存放於帶保溫的容器中。
如上所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相變材料為8水氫氧化鋇或為石蠟，也可為瀝青。
本實用新型利用集熱體集收太陽能能量，有足夠量的相變材料用來貯存熱能，換熱裝置插入相變材料中，用以從相變材料中取出熱量。
本實用新型安裝在室外露天場所，能實現以下功能在太陽的照射下，集熱體吸收太陽能轉化為熱能加熱自身及相變材料，相變材料吸收熱量後溫度逐漸升高至相變溫度點，產生相變繼續吸熱，相變完成後仍可繼續升溫吸熱；當需要使用此裝置內的熱量時，所用物質(如水、空氣等)通過換熱裝置從相變材料吸取熱量，相變材料溫度下降，在相變溫度點產生相變，釋放相變潛熱，相變過程中和結束後相變材料溫度下降繼續釋放熱量。
本實用新型太陽能集熱器由於設置了相變材料貯存熱量，減少了貯熱裝置的體積、重量和成本；同時，在換熱裝置上有翼片，將相變材料分隔成多個薄層，提高換熱裝置的換熱效果和相變材料的壽命。當水、空氣等從換熱裝置中流過時將其直接加熱，不再需要大體積的貯熱容器。將此裝置應用於熱水器，可大大減小其體積，並保存有足夠的能量，使熱水器使用方便，結構簡單，效率高。為太陽熱水器的大規模安裝、使用創造了條件。
下面通過實施例及附圖作進一步描述。
圖1是本實用新型的方式一實施例的結構示意圖。
圖2是方式一實施例真空管部分軸向斷面的結構示意圖。
圖3是本實用新型的方式二的實施例的結構示意圖。
圖4是方式二實施例真空管部分軸向斷面的結構示意圖。
圖5是本實用新型的方式三實施例的結構示意圖。
圖6是本實用新型的方式四實施例的結構示意圖。
一種相變式太陽能集熱裝置，由集熱體1、貯能用相變材料2、換熱裝置3及支架4、保溫層5等部件構成，其中集熱體1用來集收太陽能能量，相變材料2直接存放在集熱體1內，用來貯存熱能；換熱裝置3插入相變材料2中，用以從相變材料2中取出熱量。
在換熱裝置3上帶有翼片6，翼片間距離為3～20mm，翼片的目的是為了克服相變材料導熱性能較差缺陷，提高換熱裝置的換熱效果；同時，翼片的存在，也將相變材料分隔成多個薄層，解決了部分相變材料(如水合鹽)具有的容易析出的缺陷。提高了相變材料2的壽命和整體的換熱能力。
本實用新型有多種具體實施方式
方式一參見
圖1、圖2集熱體1為全玻璃太陽能真空集熱管7，內徑可在40～100mm之間，以保證有足夠的容量，換熱裝置3為帶環狀翼片6的通水U形管8，相變材料2為8水氫氧化鋇9，相變材料2存放在集熱體1內，換熱裝置3插入相變材料2中，集熱體1和換熱裝置3由支架4支承固定；在換熱裝置3的外圍包有保溫層5。
全玻璃太陽能真空集熱管包括真空管外層玻璃10，真空管內層玻璃11，真空管外層玻璃10與真空管內層玻璃11之間為真空層，相變材料8水氫氧化鋇9，填充在真空管7內，被環狀翼片6分隔成多個環形薄層，減少了氫氧化鋇析出的可能性，也使各部位到翼片的距離縮短，減少了熱阻，提高了換熱能力。
在太陽的照射下，集熱體1吸收太陽能轉化為熱能加熱自身及管內的相變材料8水氫氧化鋇，相變材料8水氫氧化鋇吸收熱量後溫度逐漸升高至相變溫度點，產生相變分解為氫氧化鋇和水繼續吸熱，相變完成後仍可繼續升溫吸熱；當將本實用新型用於熱水器，需要使用相變式真空管太陽熱水器內的熱量時，用水通過換熱裝置3的U形管，換熱裝置3從相變材料吸取熱量，水溫得到升高，變為熱水，相變材料溫度下降，在相變溫度點產生相變，氫氧化鋇和水合成為8水氫氧化鋇，釋放出相變潛熱，相變結束後相材料溫度下降繼續釋放熱量直至溫度同水溫接近為止。
方式二參見圖3集熱體1為真空管12，換熱裝置3為帶片狀翼片的通水熱管13，相變材料2為石蠟14，真空管12與相變材料貯存箱15相連，相變材料2存放在真空管12與相變材料貯存箱15內，換熱裝置3插入相變材料2中，集熱體1、換熱裝置3和相變材料貯存箱15由支架4支承固定；在相變材料貯存箱15的外圍包有保溫層5。
在通水熱管13上設有圓形片狀翼片16。
真空管包括真空管外層玻璃17，真空管內層玻璃18，真空管外層玻璃17與真空管內層玻璃18之間為真空層，相變材料石蠟14填充在真空管12內，被圓形片狀翼片16分隔成多個薄層，減少了氫氧化鋇析出的可能性，也使各部位到翼片的距離縮短，減少了熱阻，提高了換熱能力。
在太陽的照射下，集熱體真空管吸收太陽能轉化為熱能加熱自身及管內和相變材料貯存箱中的相變材料石蠟，石蠟吸收熱量後溫度逐漸升高至相變溫度點，產生相變由固態逐漸熔化為液態繼續吸熱，相變完成後仍可繼續升溫吸熱；當需要使用相變式真空管熱管太陽熱水器內的熱量時，用水通過(1)熱管(換熱裝置)從相變材料吸取熱量，水溫得到升高，變為熱水，相變材料溫度下降，在相變溫度點產生相變，由液態逐漸凝固為固態，釋放出相變潛熱，相變結束後相材料溫度下降繼續釋放熱量直至溫度同水溫接近為止。
方式三參見圖5集熱體1為表面有吸熱塗料的扁盒19，扁盒19厚度在25～70mm之間，換熱裝置為帶片狀翼片的通水蛇形管20，扁盒內存有相變材料為瀝青24，扁盒19由支架4支承固定；在扁盒19內側設有保溫層5。
在扁盒19上裝有玻璃蓋板21，在通水蛇形管20上裝有長條狀片狀翼片22。
在太陽的照射下，扁盒19(集熱體)吸收太陽能轉化為熱能加熱自身及盒內的相變材料瀝青，相變材料瀝青吸收熱量後溫度逐漸升高至相變溫度點，產生相變由固態逐漸熔化為液態繼續吸熱，相變完成後仍可繼續升溫吸熱；當需要使用相變悶曬式太陽熱水器內的熱量時，用水通過蛇形管(換熱裝置)從相變材料吸取熱量，水溫得到升高，變為熱水，相變材料溫度下降，在相變溫度點產生相變，由液態逐漸凝固為固態，釋放出相變潛熱，相變結束後相材料溫度下降繼續釋放熱量直至溫度同水溫接近為止。
方式四參見圖6集熱體1為表面有吸熱塗料的扁盒23，換熱裝置為帶翼風管25，扁盒內存有相變材料為瀝青24，扁盒23由支架4支承固定；在扁盒23內側設有保溫層5。
在扁盒23上裝有玻璃蓋板26，在帶翼風管25上裝有長條狀片狀翼片27。
在太陽的照射下，扁盒23吸收太陽能轉化為熱能加熱自身及盒內的相變材料瀝青，瀝青吸收熱量後溫度逐漸升高至相變溫度點，產生相變由固態逐漸熔化為液態繼續吸熱，相變完成後仍可繼續升溫吸熱；當需要使用相變悶曬式太陽能空氣集熱器內的熱量時，用空氣通過帶翼風管23，從相變材料吸取熱量，空氣溫度得到升高，變為熱空氣，相變材料溫度下降，在相變溫度點產生相變，由液態逐漸凝固為固態，釋放出相變潛熱，相變結束後相材料溫度下降繼續釋放熱量直至溫度同空氣溫接近為止。
權利要求1.一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於包括有能集收太陽能能量的集熱體(1)用來貯存熱能、且直接存放在集熱體內的相變材料(2)；插入相變材料(2)中用以從相變材料(2)中取出熱量的換熱裝置(3)和用以固定集熱體(1)的支架(4)。
2.根據權利要求1所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於在所述的換熱裝置(3)上帶有翼片(6)，將相變材料(2)分隔成多個薄層。
3.根據權利要求2所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相鄰翼片(6)的間隙為3～20mm，翼片(6)可以是片狀的，也可以是環狀的。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述的集熱體(1)採用全玻璃太陽能真空集熱管(7)。
5.根據權利要求4所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述的真空集熱管(7)，內徑在於Φ40～100mm之間。
6.據權利要求4所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置(3)為U形管(8)。
7.根據權利要求4所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置(3)為通水熱管(13)，
8.根據權利要求4所述的一種太陽能相變式集熱裝置，其特徵在於換熱裝置(3)為通水蛇形管(20)。
9.根據權利要求1、2或3所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述的集熱體(1)採用帶有吸熱塗層的扁盒(19)，受光面帶有透明蓋板(21)。
10.根據權利要求9所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置(3)為U形管(8)。
11.根據權利要求9所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置(3)為通水熱管(13)，
12.根據權利要求9所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於換熱裝置(3)為通水蛇形管(20)。
13.根據權利要求4所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相變材料(2)部分直接存放在太陽能真空集熱管(7)內，其餘部分存放於帶保溫的容器中。
14.根據權利要求4所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相變材料(2)為8水氫氧化鋇(9)或為石蠟(14)，也可為瀝青(24)。
15.根據權利要求8所述的一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於相變材料(2)為8水氫氧化鋇(9)或為石蠟(14)，也可為瀝青(24)。
專利摘要一種相變式太陽能集熱裝置，其特徵在於包括有能集收太陽能能量的集熱體；用來貯存熱能、且直接存放在集熱體內的相變材料；插入相變材料中用以從相變材料中取出熱量的換熱裝置和用以固定集熱體的支架。本實用新型太陽能集熱器由於設置了相變材料貯存熱量，減少了貯熱裝置的體積、重量和成本；將此裝置應用於熱水器，可大大減小其體積，並保存有足夠的能量，使熱水器使用方便，結構簡單，效率高。
文檔編號F24J2/32GK2551929SQ02227528
公開日2003年5月21日 申請日期2002年5月12日 優先權日2002年5月12日
發明者熊偉, 王海濤 申請人:中山長青燃氣具有限公司