[发明专利]一种多级相变储热式太阳能供暖、供热水系统

说明书

本发明涉及一种多级相变储热式太阳能供暖、供热水系统，系统在太阳能真空集热管内腔设置螺旋换热管，同时在螺旋换热管和太阳能真空集热管内腔空隙部分填充相变材料，利用螺旋管结构紧凑、传热面积大和相变材料蓄能多、蓄能过程等温发生的优点，提出一种兼具集热和储热功能的太阳能真空集热管。本发明在高硼硅玻璃管背阴面涂上反射涂层，将斜射太阳光反射至金属内管外表面的选择性吸收涂层上，减少了光照损失。相变材料分级填充到太阳能真空集热管、集水器、热水水箱三部分，相比集中储热装置，节省了空间，减小了材料堆积厚度，增强了传热效率。整个系统以太阳能作主要热源，电能为辅助热源，可以满足各种工况下的用户需求。

技术领域

本发明涉及太阳能热利用领域，尤其涉及一种多级相变储热式太阳能供暖、供热水系统。

背景技术

随着环境污染问题的加剧，太阳能资源的利用得到了人们的重视。太阳能热水器在生活中已经得到了普遍的应用，然而，用太阳能同时进行供暖、供热水的情况较少，主要原因分为以下两个方面：一方面太阳能资源具有周期性、间歇性、不稳定性的天然弊端，受到光照变化的影响较大，无法实现稳定的热量传输，仅仅依靠水储热，效率低，散热快，难以满足长时间的暖气、热水需求；另一方面，白天太阳能资源丰富，但居民暖气、热水需求小，夜晚太阳能资源匮乏，居民暖气、热水需求多，存在资源和需求时间上的不匹配性。

相变材料是目前储能领域的一个研究热点，其在发生相变时温度不发生变化，并且能储存大量的潜热，相比其他储能材料，相变材料在有限的空间内可以储存更多的能量，同时对换热工质起到控温作用。然而目前相变材料主要和太阳能供热水系统结合，且停留在单一部件，或者需要建立集中式储热装置，占据较大的空间，难以实现居民生活使用。同时集中式储热装置中相变材料的堆积厚度大，传热效果差，储热效果不理想。目前，市场上正缺乏一种结构紧凑、占地小又能够同时实现供暖、供热水的太阳能系统。

发明内容

本发明针对上述背景技术中存在的问题，提出一种多级相变储热式太阳能供暖、供热水系统。

本发明具有以下有益效果：

1. 本发明涉及的一级相变材料6、二级相变材料12、三级相变材料15分散填充在系统的不同位置，相比集中式储热装置更加节省空间，材料堆积厚度薄，传热效果好，储热效率更高，使用更加灵活。

2. 本发明涉及的太阳能真空集热管4内腔设置了螺旋换热管5，同时在螺旋换热管5和太阳能真空集热管4内腔空隙部分填充一级相变材料6，以此利用螺旋管道结构紧凑、传热面积大、温差应力小和相变材料单体蓄能高、蓄能过程等温发生的优点，使太阳能真空集热管4集热更加高效，同时兼备了储热功能。

3. 本发明涉及的高硼硅玻璃管9背阴面部分涂有反射涂层10，通过反射涂层10将斜射到外管的太阳光反射到金属内管8外表面，被金属内管8外表面的选择性吸收涂层所吸收，减少了光照损失率，提高了集热效率。

4. 本发明涉及的集水器11内腔设置集水电加热棒22，热水水箱13内腔设置电加热棒16作为辅助热源，可满足各种工况下的供暖、供热水需求，且能够灵活选择集水电加热棒22或者电加热棒16的开启组合方式，有利于节省更多的电能。

本发明的技术方案是：