采用固体储能的太阳能供热系统的制作方法

供热;炉灶;通风;干燥设备的制造及其应用技术1.本实用新型涉及新能源及节能技术领域，尤其涉及一种采用固体储能的太阳能供热系统。背景技术：2.太阳能既是一次能源，又是可再生的清洁能源，我国在清洁能源的消费在总的能源消费比例逐年提高，可见清洁能源的重要性。同时它资源丰富，可以免费使用，无需运输，对环境无任何污染。而且太阳能年到达地球表面太阳辐射能相当130万亿吨煤，是迄今可开发的最大能源。最重要的是我国属太阳能资源丰富的国家，2/3以上地区年日照时数大于2000小时，绝大部分地区都具有开发利用价值。尽管到达地球表面的太阳能辐射的总量很大，但是能流密度很低，而且太阳能不是很稳定，容易受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。此外太阳能还有效率低、成本高的问题，这是我们现阶段需要解决的问题。当天气晴朗时，太阳辐射能量强，室外温度也比较高，而此时热用户需求量相对要较小。但是到晚上或阴雨天气时，太阳辐射能量很弱，室外温度也较低，而此时热用户需求却较大，这就是热用户需求与太阳能辐射能量强度的矛盾之处。3.为了提高太阳能的利用效率，提升太阳能供热系统的稳定性，人们推出了增设储能装置的太阳能供热系统，主要的储能材料为利用潜热储能的相变储能材料与利用显热储能的固体储能材料，但对于相变储能材料而言，其设备成本过高，尚不具备很高的实用价值，对于固体储能材料而言，其导热率通常不高，储能材料的换热性能不佳，往往影响储能装置的性能，同时温度的变化可能带来的材料的体积变化也会给装置的安全与使用寿命带来不利影响。技术实现要素：4.本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提出一种采用固体储能的太阳能供热系统，其成本低廉，便于制作，且具有良好的导热与储热性能，本实用新型提供的太阳能供热系统对储能装置的结构及固体储能材料进行优化设计以强化装置的储热效果，同时提高系统的稳定性，以此来协调热用户需求与得热量之间的矛盾，提高系统的热利用率，同时提高太阳能供热系统的稳定性。该系统可用于严寒地区，改善当地居民的供暖问题。5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用固体储能的太阳能供热系统，包括太阳能热水环路和热水供热环路，环路内工质均为水，所述太阳能热水环路与热水供热环路之间通过第一换热器和储能装置进行换热。6.进一步地，太阳能热水环路中安装有太阳能集热器，所述太阳能集热器为平板型太阳集热器，由玻璃盖板和保温材料组成盒子结构，盒子内部从上往下依次为空气层、选择性吸收涂层和相变储能材料。7.进一步地，所述储能装置内部填充固体储能材料，固体储能材料内设有相互交错的第一换热盘管和第二换热盘管，储能装置串联于太阳能热水环路上，第一换热盘管作为太阳能热水环路在储能装置内部的一部分，储能装置与热水供热环路并联，通过第二换热盘管两端与热水供热环路连通。8.进一步地，热水供热环路上的第二换热盘管两端之间安装有第一阀门和第二阀门；所述第二阀门安装在热水供热环路上，所述第一阀门安装在第二换热盘管的进水管路上。9.进一步地，太阳能热水环路内与热水供热环路内添加防冻剂。10.进一步地，所述热水供热环路上安装有辐射板，热水供热环路通过第二换热器与用户热水进行换热。11.本实用新型的有益效果：12.(1)本实用新型中的太阳能集热器上层采用透明玻璃盖板，减少下层的吸热板对外的辐射和对流造成的传热损失，还可以阻止灰尘和雨水进入选择性吸收涂层，从而延长吸收图层的使用寿命。13.(2)本实用新型中太阳能热水环路通过第一换热器和储能装置和热水供热环路耦合，其中储能装置管路和热水供热环路管路并联，且并联管路上安装有阀门，达到充能及不同形式供热的目的。14.(3)本实用新型所采用的储能材料为水、石墨粉与沙石混合形成的混合砂浆，其成本低廉，便于制作与维护，能有效降低系统的成本。15.(4)本实用新型利用石墨粉掺入沙浆改善储热材料的换热性能，极大地提高了材料的热导率，提高了储能材料与换热管的换热效率。16.(5)本实用新型循环环路内添加防冻剂，从而使系统可以适应严寒的气候条件，实用性强，应用范围广。17.(6)本实用新型使用泡沫金属复合相变材料填充的平板集热器，集热器的整体温度分布比不含泡沫金属时更均匀，可见泡沫金属极大地增强了复合相变材料的传热效率。附图说明18.图1为太阳能集热器结构图；19.图2为储能装置结构图；20.图3为储能型太阳能供热系统结构图。具体实施方式21.下面的实施例可以使技术人员更全面的理解本实用新型，但仅用于实例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好的说明本实施例，附图某些部件会有所省略；对于本领域技术人员来说，附图中某些结构及其说明可能省略是可以理解的。22.如图3所示，本实用新型提供了一种采用固体储能的太阳能供热系统，包括太阳能热水环路和热水供热环路，环路内工质均为水，所述太阳能热水环路与热水供热环路之间通过第一换热器1和储能装置2进行换热。23.太阳能热水环路中安装有太阳能集热器3，所述太阳能集热器3为平板型太阳集热器，由玻璃盖板4和保温材料5组成盒子结构，盒子内部从上往下依次为空气层6、选择性吸收涂层7和相变储能材料8。所述保温材料5为玻璃棉、酚醛泡沫或聚氨酯泡沫。24.所述相变储能材料8可以选择为二元石蜡-月桂酸复合而成。其中石蜡质量分数为50％，其余为月桂酸。25.所述储能装置2内部填充固体储能材料，固体储能材料内设有相互交错的第一换热盘管11和第二换热盘管12，储能装置2串联于太阳能热水环路上，第一换热盘管11作为太阳能热水环路在储能装置2内部的一部分，太阳能热水环路内的循环水流经太阳能集热器3吸收热量后，进入第一换热盘管11为储能材料充能，储能装置2与热水供热环路并联，通过第二换热盘管12两端与热水供热环路连通，供热循环水在有需要时流入第二换热盘管12吸收热量，进而将热量供给用户。换热盘管内循环水与储能材料之间有良好的换热效率，同时换热盘管具有支撑储能装置内混合沙浆的作用。26.热水供热环路上的第二换热盘管12两端之间安装有第一阀门13和第二阀门14。所述第二阀门14安装在热水供热环路上，所述第一阀门13安装在第二换热盘管12的进水管路上。太阳能热水环路内与热水供热环路内添加防冻剂。所述防冻剂为氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、乙二醇水溶液或丙二醇水溶液，浓度根据所需冰点确定。27.所述储能装置2内部填充的固体储能材料可以选择为石墨粉、水、沙石三者混合形成的砂浆，其中水的质量分数为10—14％，石墨粉质量分数为3—5％，其余为沙石。28.所述热水供热环路上安装有辐射板10，热水供热环路通过第二换热器9与用户热水进行换热。29.所述太阳能集热器3，包括玻璃盖板4、空气层6、选择性吸收涂层7、保温材料5、相变储能材料8和外框架，所述玻璃盖板4的材质为透明玻璃，其主要作用为减少下层的吸热板对外的辐射和对流造成的传热损失。同时玻璃盖板4还可以阻止灰尘和雨水进入选择性吸收涂层7，从而延长吸收图层的使用寿命。所述选择性吸收涂层7外涂在金属或非金属板作为吸热板，这种涂层对太阳辐射在较宽范围内有着高吸收比，同时本身的长波辐射发射比却很低，这样可以最大限度吸收太阳辐射。所述保温材料5在整个平板集热器的四周和底面都包裹有保温材料以减少吸热板向周围环境散热。所述外框架是将玻璃盖板4、吸热板及保温材料5等进行封装构成整体的外壳，主要起到保护集热器并方便安装的功能，用不锈钢、玻璃钢或硬质塑料制成。所述相变储能材料8为二元石蜡-月桂酸复合相变材料作为储能材料，其相变温度为47℃，低于石蜡相变温度，从而可以在更低的室外温度下进行相变储能。30.所述储能装置2为上下端均密封的圆柱状的水箱体，所述水箱体包括外壳以及固体储能材料，所述外壳与固体储能材料间形成密封的空腔，并填充有保温材料，从而减少储能装置 2内所存储的热量的损耗，所述固体储能材料为石墨粉、水、沙石三者混合得到的混合沙浆，水与石墨粉的混合能够有效提高沙石的换热效率。31.实施例1：太阳能直接供热时，太阳能热水环路与热水供热环路工作，第二阀门14开启，第一阀门13关闭，太阳能热水环路的循环水经过太阳能集热器3吸收热量，于第一换热器1 处与热水供热环路内的循环水换热，热水供热环路中的循环水被加热后到达末端的辐射板10 放热，为用户提供热量。32.实施例2：太阳能直接供热时，太阳能热水环路与热水供热环路工作，第二阀门14开启，第一阀门13关闭，太阳能热水环路的循环水经过太阳能集热器吸收热量，于换热器1处与热水供热环路内的循环水换热，供热循环水被加热后流经第二换热器9处与自来水换热，自来水被加热后供给给用户使用。33.实施例3：对储能装置2进行充能时，太阳能热水环路工作，太阳能热水环路的循环水经过太阳能集热器3吸收热量后流入储能装置2，于第一换热盘管11内与固体储能材料进行换热，将热量存储于储能装置2内。34.实施例4：利用储能装置2存储的热量制取热水时，热水供热环路工作，第二阀门14关闭，第一阀门13开启，热水供热环路的循环水流入第二换热盘管12，吸收储能装置2内的热量，被加热后流经第二换热器9与自来水换热，自来水被加热后供给给用户使用。35.实施例5：利用储能装置2存储的热量供热时，热水供热环路工作，第二阀门14关闭，第一阀门13开启，热水供热环路循环水流入第二换热盘管12，吸收储能装置2内的热量，被加热后流入辐射板10，将热量供给给用户。36.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。









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