[发明专利]一种组合模块式相变蓄热水箱

说明书

本发明公开了一种组合模块式相变蓄热水箱，包括圆柱形壳体，所述壳体的顶部设置有蓄热进口和取热出口，所述壳体的底部设置有蓄热出口和取热进口；所述壳体内轴向设置有圆柱形蓄热流道，所述蓄热流道的上、下两端分别与所述蓄热进口和所述蓄热出口相连接；所述蓄热流道的上、下端面分别设置有联通孔；所述蓄热流道的上部外侧设置有高熔点相变模块，所述蓄热流道的下部外侧设置有低熔点相变模块。本发明蓄热水箱在同等容积情况下，具有更大的蓄放热能力及效率；蓄热水箱蓄能密度提升，水箱空间占用量减少；水箱热分层效果可持续较长时间，提高太阳能集热器效率；热水随用随取，由于相变材料的存在，水箱具有一定的后续供水能力。

技术领域

本发明涉及相变蓄能及节能环保技术领域，特别涉及一种储存太阳能的组合模块式相变蓄热水箱。

背景技术

太阳能光热系统是目前较为成熟的一种应用，其中，蓄热水箱是系统中的重要部件之一，主要作用是将太阳能集热器收集的热量储存起来，以便用户可以随时取用热水。以水作为蓄热介质，具有来源广泛、比热容大、清洁无污染等优势，然而，由于太阳能资源具有间歇性等缺点，同等蓄热量情况下需要更大的水箱体积，浪费了一定的空间资源。此外，采用水作为蓄热介质时，随着蓄热过程的进行，水箱进出口温差逐渐降低，热分层效果降低，与之相连的太阳能集热器进口温度不断升高，从而导致太阳能集热器效率降低；另一方面，相变蓄热技术在近几十年来已经得到了较好的发展。相变蓄热技术主要利用了相变蓄热材料在相变过程(如固态变为液态)中吸收(释放)的大量潜热，在相变过程中，物质温度基本不变，然而，相变材料导热系数偏低，单纯的相变蓄热装置往往具有相变潜热利用率低，潜热无法得到充分利用的缺陷，影响了相变蓄热材料的蓄放热性能，且价格较贵，因此，合理利用水的显热及相变蓄热材料的相变蓄热优势，提高太阳能集热器效率，提升蓄热水箱蓄热密度及蓄放热效率，成为了解决问题的关键。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可用于太阳能热水系统中的组合模块式相变蓄热水箱，同等容积情况下，具有更大的蓄放热能力及效率；蓄热水箱蓄能密度提升，水箱空间占用量减少；水箱热分层效果可持续较长时间，提高太阳能集热器效率；热水随用随取，由于相变材料的存在，水箱具有一定的后续供水能力。

本发明所采用的技术方案是：一种组合模块式相变蓄热水箱，包括圆柱形壳体，所述壳体的顶部设置有蓄热进口和取热出口，所述壳体的底部设置有蓄热出口和取热进口；所述壳体内轴向设置有圆柱形蓄热流道，所述蓄热流道的上、下两端分别通过进水管和出水管与所述蓄热进口和所述蓄热出口相连接；所述蓄热流道的上、下端面分别设置有若干个联通孔；所述蓄热流道的上部外侧设置有一个以上高熔点相变模块，所述蓄热流道的下部外侧设置有一个以上低熔点相变模块。

所述高熔点相变模块以同心圆形式由内向外依次排列在所述蓄热流道和所述壳体之间。

所述高熔点相变模块为圆环柱体结构，其厚度为10～14mm，其高度为450～550mm。

所述低熔点相变模块以同心圆形式由内向外依次排列在所述蓄热流道和所述壳体之间。

所述低熔点相变模块为圆环柱体结构，其厚度为10～14mm，其高度为450～550mm。

所述高熔点相变模块和所述低熔点相变模块设置有凸点、波纹或肋片以增加其传热系数。

制成所述高熔点相变模块的相变材料和制成所述低熔点相变模块的相变材料中添加铝粉或膨胀石墨粉以增强其导热系数。

所述高熔点相变模块采用相变温度为58℃的相变材料制成。

所述低熔点相变模块采用相变温度为44℃的相变材料制成。

本发明的有益效果是：

1、两种不同熔点相变材料的布置提高了蓄热水箱的蓄热速率，实验水箱蓄热时间明显缩短。