CN202835848U - 一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管 - Google Patents

一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，包括太阳能集热管(100)，相变蓄热管(200)和换热管(300)，所述相变蓄热管(200)设置在太阳能集热管(100)内，所述换热管(300)设置在相变蓄热管(200)内。本实用新型的作用是：相变蓄热管与换热管完全分离，确保了相变材料与换热介质完全分离，并使太阳能相变蓄热管自身具有了过热卸载功能，同时稳定了太阳能管内的温度，提高太阳能管的吸热效率。

Description

一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管。
背景技术
当前用于提供民用热水或采暖的太阳能集热器主要为真空管式集热器和平板集热器两类，尤其是最为广泛的真空管式集热器，其集热效率相对较高，集热温度也相对较高，热损失相对较少。
另外由于技术的问题，真空管式集热器的太阳能集热一般不随集随用，往往需要蓄热装置，当前大多太阳能蓄热装置为太阳能蓄热水箱，水贮热主要依靠水的显热蓄热，太阳能蓄热水箱往往体积需要较大。太阳能的水箱不仅给太阳能安装带来不便，而且一旦水箱出现内漏，几乎造成整个太阳能热水器的报废，很难修复；太阳能水箱还造成太阳能重量分布不均、体积较大，给建筑带来不安全隐患。
为解决上述问题，利用相变材料进行蓄热，相变材料蓄热密度相对较高，蓄放热过程中蓄热材料温度保持不变，利用高潜热相变材料进行太阳能集热蓄热，可大大减小太阳能蓄热箱的体积，提高供热的稳定性。大多在太阳能集热供热装置中利用相变蓄热的方法均是在蓄热箱内应用相变蓄热材料，例如一项由中山长青燃气具有限公司申请的申请号为02227528.2的“相变式太阳能集热装置”中把相变蓄热材料放入太阳能集热管中，但该专利中所阐述的方法是将相变蓄热材料直接置入太阳能集热管中，然后再利用通热管或其它换热管将热取出，该方法在具体实施过程中没有给出解决蓄热材料受热体积膨胀、蓄热器过热、材料腐蚀、泄漏及蓄热材料与外界大气接触的衰变等诸多涉及安全问题；又例如另一项由皇明太阳能(上海)有限公司申请的申请号为200910048473.8的“一种太阳能相变集热蓄热管”将相变蓄热材料填充到金属套管内，套管内为太阳能真空管，套管间为相变蓄热材料，套管内即为水或换热介质，套管内水或换热介质通过单层金属管直接与相变材料换热，该实用新型存在太阳能因长期使用可能造成内换热管壁穿孔致使相变蓄热材料进入水或换热介质内的隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，解决了现有的技术容易损坏，导致蓄热材料流失、衰变或混入水中的问题。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，包括太阳能集热管，相变蓄热管和换热管，所述相变蓄热管设置在太阳能集热管内，所述换热管设置在相变蓄热管内。
为使本实用新型起到更好的技术效果：
更进一步的技术方案是上述相变蓄热管包括外管、内管和封头，所述内管设置在外管内，并与外管结合形成有开口的空腔，空腔内填充有相变材料，所述封头密封固定于所述开口处。
更进一步的技术方案上述封头主要由封座、外密封圈，内密封圈和内紧固圈构成；其中所述封座的外侧设有一个凹槽圈，外侧边缘处设有一个扣槽圈，中部设有一个带台阶的内孔；所述外密封圈设置在封座外侧的凹槽圈内，外管的开口边缘内凹扣入所述扣槽圈内，内紧固圈紧压在封座内孔的台阶上，内密封圈设置在内紧固圈与封座内孔的台阶之间。
更进一步的技术方案是上述换热管包括换热外管与导流管，其中所述换热外管紧靠所述相变蓄热管，导流管设置在换热外管内。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1，相变蓄热管与换热管完全分离，相变蓄热管与换热管间具有一定空隙，且空隙与外界大气连通，相变蓄热管与换热管任何穿孔泄漏，双方均不会进入对方的循环体系，只能进入间隙中，这种结构确保了相变材料与换热介质完全分离；
2，相变蓄热管的活动式封头结构即完成相变材料的密封，又使内管可以滑动，使太阳能相变蓄热管自身具有了过热卸载功能；
3，相变蓄热材料封装于管体中，解决相变材料与外界大气接触造成材料变性与大气污染问题，解决相变材料在相变过程中产生的体积变化对太阳能集热管的破坏；
4，将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，在相变材料相变温度区，相变材料可吸收或释放大量的热量，稳定了太阳能管内的温度，提高太阳能管的吸热效率；将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，集热管内即可贮存大量的热量，太阳能集热供热装置中传统蓄热水箱体积可大大减小；将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，大部分热量也就贮存在集热管中，集热管结构均为双层真空玻璃，保温性能较好，热损失也较少。
附图说明
图1是本实用新型一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中A处放大图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1和图2示出了本实用新型一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管的一个实施例：一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，其特征在于：包括太阳能集热管100，相变蓄热管200和换热管300，所述相变蓄热管200设置在太阳能集热管100内，所述换热管300设置在相变蓄热管200内。其中太阳能集热管100起太阳能收集作用，相变蓄热管200将太阳能集热管100收集的太阳能热贮存起来，换热管300将相变蓄热管200内贮的热量释放出去，加热水或其它传热介质。
所述的相变蓄热管200包括外管210、内管220和封头240，所述内管220设置在外管210内，并与外管210结合形成有开口的空腔，空腔内填充有相变材料230，所述封头240密封固定于所述开口处。其中外管210与太阳能集热管100换热，并将热量传导给相变材料230，内管220与换热管300换热，将相变材料230贮存的热量释放给换热管300内传热介质，相变材料230主要贮存热量。
所述封头240如图2所示，封头240主要由封座241、外密封圈242，内密封圈243和内紧固圈244构成；其中所述封座241的外侧设有一个凹槽圈，外侧边缘处设有一个扣槽圈，中部设有一个带台阶的内孔；所述外密封圈242设置在封座241外侧的凹槽圈内，外管210的开口边缘内凹扣入所述扣槽圈内，内紧固圈244紧压在封座241内孔的台阶上，内密封圈243设置在内紧固圈244与封座241内孔的台阶之间。其中封座241是内外管密封的基座，对外管210在正对封座241底凹槽处实施挤压，至使处于封座241底凹槽内的外密封圈242受到挤压，从而使外管210与封座241之间密封，对外管210在正对封座241顶凹槽处实施挤压，致使封座241与外管210处于连接固定状态，内密封圈243起内管220与封座241之间的密封，内坚固圈244起压紧内密封圈243的作用。
所述的换热管300包括换热外管310与导流管320，其中所述换热外管310紧靠所述相变蓄热管200，导流管320设置在换热外管310内。其中水或其它换热介质由导流管320进入，到换热外管310内底后返回，经换热外管310壁、相变蓄热管200内管220壁吸取相变蓄热材料230内热量后导出。
贮热过程中，太阳能集热管100主要完成太阳能的吸收并转变成热能，热能经相变蓄热管200的外管210传递给相变材料230，相变材料230完成贮热过程；放热过程中，相变蓄热材料230将贮存的热能释放经相变蓄热管200的内管220、换热管300的外管310传递给经导流管320导入的外部流体；蓄热材料230过热时，相变蓄热管200内压力升高，管内压力推动内管220向外移动，当该推力大于内密封圈243施加给内管220的摩擦力时，内管向管体外移动，完成过热卸载。
尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，其特征在于：包括太阳能集热管(100)，相变蓄热管(200)和换热管(300)，所述相变蓄热管(200)设置在太阳能集热管(100)内，所述换热管(300)设置在相变蓄热管(200)内。
2.根据权利要求1所述的一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，其特征在于：所述相变蓄热管(200)包括外管(210)、内管(220)和封头(240)，所述内管(220)设置在外管(210)内，并与外管(210)结合形成有开口的空腔，空腔内填充有相变材料(230)，所述封头(240)密封固定于所述开口处。
3.根据权利要求2所述的一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，其特征在于：所述封头(240)主要由封座(241)、外密封圈(242)，内密封圈(243)和内紧固圈(244)构成；其中所述封座(241)的外侧设有一个凹槽圈，外侧边缘处设有一个扣槽圈，中部设有一个带台阶的内孔；所述外密封圈(242)设置在封座(241)外侧的凹槽圈内，外管(210)的开口边缘内凹扣入所述扣槽圈内，内紧固圈(244)紧压在封座(241)内孔的台阶上，内密封圈(243)设置在内紧固圈(244)与封座(241)内孔的台阶之间。
4.根据权利要求1所述的一种分离式太阳能相变集热蓄热换热管，其特征在于：所述换热管(300)包括换热外管(310)与导流管(320)，其中所述换热外管(310)紧靠所述相变蓄热管(200)，导流管(320)设置在换热外管(310)内。
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