CN1275703A - 太阳能集热装置 - Google Patents

Abstract

本发明太阳能集热装置,是一个含有贮能材料的双层玻璃管集热装置,内管中的贮能材料为具有核壳结构的相变材料球形颗粒,其核为Ba(OH)₂或二十八烷,其壳为含有碳黑的环氧树脂,本发明的太阳能集热装置具有贮能密度高,成本低的优良性能。

Description

太阳能集热装置

本发明涉及一种能量储存、传递集热装置，特别涉及一种太阳能集热装置。

目前常用的太阳能集热装置有真空管型和相变贮能装置两种，(农村能源1999.2.6)报导了双层真空管型装置，以水作贮能材料，称为显热式贮能，单位体积内贮能密度低，由于水对贮水设备的腐蚀性，造成制作选材和密封上的麻烦，成本高，(新能源1990，12(4)29)报导了相变贮能装置，由于没有保温设备，造成材料的利用率低，相变材料还需要用特定的金属材料包装，增加了制作成本，不便于推广应用。

为了克服上述两种集热装置贮能密度低，制作成本高的缺点，本发明提供了一种低成本，高贮能效率的太阳能集热装置。

该装置是一个含贮能材料的双层结构园柱形玻璃管集热装置。内外两层玻璃管之间抽真空，内管中填充相变材料球形颗粒。该颗粒具有核壳结构，内核是相变材料，外壳是高分子材料，并混合有碳黑作吸热材料。外壳的作用是使相变材料由固态变为液态时，仍保持原来的形状，在与热传递介质进行热交换时，使内核与壳外不发物质交换，保证内核材料的循环寿命。

该装置的工作原理是当阳光透过玻璃管，照射到管内的球形颗粒表面，球形颗粒表面吸热使内核相变材料升温，当达到一定温度点，产生相变，而温度维持恒定。当相变完成后，温度继续升高，在这一过程中，有相变潜热式贮能又有温度变化的显热式贮能。当温度较低的传热介质通过管中时，介质与相变材料颗粒接触进行热交换，将潜热和显热两部分热量传递给介质，输送到使用的部位。传递热量的介质，可以是液体也可以是气体，根据用途而定。

园柱形真空管，采用高硅硼玻璃制成，总长1000～1200mm，真空度10^-3Pa，内层玻璃管内径φ35～40mm，外层外径φ40～45mm，两端单层管各长30mm，内径φ20mm，并有便于连接的螺纹。

相变材料球形颗粒，粒径在φ5～12mm之间。球形颗粒的核是选择相变温度在40～100℃的有机化合物或无化合物作为相变贮能材料，有机化合物为n-Docosannne(二十二烷)n-Hexacosane(二十六烷)n-Octacosane(二十八烷)-Tedacomtune(三十烷)。

无机化合物为铵矾、钾矾、醋酸钠、氢氧化钡、磷酸氢二钠，相变融解热在60～150卡/克之间。

球形颗粒外壳高分子层厚度在0.1～0.3mm之间，高分子材料为环氧树脂或硅橡胶，经过交联固化，具有一定的硬度和强度，耐老化，耐腐蚀。碳黑均匀分散在高分子材料中，碳黑占高分子材料的0.01-0.02(重量比)将该结构的相变材料颗粒填充上述真空管中，每管中相变材料量在900克到1000克之间，在冬季环境温度为0℃时，3-5小时的太阳照射，可贮潜热60-100千卡/支。

具有贮能密度高，成本低的优良性能。另外还有显热贮能部分，它的量值将随材料的温升不同而异。

集热管与其他部件和管之间连接，可采软式或硬式并联或串联，根据需要而定，灵活方便地组装在能被太阳照射的任何地方。也可将整体随意移动。

实施例1：

真空集热管总长1000mm，内径φ35mm，每支管内装核为Ba(OH)₂壳为含有碳黑的0.01(重量比)环氧树脂的相变材料950克，粒径为φ10mm。相变温度为78℃，冬天环境温度为0℃，整管置于太阳下照射3小时，温度升至110℃，总吸热量为94.5千卡/支，潜热吸热量为63千卡/支。实施例2：

真空集热管总长1200mm，内径φ35mm，内装外壳为含碳黑0.02(重量比)环氧树脂的二十八烷作为相变球形材料每支840克，粒径为φ5mm，相变温度为61.2℃，冬天环境温度为0℃，置于太阳光照射3小时，温度升至120℃，总吸热量为79.2千卡/支，潜热吸热量为48.8千卡/支。

Claims (4)

1、太阳能集热装置，包括贮能材料和双层真空管，其特征在于所述的贮能材料为具有核壳结构的相变材料球形颗粒，所述的相变材料的核为Ba(OH)₂或二十八烷颗粒，所述的相变材料的壳为含有碳黑的环氧树脂。所述的双层真空管的内外两层玻璃管之间真空度为5×10^-3～1×10^-3Pa。

2、根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述的贮能材料颗粒粒径为φ5-12mm。

3、根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述的壳厚度为0.1-0.3mm。

4、根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述的真空管长为1000～1200mm，内径为35-40mm。