CN2731356Y - 平板式太阳能相变蓄热供暖（热水）装置 - Google Patents

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Abstract

平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置涉及一种集采光、蓄热、换热、保温于一体具有太阳能蓄热功能的供热(水)装置。它呈长方体，由外壳、保温层、蓄热壳体、相变蓄热元件、导热介质、换热盘管、采光玻璃、固定支架、回水进口、出水口等部分组成，实现太阳能蓄热、供暖、供生活热水。可外壁镶挂安装，具有安装方便，占地空间小、运行费用低等优点，克服了常规太阳能热水器只能将水箱和集热板置于建筑物屋顶、占地空间大等缺点，扩大了太阳能的适用范围，应用于客房、家庭，有很好的经济效益和社会效益。

Description

平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置
所属领域：
本实用新型涉及一种集补充电加热、太阳能蓄热、换热、保温于一体的平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，尤其是涉及一种无集水箱、无玻璃集热管太阳能供热(水)装置。
目前，公知的太阳能热水器大多采用以下结构形式：用玻璃集热管或板式集热器将太阳能转化为热能，再用水做导热和蓄热介质将热能储存在水箱中，使用时通过水将热量释放出来，满足生活热水和供热等需要。其由于采用水箱需热，蓄热量小、体积大、占地面积大，重量大，安装使用不方便，且玻璃集热管容易损坏和破裂，大多只适于屋顶安装，所以其推广应用范围受到很大限制。
为了克服上述供热水装置的种种不足，本实用新型提供一种平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置。该实用新型不仅涉及一种由相变蓄热材料与金属薄壁管组成的蓄热元件；而且涉及一种具有较高换热能力的经特殊加工处理的换热盘管；内部充有具有较高传热能力的介质；具有透光、保温、单面反光功能的双层玻璃的采光板；也还涉及一种设在采光板内侧能够进行全自动控制的遮光帘；高效集热板能够将太阳能的热量均匀快速的通过导热介质传递到相变蓄热材料中。由此制造成的该实用新型不仅能够进行太阳能的转化和蓄热而且具有高效换热能力和供热(水)能力，可独立进行热水供应，而且还能通过外配调温阀进行水温调节；还具有眼光不充足时进行补热功能，大大地扩展了太阳能的可应用范围并降低供热用户的运行费用。从根本上解决了常规水蓄热太阳能热水装置体积大、安装条件受限等问题和缺点。
图1是本实用新型的纵剖面构造图。
图1中：1.外壳，2.保温层，3.蓄热壳体，4.换热盘管，5.集热板，6.相变蓄热元件，7.蓄热元件支撑架，8.导热介质，9.温度传感器，10.加热套管，11.电加热管，12.自来水进口，13.热水出口，14.自动遮光帘，15.温度时间控制器，16.采光板，17.单面反射镀膜。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：长方形外壳(1)与蓄热体壳体(3)通保温层(2)粘合在一起；在蓄热壳体内，呈n列m行并行地布置着若干根蓄热元件，上方蓄热元件与壳体间分布有换热盘管(4)，盘管的两端一个做自来水进口(12)，另一个做热水出口(13)，蓄热腔内充满导热介质(8)，加热套管(10)的两端穿过并固定在相变蓄热腔体(3)的左侧板上，加热管(11)在加热套管内并与套管紧密配合；蓄热元件由金属园管和蓄热材料组成，管内充满熔点为60-85℃、融解热为50-75kcal/kg的相变蓄热材料；其中心部位设置温度传感器(9)；电加热管(10)穿在加热套管(7)内，通过导线与温度时间控制器(15)电连接；蓄热壳体(3)的中前部固定有集热板(5)；集热板前设置自动遮光帘(14)；着光亮前面进放置中空透明的采光板(16)，采光板玻璃一侧有反射镀膜(17)。
本实用新型的工作原理和工作流程是；
一、蓄热过程：
1.太阳能蓄热：蓄热量不满时，温度时间控制器(15)控制自动遮光帘(14)打开，阳光通过中空透明的采光板(16)进入蓄热腔并大部分直接照射在集热板(5)上转化为热能传递给导热介质(8)，少部分阳光反射到采光板，经采光板背光面的单面反射镀膜(17)反射重新被转化，反复多次进入的阳光几乎被全部吸收转化，随着吸收太阳能的增多，导热介质温度逐渐上升，随之蓄热元件的温度跟着上升，开始存贮显热，当温度达到80℃时，蓄热元件中的相变蓄热材料开始融化并储存大量潜热，温度达到85℃时，即达到了设计蓄热能力，自动关闭遮光帘(14)，停止吸收太阳能。
2.阳光不充足情况下的低谷电蓄热：用热前，因阳光不充足造成蓄热温度达不到设计温度时蓄热量不足时，用电加热进行补热，时间温度控制器(15)控制电加热管(11)通过加热套管(10)加热导热介质(8)，再通过液态的导热介质(8)扩散传递给相变蓄热元件(6)中的蓄热材料，(6)中蓄热材料的温度逐渐升高，在未达到相变温度-熔点以前存储显热，蓄热材料获得足够的热量后，逐渐发生晶格变化----相变潜热，相变结束并达到设定温度时蓄热过程完成。
二、释热供水过程：蓄热元件(6)中所储存的热量通过导热介质(8)和换热盘管(4)传递到水中，将水加热至50-80℃，使用时通过调节供水温度调节阀与自来水混合之所需供水温度，相变蓄热材料(6)逐渐发生晶格变化----凝固，释放所存的潜热后，其温度开始下降并释放显热，达到规定的温度时，释热过程结束。
本实用新型的有益效果是，可以通过太阳能集热板、电加热管、加热套管和、导热介质、换热盘管的传热完成蓄热元件的蓄热、释热供水两种功能，结构紧凑，安全稳定可靠。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1所示200L平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，它可实现：
1.在不需加热的情况下连续供50℃的热水200L，其工作原理：
蓄热量不满时，温度时间控制器(15)控制自动遮光帘(14)打开，阳光通过中空透明的采光板(16)进入蓄热腔并大部分直接照射在集热板(5)上转化为热能传递给导热介质(8)，少部分阳光反射到采光板，经采光板背光面的单面反射镀膜(17)反射重新被转化，反复多次进入的阳光几乎被全部吸收转化，随着吸收太阳能的增多，导热介质温度逐渐上升，随之蓄热元件的温度跟着上升，开始存贮显热，当温度达到80℃时，蓄热元件中的相变蓄热材料开始融化并储存大量潜热，温度达到85℃时，即达到了设计蓄热能力，自动关闭遮光帘(14)，停止吸收太阳能。阳光不充足情况下的低谷电蓄热：用热前，因阳光不充足造成蓄热温度达不到设计温度时蓄热量不足时，用电加热进行
补热，时间温度控制器(15)控制电加热管(11)通过加热套管(10)加热导热介质(8)，再通过液态的导热介质(8)扩散传递给相变蓄热元件(6)中的蓄热材料，(6)中蓄热材料的温度逐渐升高，在未达到相变温度-熔点以前存储显热，蓄热材料获得足够的热量后，逐渐发生晶格变化----相变潜热，相变结束并达到设定温度时蓄热过程完成。
释热供水过程：蓄热元件(6)中所储存的热量通过导热介质(8)和换热盘管(4)传递到水中，将水加热至50-80℃，使用时通过调节供水温度调节阀与自来水混合之所需供水温度，相变蓄热材料(6)逐渐发生晶格变化----凝固，释放所存的潜热后，其温度开始下降并释放显热，达到规定的温度时，释热过程结束。此时总共供水量超过200L。
由此可见，本实用新型作为以太阳能和辅助电加热为热源的供热(水)装置，实现了可再生能源---太阳能的能量转化和储存，降低了能源使用费用。
图2所示为多块平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置拼装成太阳能屋顶的结构示意图，图中：1.出水口，2.平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，3.进水口，4.采暖散热器，5.洗浴设施，6.循环泵。
工作原理：WD-T200L平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置的投影面积为1平方米，外形尺寸：1250*800*160，蓄热量6KWH(21.6MJ)，总重量75KG.将N个WDT200L在屋顶上拼接起来，即起到隔热保温作用，又能提供200*N升热水，或供暖6*N平方米。有阳光时，全部装置(2)都能将太阳能转化为热能储存起来，当用户需用热水时，打开放水阀门，冷水由进水口(3)流入，热水由出水口(1)流出；采暖时，开启循环泵(6)，热水由出水口(1)流入采暖散热器(4)，散热后回水经循环泵由进水口(3)流入WD-T200L平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置(2)进行换热升温，完成采暖循环。
图3所示为平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置挂装或镶装于靠近玻璃窗附近的墙壁上为房间提供热源的安装示意图，图中：1.出水口，2.平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，3.进水口，4.采暖散热器，5.洗浴设施，6.墙壁，7.窗户。
工作原理：WD-T200L平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置的投影面积为1平方米，外形尺寸：1250*800*160，蓄热量6KWH(21.6MJ)，总重量75KG.将N个WDT200L在屋顶上拼接起来，即起到隔热保温作用，又能提供200升热水，或供暖6-10平方米。有阳光时，装置(2)能将太阳能转化为热能储存起来，当用户需用热水时，打开放水阀门，冷水由进水口(3)流入，热水由出水口(1)流出；采暖时，热水由出水口(1)流入采暖散热器(4)，散热后回水经循环泵由进水口(3)流入WD-T200L平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置(2)进行换热升温，完成采暖循环。
由此可见，该实用新型是太阳能热水器行业具有划时代意义的高科技节能环保产品，可广泛应用于供暖、家庭洗浴和生活供水。平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置的推广，将成为一场太阳能应用热水器行业的技术革命。因此，该实用新型的推广应用将带来较大的经济效益和社会效益，具有广泛的推广价值和发展前景。
按照图1、2、3所述的实施方式形成的其他类似的技术方案，也均属本适用新型的保护范围。
按照图1、2、3所述的实施方式，若把外形及结构更换为其他类似的技术方案，也均属本适用新型的保护范围，以上所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的等效改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型的范围内，特此说明。

Claims (9)

1.一种平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，在外壳与蓄热体壳体之间填充保温层；采光板采用双层真空单面镀膜玻璃制成，在相变蓄热体壳体内，黑体蓄热元件呈m行平行布置，行间被支撑架等距离隔开；在相变蓄热壳体内，黑体蓄热元件行列间充满导热介质；内壳体上方布置有螺旋形换热盘管，盘管的两端一个做进水口，另一个做热水出口，进出口之间并联有供水温度调节阀；底部辅助加热套管的两端穿过并焊接在相变蓄热壳体的左右两侧金属板上，其中部设置温度传感器；电加热管穿在加热套管内，通过导线与时间温度控制器电连接：相变蓄热体壳体的底板外侧焊接金属支撑架。
2.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：在外壳与相变蓄热体壳体之间填充保温层。
3.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征是在蓄热腔的底部、侧壁安装固定支撑架。
4.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：蓄热体壳体内，棒形黑体蓄热元件呈m行平行布置，行间被环形支撑架等距离隔开，在相变蓄热体壳体内，棒形蓄热元件外充满导热介质。
5.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：内壳体上方布置有换热盘管，盘管的两端一个做自来水进口，另一个做热水出口，自来水流过时被相变蓄热元件将的导热介质加热。
6、根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：蓄热体腔内设有温度传感器。
7.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：蓄热体腔内底部布置有加热套管，电加热管穿入加热套管内，太阳能较弱时补充加热。
8.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：进出口之间并联有供水温度调节阀。
9.根据权利要求1所述平板式太阳能相变蓄热供暖(热水)装置，其特征在于：采光、透光面板采用双层单面镀膜玻璃制成。
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