CN101666518B - 太阳能采暖蓄热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能采暖蓄热系统，包括太阳能集热器(1)、蓄热器(2)、循环泵(4)、采暖终端()、膨胀罐(6)、集热器入口处阀门(7)、旁路阀门(8)；本系统采用封闭循环，太阳能集热器(1)的出口与蓄热器(2)连接，蓄热器(2)与采暖终端(5)串联，采暖终端(5)出口处设有循环泵(4)，太阳能集热器(1)与蓄热器(2)之间设有旁路，其上设有旁路阀门(8)，在管路上设置膨胀罐(6)，蓄热器(2)的结构为换热器形式，热水与蓄热材料不直接接触。蓄热器(2)为方形箱式或圆柱形罐式，箱内填充蓄热材料(3)，蓄热材料(3)之间布置翅片管(9)，翅片管(9)内走水，与蓄热材料(3)换热。

Description

太阳能采暖蓄热系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能采暖蓄热系统，适用于太阳能热利用。

背景技术

当前我国能源紧张、环境污染严重，大力发展太阳能热利用是缓解能源紧张的重要途径，太阳能采暖是太阳能热利用中的一个重要分支，但由于成本较高、技术尚待改进，太阳能采暖并没有得到大规模的应用，仅有少量示范工程建成。

太阳能采暖中的一项关键技术就是蓄热，太阳能辐射能流密度较低，同时受阴天、夜间的影响，不能持续地为房屋供暖，所以需要蓄热装置，将白天获得的太阳能蓄存起来，供夜间或阴天时使用。已建成的示范工程一般采用热水箱来蓄热，体积庞大，并且水温波动大，太阳辐射增强水温升高，太阳辐射降低水温降低，导致采暖过程中室内温度波动较大。

中国专利CN2731356Y涉及一种平板式太阳能相变蓄热供暖装置，采用相变材料蓄热，装置集采光、蓄热、换热、保温于一体，蓄热和采暖过程中均需经过二次换热，即蓄热时集热器与导热介质换热、导热介质与棒形黑体蓄热元件换热，采暖时蓄热元件与导热介质换热，导热介质与盘管内的水换热，造成整个装置结构复杂、热效率低。

从系统运行来说，现有太阳能蓄热采暖系统的运行方式主要为双循环运行方式，即太阳能集热器与蓄热水箱之间进行循环，逐渐加热水箱中的水；同时蓄热水箱与采暖终端之间进行循环，向室内供暖，太阳能集热器与采暖终端之间没有直接连接，如中国专利CN1313779Y所述。这种运行方式存在系统复杂、水温波动大、室温波动大、控制复杂、可靠性低的问题，不适合一般家庭使用。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

针对以上不足本发明提供了一种蓄热装置体积小型化，通过新型蓄热系统降低太阳能采暖过程中室温波动，实现室温的恒定，提高太阳能采暖舒适性的新型的太阳能采暖蓄热系统。

2、技术方案：

本发明包括太阳能集热器、蓄热器、循环泵、采暖终端、膨胀罐、集热器入口处阀门、旁路阀门；本系统采用封闭循环，太阳能集热器的出口与蓄热器连接，蓄热器与采暖终端串联，采暖终端出口处设有循环泵，太阳能集热器与蓄热器之间设有旁路阀门，即旁路阀门一端连接在集热器入口处阀门与循环泵之间，另一端连接在太阳能集热器与蓄热器之间，在管路上设置膨胀罐。

所述的蓄热器的结构为换热器形式，热水与蓄热材料不直接接触。

所述的蓄热器为方形箱式，箱内填充蓄热材料，蓄热材料之间布置翅片管，翅片管内走水，与蓄热材料换热。

所述的蓄热器可为圆柱形罐式。

所述的蓄热材料选用相变材料。

3、有益效果：

本发明涉及的用于太阳能采暖的蓄热系统不仅起到蓄热作用，同时起到缓冲罐、恒温器的作用，减小了供热热水温度波动，保证了采暖室温稳定，提高了采暖舒适性。

本发明涉及的用于太阳能采暖的蓄热系统结构简单，系统中仅包括一个循环泵、两个阀门，操作、控制简便。

本发明采用相变材料蓄热，蓄热器体积小、可置于室内减少散热损失，蓄热能力强，蓄存的热量足够用户夜间采暖。

本发明涉及的用于太阳能采暖的蓄热系统运行安全、可靠，即使夜间忘记关闭太阳能集热器入口处阀门，或两处阀门都打开，系统依然可以运行，不会对集热器、蓄热器等部件造成损害更不会对人造成伤害，只是系统效率有所下降，所以特别适合一般家庭使用。

附图说明

图1是本太阳能分级采暖系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

如图1所示，1为太阳能集热器、2为蓄热器、3为蓄热材料、4为循环泵、5为采暖终端、6为膨胀罐、7为集热器入口处阀门、8为旁路阀门、9为翅片管。

本太阳能采暖蓄热系统包括太阳能集热器1、蓄热器2、循环泵4、采暖终端5、膨胀罐6、集热器入口处阀门7、旁路阀门8。

采暖系统采用封闭循环，太阳能集热器1的出口与蓄热器2连接，蓄热器2与采暖终端5串联，采暖终端5出口处设有循环泵4，太阳能集热器1与蓄热器2之间设有旁路，其上设有旁路阀门8，为消除传热介质温度升高造成的管路压力上升，在管路上设置膨胀罐6。

蓄热器2的结构为换热器形式，热水与蓄热材料不直接接触，蓄热器2可制成方形箱式，箱内填充蓄热材料3，蓄热材料3之间布置翅片管9，翅片管9内走水，与蓄热材料3换热。

蓄热材料3选用相变材料，相变材料可以通过不同配比将熔化温度控制在30～60℃之间，可根据需要选择，

蓄热器2可制成圆柱形罐式，罐内填充蓄热材料3。

系统工作过程为：

白天，旁路阀门8关闭，集热器入口阀门7打开，循环泵4将采暖终端5出口的传热介质输送到太阳能集热器1中吸热，然后流经蓄热器2，

当传热介质的温度低于蓄热材料3熔化温度时，由于蓄热材料3固态时的导热系数很低，所以仅有极少量热量从传热介质传递给蓄热材料3，大部分热量直接用于采暖及传热介质自身温度提高；当传热介质温度高于蓄热材料3的熔化温度时，蓄热材料3吸热、蓄热，由于蓄热材料3熔化时传热系数高、吸热量大，可以将大部分高于其熔点温度的较高品位的热量吸收、蓄存，起到蓄热作用，同时使得在蓄热系统出口处传热介质的温度一直维持在接近蓄热材料3的熔化温度的范围内，然后传热介质流经采暖终端5对房间供暖，由于进入采暖终端5的传热介质的温度波动很小，所以白天采暖室温基本可维持恒定。

夜间，关闭太阳能集热器入口处阀门7，打开旁路阀门8，传热介质不流经太阳能集热器1，循环泵4将采暖终端5出口的传热介质输送到蓄热器2与蓄热材料3进行换热，蓄热材料3由液态变为固态同时将潜热放出加热传热介质，吸热后的传热介质进入采暖终端5散热，为房间供暖，然后再流回蓄热器2形成一个循环。由于通过相变传热，蓄热材料温度一直维持在相变点，使得蓄热器2出口的传热介质温度波动很小，所以夜间采暖室温也基本可维持恒定。传热介质可以为水、防冻液或导热油等。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (5)

1.一种太阳能采暖蓄热系统，其特征在于：包括太阳能集热器(1)、蓄热器(2)、循环泵(4)、采暖终端(5)、膨胀罐(6)、集热器入口处阀门(7)、旁路阀门(8)；本系统采用封闭循环，太阳能集热器(1)的出口与蓄热器(2)连接，蓄热器(2)与采暖终端(5)串联，采暖终端(5)出口处设有循环泵(4)，太阳能集热器(1)与蓄热器(2)之间设有旁路阀门(8)，即旁路阀门(8)一端连接在集热器入口处阀门(7)与循环泵(4)之间，另一端连接在太阳能集热器(1)与蓄热器(2)之间，在管路上设置膨胀罐(6)。

2.根据权利要求1所述的太阳能采暖蓄热系统，其特征在于：所述的蓄热器(2)的结构为换热器形式，热水与蓄热材料不直接接触。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能采暖蓄热系统，其特征在于：所述的蓄热器(2)为方形箱式，箱内填充蓄热材料(3)，蓄热材料(3)之间布置翅片管(9)，翅片管(9)内走水，与蓄热材料(3)换热。

4.根据权利要求3所述的太阳能采暖蓄热系统，其特征在于：所述的蓄热器(2)可为圆柱形罐式。

5.根据权利要求3所述的太阳能采暖蓄热系统，其特征在于：所述的蓄热材料(3)选用相变材料。 

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