CN220728554U - 一种集热器相变储能供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集热器相变储能供热系统，涉及供热领域，包括太阳能集热回路、聚光板、调节器、保温罐和吸热管，太阳能集热回路包括集热管、连接管和加热管，加热管的两端分别通过两个连接管与集热管的两端连接并连通，聚光板可转动的位于集热管的外侧，调节器与聚光板传动连接，保温罐内填充有相变材料，加热管部分或全部位于相变材料内，吸热管部分或全部位于相变材料内。有益效果是：相变材料储热密度大，温度恒定，保温罐体积小，热效率高；具有广泛的适应性；变过程中，无性能降级，无挥发，无磨损，无污染，无腐蚀，安全高效；集热器相变储能供热系统节能环保，减少电耗。

Description

一种集热器相变储能供热系统

技术领域

本实用新型涉及供热领域，具体涉及一种集热器相变储能供热系统。

背景技术

太阳能是免费能源，取之不尽，用之不竭，但太阳能也是不稳定能源，白天和夜晚就存在利用不均衡问题，直接影响太阳能的利用效果。因此要实现白天采暖，夜晚使用，能源储存是关键。目前多数太阳能采暖研究，是在太阳能热水系统上的提级和改进，都没有很好地实现能量的储存，热水器中储存热水最高温度是100摄氏度，存储能量密度偏低，是目前太阳能采暖不能很好推广的主要原因。

现在对节能环保分布式灵活供热供暖需求越来越多，提高太阳能存储密度是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提高太阳能存储密度。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种集热器相变储能供热系统，包括太阳能集热回路、聚光板、调节器、保温罐和吸热管，所述太阳能集热回路包括集热管、连接管和加热管，所述加热管的两端分别通过两个所述连接管与所述集热管的两端连接并连通，所述聚光板可转动的位于所述集热管的外侧，所述调节器与所述聚光板传动连接，所述保温罐内填充有相变材料，所述加热管部分或全部位于所述相变材料内，所述吸热管部分或全部位于所述相变材料内。

本实用新型的有益效果是：应用集热管和聚光板收集太阳光热量，对太阳能集热回路内的导热油加热，调节器使聚光板处于太阳光照最佳照射角度；导热油对保温罐内相变材料加热，存储热量。相变材料与吸热管换热，在需要使用热水时，吸热管可对冷水加热。至少具有以下优点：

1、相变材料储热密度大，温度恒定，保温罐体积小，热效率高。与传统储能材料水相比，相变材料储能密度最高可达水的4倍，占用空间减少三分之一，比水的热流失低80％。

2、广泛的适应性，针对不同的应用场所和使用需求，可采用不同融点的相变材料。

3、相变过程中，无性能降级，无挥发，无磨损，无污染，无腐蚀，安全高效。

4、集热器相变储能供热系统节能环保，减少电耗。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，集热器相变储能供热系统还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器与所述保温罐固定连接，并用于检测所述相变材料的温度，所述温度传感器和所述调节器均与所述控制器通讯连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：温度传感器检测相变材料的温度，控制器可根据相变材料温度使调节器调节聚光板角度。

进一步，集热器相变储能供热系统还包括电加热管，所述电加热管部分或全部位于所述相变材料内。

采用上述进一步方案的有益效果是：在光照不足时，可采用电加热管对相变材料加热。

进一步，所述电加热管为多个，多个所述电加热管相互平行。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个电加热管对相变材料均匀加热，加热效率高。

进一步，所述加热管的中部卷绕为螺旋状，并位于所述相变材料内。

采用上述进一步方案的有益效果是：加热管为螺旋状结构，增加在相变材料内的长度，与相变材料充分换热。

进一步，所述加热管上设有补液口。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过补液口向加热管内填充或补充导热油。

进一步，集热器相变储能供热系统还包括分水母管和回水管，所述回水管与所述吸热管的进口连接并连通，所述分水母管与所述吸热管的出口连接并连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：回水管用于向吸热管进水，分水母管接收从吸热管排出的热水，并分给需要热水的部件。

进一步，集热器相变储能供热系统还包括换热器，所述换热器的进液口与所述分水母管连接并连通，所述换热器的出液口与所述回水管连接并连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：分水母管内的热水流入到换热器的水管内，换热器对室内空间加热，然后温度降低后的水流回到回水管。

进一步，所述换热器进液口的管道上设有第二阀门，所述换热器出液口的管道上设有第三阀门。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二阀门和第三阀门分别用于控制液体是否进入或流出换热器。

进一步，集热器相变储能供热系统还包括水龙头和喷淋头，所述水龙头和所述喷淋头均与所述分水母管连接并连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：分水母管可将热水分别供应给水龙头和喷淋头。

本实用新型采用集热管和聚光板收集太阳光热，并对太阳能集热回路内导热油加热，导热油通过螺旋状的加热管对保温罐内的相变材料进行加热，相变材料吸收热量进行存储，当阳光不足或相变材料温度未达到预设温度时，可由夜间低谷电价时的电能为储能罐相变材料加热。通过储能罐中的吸热管将相变材料中的热量转换为热水，用于生活中的采暖、洗手、洗浴等应用。

附图说明

图1为本实用新型集热器相变储能供热系统的三维图；

图2为集热器相变储能供热系统的工作原理图之一；

图3为集热器相变储能供热系统的工作原理图之二；

图4为集热器相变储能供热系统的工作原理图之三；

图5为集热器相变储能供热系统的工作原理图之四。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、聚光板；2、调节器；3、集热管；4、连接管；5、第一阀门；6、补液口；7、加热管；8、保温罐；9、相变材料；10、温度传感器；11、安全阀；12、吸热管；13、分水母管；14、第二阀门；15、换热器；16、回水管；17、第三阀门；18、第四阀门；19、补水管；20、第五阀门；21、水龙头；22、第六阀门；23、喷淋头；24、第七阀门；25、电源；26、电加热管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-图5所示，本实施例提供一种集热器相变储能供热系统，包括太阳能集热回路、聚光板1、调节器2、保温罐8和吸热管12，所述太阳能集热回路包括集热管3、连接管4和加热管7，所述加热管7的两端分别通过两个所述连接管4与所述集热管3的两端连接并连通，所述聚光板1可转动的位于所述集热管3的外侧，所述调节器2与所述聚光板1传动连接，所述保温罐8内填充有相变材料9，所述加热管7部分或全部位于所述相变材料9内，所述吸热管12部分或全部位于所述相变材料9内。

应用集热管3和聚光板1收集太阳光热量，对太阳能集热回路内的导热油加热，调节器2使聚光板1处于太阳光照最佳照射角度；导热油对保温罐8内相变材料加热，存储热量。相变材料9与吸热管12换热，在需要使用热水时，吸热管12可对冷水加热。至少具有以下优点：

1、相变材料9储热密度大，温度恒定，保温罐8体积小，热效率高。与传统储能材料水相比，相变材料9储能密度最高可达水的4倍，占用空间减少三分之一，比水的热流失低80％。

2、广泛的适应性，针对不同的应用场所和使用需求，可采用不同融点的相变材料9。

3、相变过程中，无性能降级，无挥发，无磨损，无污染，无腐蚀，安全高效。

4、集热器相变储能供热系统节能环保，减少电耗。

具体的，太阳能集热回路内填充有导热油。太阳能集热回路上还设有第一阀门5，第一阀门5的启闭用于控制太阳能集热回路内导热油的是否流动。

具体的，太阳能集热回路上还设有泵，通过泵驱动太阳能集热回路内导热油流动。

具体的，聚光板1为圆弧形凹板，集热管3位于聚光板1的聚光位置，调节器2可带动聚光板1围绕集热管3转动。可选的，调节器2为电机或其他动力机构。

其中，相变材料9可以为石蜡或者其他相变材料。如图2所示，预先将相变材料9填充至保温罐8内。

在其中一个具体的示例中，连接管4为软管，从而便于集热管3的布置和摆放。

在其中一个具体的示例中，保温罐8上还有设有安全阀11，系统长期不使用时，保温罐8中的相变材料9易受潮，内部会进入少量水，当再次启动本系统工作时，由于集热管3和加热管7内部的导热油，对密闭的保温罐8中的相变材料9加热，使受潮的相变材料9中水份变为蒸汽，此蒸汽由安全阀11排出保温罐8，起到安全防护作用。

在上述任一方案的基础上，集热器相变储能供热系统还包括温度传感器10和控制器，所述温度传感器10与所述保温罐8固定连接，并用于检测所述相变材料9的温度，所述温度传感器10和所述调节器2均与所述控制器通讯连接。

温度传感器10检测相变材料9的温度，控制器可根据相变材料9温度使调节器2调节聚光板1角度。

具体的，阳光照射充足时，应用集热管3和聚光板1完成对相变材料9储热。控制器接收温度传感器10的温度信号，并与预设的上限数值和下限数值比较，根据比较结果，通过调节器2调节聚光板1的角度。当温度传感器10检测到的温度数值达到预先设置的上限数值时，调节器2转动聚光板1，调节聚光板1的角度，减少太阳光照射到集热管3的量或者使聚光板1聚光位置偏离集热管3，从而降低集热管3吸收的太阳光能量，保护相变材料9性能衰减；当温度传感器10检测到的温度数值达到设置下限数值时，调节器2调节聚光板1的角度，增强集热管3吸收的太阳光能量，使相变材料9储热温度增加。

在上述任一方案的基础上，集热器相变储能供热系统还包括电加热管26，所述电加热管26部分或全部位于所述相变材料9内。

在光照不足时，可采用电加热管26对相变材料9加热。

具体的，电加热管26与电源25连接，电源25的开关与控制器通讯连接。当阳光照射不充足时，温度传感器10数值达到设置下限数值时，控制器控制电源25的开关接通，电源25接通市电，应用电网电量使电加热管26工作，增加相变材料9储热温度。并且，控制器可根据温度传感器10数值设置电加热管26工作时间，例如，温度传感器10测得的温度比下限数值低10摄氏度的时候，控制器使电加热管26工作半小时。

需要说明的是，上述控制器根据温度传感器10控制调节器2和电源25的控制过程均可以采用现有技术实现，并非本实用新型所要保护的内容。

在上述任一方案的基础上，所述电加热管26为多个，多个所述电加热管26相互平行。

多个电加热管26对相变材料9均匀加热，加热效率高。

在上述任一方案的基础上，所述加热管7的中部卷绕为螺旋状，并位于所述相变材料9内。

加热管7为螺旋状结构，增加在相变材料9内的长度，与相变材料9充分换热。

在上述任一方案的基础上，所述加热管7上设有补液口6。

如图3所示，通过补液口6向太阳能集热回路内填充或补充导热油。

在上述任一方案的基础上，集热器相变储能供热系统还包括分水母管13和回水管16，所述回水管16与所述吸热管12的进口连接并连通，所述分水母管13与所述吸热管12的出口连接并连通。

回水管16用于向吸热管12进水，分水母管13接收从吸热管12排出的热水，并分给需要热水的部件。

具体的，回水管16的进水口与补水管19连接并连通，回水管16的进水口处还设有第四阀门18。

在上述任一方案的基础上，集热器相变储能供热系统还包括换热器15，所述换热器15的进液口与所述分水母管13连接并连通，所述换热器15的出液口与所述回水管16连接并连通。

分水母管13内的热水流入到换热器15的水管内，换热器15对室内空间加热，然后温度降低后的水流回到回水管16。

在上述任一方案的基础上，所述换热器15进液口的管道上设有第二阀门14，所述换热器15出液口的管道上设有第三阀门17。

第二阀门14和第三阀门17分别用于控制液体是否进入或流出换热器15。

可选的，换热器15进液口和出液口的管道上均还设置有单向阀，单向阀使得液体只能从换热器15进液口进入，经过换热器15内部的管道向换热器15出液口方向流动，避免液体从换热器15的出液口进入。

在上述任一方案的基础上，集热器相变储能供热系统还包括水龙头21和喷淋头23，所述水龙头21和所述喷淋头23均与所述分水母管13连接并连通。

分水母管13可将热水分别供应给水龙头21和喷淋头23。

具体的，水龙头21进口处管道上设有第五阀门20，喷淋头23进口处管道上设有第六阀门22。分水母管13的出口端设有第七阀门24。第七阀门24是扩展预留口，其出水端还可以增加更多应用设备，也可以通过第七阀门24处对管道进行吹堵疏通。

可选的，回水管16上可设置循环泵做为备用。补水管19与自来水管相接，市政自来水管网的最小供水压力是0.2Mpa左右，通常水压足够满足各用水场景，若水压不够时，可开启循环泵助力水在管道内的流动。

本实用新型集热器相变储能供热系统的供热过程具体为：

聚光板1将太阳光聚光在集热管3，集热管3内的导热油吸收太阳光热量，导热油流动至保温罐8内时，与相变材料9换热，相变材料9吸热。其中，聚光板1角度可调节，相变材料9热量不足时，可采用电加热管26加热。

需要供应热水时，如图4所示，第四阀门18打开，第七阀门24关闭，补水管19内的自来水通过回水管16，进入到吸热管12内，经过吸热管12与相变材料9热交换得到热水，热水流入到分水母管13内。

随后，如图5所示，第二阀门14打开，第三阀门17打开，第七阀门24关闭，分水母管13内热水流入到换热器15内，对室内空间进行加热，然后换热器15内减温水回流到回水管16内，再次进入到吸热管12内加热，加热后的水进入到分水母管13内；第五阀门20打开，分水母管13内热水供给水龙头21应用；第六阀门22打开，分水母管13内热水供给喷淋头23应用。

本实用新型采用集热管3和聚光板1收集太阳光热，并对太阳能集热回路内导热油加热，导热油通过螺旋状的加热管7对保温罐8内的相变材料9进行加热，相变材料9吸收热量进行存储，当阳光不足或相变材料9温度未达到预设温度时，可由夜间低谷电价时的电能为储能罐相变材料9加热。通过储能罐中的吸热管12将相变材料9中的热量转换为热水，用于生活中的采暖、洗手、洗浴等应用。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，包括太阳能集热回路、聚光板(1)、调节器(2)、保温罐(8)和吸热管(12)，所述太阳能集热回路包括集热管(3)、连接管(4)和加热管(7)，所述加热管(7)的两端分别通过两个所述连接管(4)与所述集热管(3)的两端连接并连通，所述聚光板(1)可转动的位于所述集热管(3)的外侧，所述调节器(2)与所述聚光板(1)传动连接，所述保温罐(8)内填充有相变材料(9)，所述加热管(7)部分或全部位于所述相变材料(9)内，所述吸热管(12)部分或全部位于所述相变材料(9)内；所述加热管(7)的中部卷绕为螺旋状，并位于所述相变材料(9)内；所述太阳能集热回路内填充有导热油。

2.根据权利要求1所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，还包括温度传感器(10)和控制器，所述温度传感器(10)与所述保温罐(8)固定连接，并用于检测所述相变材料(9)的温度，所述温度传感器(10)和所述调节器(2)均与所述控制器通讯连接。

3.根据权利要求1所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，还包括电加热管(26)，所述电加热管(26)部分或全部位于所述相变材料(9)内。

4.根据权利要求3所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，所述电加热管(26)为多个，多个所述电加热管(26)相互平行。

5.根据权利要求1所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，所述加热管(7)上设有补液口(6)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，还包括分水母管(13)和回水管(16)，所述回水管(16)与所述吸热管(12)的进口连接并连通，所述分水母管(13)与所述吸热管(12)的出口连接并连通。

7.根据权利要求6所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，还包括换热器(15)，所述换热器(15)的进液口与所述分水母管(13)连接并连通，所述换热器(15)的出液口与所述回水管(16)连接并连通。

8.根据权利要求7所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，所述换热器(15)进液口的管道上设有第二阀门(14)，所述换热器(15)出液口的管道上设有第三阀门(17)。

9.根据权利要求6所述的一种集热器相变储能供热系统，其特征在于，还包括水龙头(21)和喷淋头(23)，所述水龙头(21)和所述喷淋头(23)均与所述分水母管(13)连接并连通。