CN204593533U - 集热器储热热库 - Google Patents

Abstract

一种集热器储热热库，用于热量的收集和利用；其特征在于包括：a、保温外壳，其内设置相变储热材料；b、导热油进出管，用于从外部热源采集热能加热相变储热材料；c、水或空气进出管，用于从相变储热材料吸收热能；其中：保温外壳上设有导热油进出管的进口和出口，和水或空气进出管的进口和出口。导热油进出管内设置有电辅助加热装置；水或空气进出管的进口和/或出口设有阀门；水或空气进出管上设有减压支路，减压阀控制减压支路的启闭；水或空气进出管的所有进、出口及减压支路均穿过保温外壳，进、出口阀门和减压阀可置于保温外壳外壁。

Description

集热器储热热库

技术领域

本实用新型属于节能环保领域，具体地说，涉及一种热量储存和释放装置。

背景技术

随着国民经济的高速发展，中国已经成为世界能源消费第一大国。其中，住宅总能耗占全国能耗37％，绝大部分用于沐浴、采暖和制冷。同时，我国也是世界上最大的空调生产国和市场。太阳能集热、工业余热等热源的热量无法长期保存，造成了能源的浪费。通过储热装置和技术实现能量回收，可以大大减少能源的消耗，解决家庭无高温热源的问题，可以使得家用吸收式制冷成为可能。在工业国家，储热技术产品市场占有率普遍高于60％，在日本甚至高达80％以上。随着新技术的完善，传统空调技术与集热、保温、高能效建筑一体化的结合，成为建筑节能行业发展的趋势。

随着自然能转化技术的不断提高，民用小型集热储热系统在经济性上更具优势。结合储能技术的制冷、供热机组生产商在本领域的尝试尚为空白。该技术产品的市场环境较为理想，可以避免投入市场即刻面对强劲竞争对手的境遇。沐浴、取暖、制冷机在市面上已经得到了广泛地应用，储热热库系统可以成为这些民用耗能产品的热源。在工业领域可用于嫁接吸收式制冷机组、热泵热水器。其产品应用面广阔，适合于办公、公寓及别墅等多种建筑领域。相较于传统设备，初投资较低，运行经济效益突出，易于为终端用户接受。

目前，高储能密度的集热技术尚无成熟的产品。现有一般用水作为储热介质，或者为了简化系统整个系统一般不采用储热设备。虽然水传热及流动特性好、热膨胀系数及粘滞性较小、价格低廉、来源丰富，但水储热为显热储热，其单位质量、单位体积的储热量远远比不上潜热储热。以水为储热介质的储热设备相对以相变材料为储热介质的储热设备体积大很多，给系统安置带来很大不便。相变储热技术在太阳能、工业余热回收中的应用，可大大减少储热设备体积，使系统结构更紧凑、布置灵活、运行费用降低。随着复合相变储热技术的成熟，保证了集热储热产品所需的高品质热源。相变储能和利用技术处于发展完善阶段，技术上升空间巨大。

实用新型内容

本实用新型提供一种集热器储热热库，用于热量的收集和利用；其特征在于包括：

a、保温外壳，其内设置相变储热材料；

b、导热油进出管，用于从外部热源采集热能加热相变储热材料；

c、水或空气进出管，用于从相变储热材料吸收热能；

其中：保温外壳上设有导热油进出管的进口和出口，和水或空气进出管的进口和出口。

进一步：导热油进出管内设置有电辅助加热装置；水或空气进出管的进口和/或出口设有阀门；水或空气进出管上设有减压支路，减压阀控制减压支路的启闭；水或空气进出管的所有进、出口及减压支路均穿过保温外壳，进、出口阀门和减压阀可置于保温外壳外壁。

更进一步：水或空气进出管设有一个进口和若干个出口，进口可切换选择接入水或空气，若干个出口沿管路流程依次分布，每个出口都设置阀门，或多个出口通过多通路阀门合并成一个出口。

更进一步：水或空气进出管为蛇形管或周围扩展为翅片式结构。

更进一步：相变储热材料中添加石墨、金属、氧化铝中的一种或多种组合作为增强导热系数的添加剂。

更进一步：保温外壳为两层，内层为金属膜，外层为玻璃棉、气凝胶毡、真空绝热板、聚氨酯发泡、橡塑海绵、岩棉保温毡、发泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料中的一种或多种构成的保温层。

更进一步：相变储热材料为有机酸或热塑性聚合物或盐与水合盐或糖醇。

更进一步：翅片式结构包括环状、螺旋状或纵向带状。

本实用新型通过相变储热材料设计出高储能密度的储热、放热系统，实现节能环保的目标。前端通过太阳能集热器、工业余热获取热量，并辅以低谷电加热，将热库的相变储热材料加热。经过换热装置，可将常温水直接加热成高温热水或蒸汽，或将冷空气变为热风。后端嫁接建筑耗能产品，与沐浴、取暖、制冷技术相结合，成为室内舒适性解决方案。

为了提高换热速率，可以在水或空气进出管周围增加翅片，也可以在相变储热材料中加入高导热系数的添加剂。

保温外壳由至少一种保温材料制成。为提高保温效果，作为优选方案，可采用多种保温材料相结合的方式以达到最佳效果。内层为金属膜，既可以降低热辐射传导，又可以预防外层材料烧结。外层为低导热系数的保温材料，可以采用玻璃棉、气凝胶毡、真空绝热板、聚氨酯发泡、橡塑海绵、岩棉保温毡、发泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料等一种或多种组合的方式。

适合的相变材料可以是有机酸、聚合物(特别是热塑性聚合物)、盐与水合盐、糖醇。有机酸大多为脂肪酸，例如癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸以及它们的混合物；聚合物的典型例子：聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯亚胺、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚氢化丁二烯、聚醚酯弹性体、乙烯/丙稀/二烯聚苯乙烯以及聚氯乙稀；盐与水合盐的例子：铵，碱和碱土，如镁、钠、钾、钙、锂、钡的氯化物，氯酸盐，硝酸盐，氯化物，硫化物，磷酸盐，氢氧化物，碳酸盐，氟化物，溴化物，乙酸盐，乙酰胺及它们的水合物；糖醇的代表性材料为季戊四醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、赤藓醇、甘露糖醇、新戊二醇及它们的混合物。作为优选方案，可以在相变储热材料中加入高导热系数添加剂，用于增强导热性，适合的添加剂可以是石墨、金属、氧化铝中的一种或多种组合。以上这些材料都是例子，并不意味着限定。

所述的导热油进出管，可以导入太阳能集热、工业余热的热量，用于加热热库内所述的相变储热材料。当热量供给不足时，作为优选方案，可以关闭导热油进出管的进出口，在夜间采用低谷电辅助加热。为了快速加热所述的相变储热材料，提高集热速率，作为优选方案，可以在导热油管的周围增加导热翅片，也可以采用长度较大的蛇形管。

所述的水或空气进出管，在使用时，可以开启其中一个出口阀门，关闭其它阀门，使介质在相变储热材料内流动时换热面积不同，由此可以将常温水直接加热成不同高温的热水、蒸汽，或将冷空气加热为不同温度的热风。为了实现快速换热，作为优选方案，可以在水或空气进出管周围增加导热翅片，也可以采用长度较大的蛇形管。为了提高热库系统的安全性，作为优选方案，在水或空气进出管尾部设置了减压阀，当管道内压强过大时，可以排出部分介质，去除过大的压强。

本实用新型提供的集热器储热热库，和现有技术相比取得了以下有益效果：

实现太阳能集热、低谷电加热或工业余热的收集，释放出不同温度热水、热蒸汽或热风。利用相变储热复合材料进行储热，相比于传统热水器的水储热，设备的体积大大缩小，不存在夜间冻管及管路腐蚀的问题。易与建筑相集合，没有安全隐患，容易安装维护。当需要使用热水时，可实时将冷水加为新鲜的热水。集热热库可以产生蒸汽，这是普通热水器无法比拟的，加热速度快，可以与多种设备嫁接，应用范围更加广泛。勿需大电流的电气连接，运行安全可靠、噪音小、水电完全分离，绝对安全。集热热库节能环保效果显著，在沐浴、生活热水、吸收式制冷及室内采暖等方面具有极为广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式中集热器储热热库的整体结构示意图。

图2-4为三种水或空气进出管或者导热油进出管周围的换热翅片示意图。

图5-8为四种蛇形水或空气进出管或者导热油进出管形状及接口方式示意图。

图9为水或空气进出管三个出口合并示意图。

图中：1-保温外壳，2-相变蓄热材料，3-导热油进出管，4-电辅助加热装置，5.1-水或空气进出管的进口，5.2、5.3、5.4-水或空气进出管的出口，5.5-四通阀门出口，6.1、6.2、6.3-水或空气进出管的出口阀门，7-减压阀，8-四通阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1所示，一种集热器储热热库，它包括：保温外壳1、设置于保温外壳内的相变储热材料2、导热油进出管3、设置于导热油进出管3内的电辅助加热装置4、水或空气进出管的进口5.1、三个出口5.2、5.3、5.4及对应的阀门6.1、6.2、6.3、设置于水或空气进出管尾部的减压阀7。

实施例一：

为提高保温效果，选用多种保温结构相结合的方式制作热库的保温外壳1，内层为铝箔，其反光系数为85％，既起到反射热辐射的作用，又可以防止水汽凝结造成的散热。填充材料为玻璃棉、气凝胶毡。最外层的包扎式保温材料选用采用聚氨酯硬质发泡，由于其具有一定的硬度，可以增加热库的牢固性。为了提高换热速率，在水或空气进出管的周围增加了翅片，如图2-4所示，翅片的形状可以为环状、螺旋状或纵向带状。在相变储热材料中加入铜粉或铝粉，提高了导热系数，实现快速的储热、取热。通过太阳能集热器或工业余热加热导热油，通过导热油进出管3将热量传递给相变储热复合材料。遇到长期的阴雨天，当集热的热量不足时，关闭导热油进出管3的进出口，在夜间通过低谷电加热导热油，补充相变储热材料的热量。需要换取热量时，由水或空气进出管的进口5.1导入水或空气介质，选择不同的出口，可以获得不同温度的热介质。需要温度不高的热水或热空气时，开启出口5.2中的阀门6.1，关闭出口5.3、5.4中的阀门6.2、6.3，热量由出口5.2导出；需要温度较高的热水或热空气时，关闭出口5.2、5.4中的阀门6.1、6.3，开启出口5.3中的阀门6.2，热量由出口5.3导出；需要高温高压的水蒸气或热空气时，关闭出口5.2、5.3中的阀门6.1、6.2，开启出口5.4中的阀门6.3，热量由出口5.4导出。为了提高热库系统的安全性，在水或空气进出管尾部设置了减压阀7，当管道内压强过大时，可以排出部分介质，卸去过大的压强。

实施例二：

集热器储热热库的保温外壳1是采用多种保温材料复合的方式制作的。内层为铜箔，它对红外辐射起到反射作用，还可以防止水汽凝结。填充材料为岩棉保温毡、发泡水泥。外层采用橡塑海绵、真空绝热板进行包裹。这样，增强了保温效果，减少热量损失。在相变储热材料中加入炭粉或氧化铝粉，增大了相变储热材料2的导热系数，提高热量换取的速率。热库中的水或空气进出管采用蛇形管制作，如图5-8所示，根据不同的使用情况和场合对热库结构的要求，选择相应的蛇形盘管。通过太阳能集热器或工业余热加热导热油，水或空气进出管的出口5.2、5.3、5.4对应的换热面积不同，可以获得不同温度的热介质。通过四通阀门8，可以将出口5.2、5.3、5.4切换至同一出口，即四通阀门出口5.5。这样，减少了热量的损失，操作使用更加方便快捷。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本结构和原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种集热器储热热库，用于热量的收集和利用；其特征在于包括：

a、保温外壳，其内设置相变储热材料；

b、导热油进出管，用于从外部热源采集热能加热相变储热材料；

c、水或空气进出管，用于从相变储热材料吸收热能；

其中：保温外壳上设有导热油进出管的进口和出口，和水或空气进出管的进口和出口。

2.根据权利要求1所述的集热器储热热库，其特征在于：导热油进出管内设置有电辅助加热装置；水或空气进出管的进口和/或出口设有阀门；水或空气进出管上设有减压支路，减压阀控制减压支路的启闭；水或空气进出管的所有进、出口及减压支路均穿过保温外壳。

3.根据权利要求1所述的集热器储热热库，其特征在于：水或空气进出管设有一个进口和若干个出口，进口可切换选择接入水或空气，若干个出口沿管路流程依次分布，每个出口都设置阀门，或多个出口通过多通路阀门合并成一个出口。

4.根据权利要求1所述的集热器储热热库，其特征在于：水或空气进出管为蛇形管或周围扩展为翅片式结构。

5.根据权利要求1所述的集热器储热热库，其特征在于：相变储热材料中添加石墨、金属、氧化铝中的一种或多种组合作为增强导热系数的添加剂。

6.根据权利要求1所述的集热器储热热库，其特征在于：保温外壳为两层，内层为金属膜，外层为玻璃棉、气凝胶毡、真空绝热板、聚氨酯发泡、橡塑海绵、岩棉保温毡、发泡水泥、聚苯乙烯泡沫塑料中的一种或多种构成的保温层。

7.根据权利要求1所述的集热器储热热库，其特征在于：相变储热材料为有机酸或热塑性聚合物或盐与水合盐或糖醇。

8.根据权利要求4所述的集热器储热热库，其特征在于：翅片式结构包括环状、螺旋状或纵向带状。