[发明专利]一种采用蜂窝形储热单元的太阳能蓄热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能蓄热装置，具体涉及一种采用蜂窝形储热单元的太阳能蓄热装置。

背景技术

新能源应该具有清洁、高效、广阔的发展前景等特点，太阳能又以自身优势在新能源开发 中独树一帜：太阳能的储量极为丰富，虽然太阳辐射只有极微小的部分到达地球，但据此计算， 一年内到达地面的太阳能总量折合成标准煤仍约1.892×10¹⁷t，是目前世界主要能源探明储量 的一万倍；太阳能处处都可以利用，有利于缓解能源供需矛盾，缓解运输压力，能解决偏僻边 远地区及交通不便的农村、海岛等的能源供应问题；太阳能是取之不尽、用之不竭的。凭借这 些优势，太阳能的开发利用具有极其广阔的前景。在现今能源短缺的时代，各国政府都将太阳 能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。虽然太阳能资源非常充足，太阳能的利用同 样面临一些问题：太阳能虽然总量丰富，但其能流密度低，单位面积上的能量稀薄；太阳能在 其利用过程中由于昼夜更替和季节变化等因素的影响以及阴晴云雨等因素的制约，太阳能的间 断性和不稳定性就会显露出来。若要对太阳能资源进行热利用，就必须采取蓄热装置来保证太 阳能利用的稳定与连续。

传统的太阳能储热形式多数为水箱直接储热，即经过太阳能集热器加热的热水进入一个大 的储水箱体，将已经被加热的水存储起来，待有需要时供人们使用。这种储热方式虽然利用形 式简单，但由于利用的是水的显热进行储热，其储能密度小，并且储热体积大，在无太阳条件 下利用时出水水温会不断下降，用户使用时不方便。相变储热是指相变材料在相变温度下发生 物相变化，并伴随着吸收或放出热量，可用来控制周围环境的温度，或用以储存热能。相较于 传统的储热方式，其优点在于：相变储热利用相变材料的潜热进行热量储存，储能密度大，相 对储热体积小，相同储热量下储热体积仅为显热储热的50％或者更少；并且在无太阳条件下利 用时可利用时间长，出水水温较均匀，用户使用时方便舒适。

太阳能相变储热已成为太阳能利用的重要途径，如今已有各式各样的相变储能专利及产 品。但如何使相变储热过程更快速更有效地进行，保证出水温度平稳又是亟待解决的问题。根 据储热箱体内部的结构的不同，其储热放热时的效率也有高低，并且现有结构中的出口水温并 不能很好保证。申请号为200810228927.5的中国专利公开了一种相变储热罐，采用的技术方 案是在一外层带有保温套的塑料罐内设置有热媒介质管和相变储热剂，通过阀门开关来转换蓄 热和供热功能。其内部结构简单，相变储热材料均匀分布，不能形成温度的梯级利用，易造成 出水温度不够平稳。其相变储热材料与管路接触面积小，蓄热和供热的效率低，也易造成罐内 相变蓄热材料的温度分布差异过大。其蓄热和供热功能共用一套管路，虽然简化了罐体内部结 构，但不能做到蓄热和供热同时进行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种采用蜂窝形储热单元的太阳能蓄热装置， 该太阳能储热装置换热效率高、安全可靠。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种采用蜂窝形储热单元的太阳能蓄热装置，包括储热箱体，储热箱体的上部设有冷水进 水口和太阳能热水进水口，储热箱体的下部设有热水出水口和太阳能热水回水口；储热箱体内 设有太阳能热水管路和若干个相变储热单元，其中相变储热单元包括储热容器及封装在储热容 器内部的相变储热材料；太阳能热水管路自上而下依次穿过各相变储热单元，且太阳能热水管 路的上部连接太阳能热水进水口，下部连接太阳能热水回水口，相邻的相变储热单元间留有供 换热介质流动的通道。

所述的储热箱体内设置若干层相变储热单元，每层中包括若干个相变储热单元。

每层相变储热单元中储热容器的尺寸相同，各层相变储热单元中储热容器的尺寸自上而下 逐渐增大。

各层相变储热单元中储热容器内部封装的相变储热材料的熔点自上而下逐渐减小。

各层中相变储热单元的数量相同，均为n个；储热箱体中的太阳能热水管路为由n条支路 构成的同程式管路，其中第i条支路从上到下依次穿过各层中第i个相变储热单元，i＝1～n，且 所有支路的上部均与太阳能热水进水口相连，所有支路的下部均与太阳能热水回水口相连。

所述的储热箱体中相邻的相变储热单元呈正三角形排列。

所述的相变储热单元中储热容器为六角蜂窝形柱状结构。