利用相變材料作為傳熱介質(zhì)的太陽能采暖裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能采暖裝置，具體的說涉及一種利用相變材料作為傳熱介質(zhì)的太陽能采暖裝置，可廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)溫室以及工業(yè)干燥加熱等設(shè)施，屬于太陽能熱能利用和蓄熱技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國太陽能資源豐富，尤其是北方的太陽能受天氣影響較小，資源尤其豐富。目前我國很大一部分的建筑采暖仍然依靠化石類燃料或者電能，依靠太陽能的裝置很少。太陽能熱能的應(yīng)用還是以太陽能熱水器為主。以水作為傳熱介質(zhì)的太陽能熱水器，提溫慢、承壓能力差，不適合作為采暖熱源。
[0003]申請?zhí)枮?00810046815.8的專利文獻(xiàn)，提出了一種利用氣體作為傳熱介質(zhì)的太陽能蓄熱裝置。包括儲熱室殼體、保溫材料、金屬管道、支撐架、進(jìn)氣管、出氣管、儲熱室門；儲熱室殼體由儲熱室外壁和儲熱室內(nèi)壁組成，儲熱室門與儲熱室內(nèi)壁圍成密封的儲熱空間；進(jìn)氣管與出氣管非對稱設(shè)置在儲熱室殼體上，進(jìn)氣管、出氣管分別與儲熱空間相通；儲熱空間內(nèi)至少設(shè)有一層支撐架，支撐架與儲熱室內(nèi)壁固定連接，支撐架上放置有金屬管道，金屬管道內(nèi)封裝有蓄熱材料；儲熱空間內(nèi)的傳熱介質(zhì)為氣體。
[0004]該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但換熱效率不高、傳熱介質(zhì)能量密度低。
[0005]申請?zhí)枮?01310516925.7的專利文獻(xiàn)，提出了一種利用氣體作為傳熱介質(zhì)的太陽能采暖裝置。該裝置的吸熱體由若干根緊密排列的金屬管組成，所述金屬管內(nèi)部填充了相變蓄熱介質(zhì)，外表面鍍有選擇性吸收涂層，可以吸收和儲存太陽能。太陽能蓄熱采暖裝置外部接有風(fēng)機(jī)，可以使空氣從進(jìn)風(fēng)口流入，經(jīng)過儲熱體加熱，并進(jìn)入室內(nèi)供暖。該裝置外加風(fēng)機(jī)，使空氣強(qiáng)制流過儲熱體吸熱，可以迅速提高室內(nèi)溫度；儲熱體管道緊密排列，內(nèi)部相變儲熱介質(zhì)可以充分從管壁上吸熱，提高了儲熱效率。
[0006]但是這些裝置存在換熱效率不高、傳熱介質(zhì)能量密度低以及風(fēng)道在建筑中不便布置。目前的太陽能采暖裝置還有種種不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的問題是為了提高太陽能換熱效率，提高傳熱介質(zhì)能量密度，提供一種利用相變材料作為傳熱介質(zhì)的太陽能采暖裝置，具有換熱效率高、安裝方便的優(yōu)點。
[0008]為了解決上述問題本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種利用相變材料作為傳熱介質(zhì)的太陽能采暖裝置，包括太陽能集熱器和空氣換熱器，太陽能集熱器和空氣換熱器之間通過兩條循環(huán)管路連通成密閉系統(tǒng)，在密閉系統(tǒng)內(nèi)部充注可以液相和氣相相互轉(zhuǎn)化的相變流體作為熱量的傳輸介質(zhì)。該相變流體，可以是氟利昂，也可以是其他類似物質(zhì)。
[0009]以下是本發(fā)明對上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化:
其中一條循環(huán)管路上安裝有液體栗和儲液器，太陽能集熱器包括一殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有若干個外敷吸熱涂料的集熱板，相鄰的外敷吸熱涂料的集熱板之間通過換熱介質(zhì)通道首尾相連通，殼體上朝向太陽的一側(cè)設(shè)置有透平光板。
[0010]空氣換熱器相對的位置設(shè)置有風(fēng)扇。
[0011]工作時，首先液體栗開始工作，推動液態(tài)的相變介質(zhì)通過管道進(jìn)入太陽能集熱器。太陽能集熱器的外敷吸熱涂料的集熱板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能通過傳熱加熱太陽能集熱器內(nèi)的相變介質(zhì)使其汽化變成氣體。該氣體通過管道進(jìn)入空氣換熱器，與空氣換熱器外的空氣強(qiáng)制換熱放出熱量冷凝為液體。空氣換熱器外的空氣吸收熱量后實現(xiàn)采暖功能，該液體通過儲液器再進(jìn)入液體栗完成一個循環(huán)。
[0012]另一種優(yōu)化:另一條循環(huán)管路上安裝蓄熱器，蓄熱器為相變蓄熱器。蓄熱器與太陽能集熱器之間安裝有蓄熱器進(jìn)口閥門；蓄熱器的一側(cè)并聯(lián)連接有蓄熱器旁通管路，在該管路上安裝有蓄熱器旁通管閥門。
[0013]空氣換熱器的空氣流通通道上設(shè)置有電加熱器。
[0014]液體栗與太陽能集熱器之間安裝有太陽能集熱器進(jìn)口閥門，液體栗和太陽能集熱器進(jìn)口閥門之間的循環(huán)管路與蓄熱器進(jìn)口閥門和太陽能集熱器之間的循環(huán)管路之間通過太陽能集熱器旁通管路連通，在該管路上安裝有太陽能集熱器旁通管閥門。
[0015]該裝置工作時分為太陽能采暖模式、蓄熱模式和蓄熱采暖模式。
[0016]有太陽光照時，進(jìn)入太陽能采暖模式:太陽能集熱器進(jìn)口閥門打開，太陽能集熱器旁通管閥門關(guān)閉，蓄熱器進(jìn)口閥門關(guān)閉，蓄熱器旁通管閥門打開，液體栗工作，風(fēng)扇工作。
[0017]液體栗推動液態(tài)的相變介質(zhì)通過管道進(jìn)入太陽能集熱器。太陽能集熱器的外敷吸熱涂料的集熱板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能通過傳熱加熱太陽能集熱器內(nèi)的相變介質(zhì)使其汽化變成氣體。該氣體通過管道進(jìn)入空氣換熱器，與空氣換熱器外的空氣強(qiáng)制換熱放出熱量液化為液體。該液體通過儲液器再進(jìn)入液體栗完成一個循環(huán)。
[0018]若空氣換熱器外的空氣吸收熱量后仍不能達(dá)到所需要的溫度，電加熱器工作進(jìn)一步加熱空氣，實現(xiàn)采暖功能。
[0019]當(dāng)所控制的空氣溫度加熱到設(shè)定值時，進(jìn)入蓄熱模式，風(fēng)扇停止工作，蓄熱器進(jìn)口閥門打開，蓄熱器旁通管閥門關(guān)閉。液體栗推動液態(tài)的相變介質(zhì)通過管道進(jìn)入太陽能集熱器。太陽能集熱器的吸熱涂層吸收太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能通過傳熱加熱太陽能集熱器內(nèi)的相變介質(zhì)使其汽化變成氣體。該氣體通過管道進(jìn)入蓄熱器，與蓄熱器的儲熱介質(zhì)換熱放出熱量液化為液體。該液體通過空氣換熱器再進(jìn)入液體栗完成一個循環(huán)。
[0020]白天通過一段時間的蓄熱，在晚間或是沒有陽光時，進(jìn)入蓄熱采暖模式。太陽能集熱器進(jìn)口閥門關(guān)閉，太陽能集熱器旁通管閥門打開，蓄熱器進(jìn)口閥門打開，蓄熱器旁通管閥門關(guān)閉。液體栗推動液態(tài)的相變介質(zhì)通過管道進(jìn)入蓄熱器。蓄熱器內(nèi)的儲熱介質(zhì)放出熱能，熱能通過傳熱加熱相變介質(zhì)使其汽化變成氣體。
[0021]該氣體通過管道進(jìn)入空氣換熱器，與空氣強(qiáng)制換熱放出熱量液化為液體。該液體通過儲液器再進(jìn)入液體栗完成一個循環(huán)。若空氣吸收熱量后仍不能達(dá)到所需要的溫度，電加熱器工作進(jìn)一步加熱空氣，實現(xiàn)采暖功能。
[0022]另一種優(yōu)化:
在空氣換熱器的進(jìn)出口處安裝旁通管，旁通管上安裝空氣換熱器旁通管閥門；在空氣換熱器的進(jìn)口處增加空氣換熱器進(jìn)口閥門，蓄熱模式時，空氣換熱器旁通管閥門打開，空氣換熱器進(jìn)口閥門關(guān)閉，相變換熱介質(zhì)不再通過空氣換熱器。
[0023]本發(fā)明利用相變材料作為熱量的傳輸介質(zhì)，換熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水和空氣，可以實現(xiàn)“即熱” 一能夠快速實現(xiàn)太陽能集熱器至空氣換熱器之間的熱量傳遞，當(dāng)相變材料采用氟利昂時，取熱和放熱的對流換熱系數(shù)為5000-10000?/ (m2 -k)，空氣的對流換熱系數(shù)為40w/(m2 -k)左右，同時相變材料傳輸?shù)哪芰恐饕瞧瘽摕?，熱惰性小于水及水溶液，同時傳熱介質(zhì)能量密度高，輸送儲熱介質(zhì)的管道體積小方便安裝，尤其是適合空間較狹小的建筑比如住宅、層高較低的建筑，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、不拍凍、不結(jié)垢、壽命長、能量利用率高、可靠性好等特點。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于民用建筑采暖、農(nóng)業(yè)溫室大棚以及工業(yè)干燥等場合。
[0024]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。
【附圖說明】
[0025]附圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明實施例1中太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1-殼體；2_透平光板；3_換熱介質(zhì)管道；4_外敷吸熱涂料的集熱板；5_空氣換熱器；6_電加熱器；7-風(fēng)扇；8_蓄熱器進(jìn)口閥門；9_蓄熱器旁通管閥門；10_太陽能集熱器旁通管閥門；11_太陽能集熱器；12_液體栗；13_蓄熱器；14_儲液器；15_太陽能集熱器進(jìn)口閥門；16_空氣換熱器進(jìn)口閥門；17_空氣換熱器旁通管閥門；18_循環(huán)管路。
【具體實施方式】
[0027]實施例1，如附圖1所示，一種利用相變材料作為傳熱介質(zhì)的太陽能采暖裝置，包括太陽能集熱器11和空氣換熱器5，太陽能集熱器11和空氣換熱器5之間通過兩條循環(huán)管路18連通成密閉系統(tǒng)，在密閉系統(tǒng)內(nèi)部充注可以液相和氣相相互轉(zhuǎn)化的相變流體作為熱量的傳輸介質(zhì)。該相變流體，可以是氟利昂，也可以是其他類似物質(zhì)。
[0028]所述空氣換熱器5可以是翅片管換熱器，也可以是其他形式的換熱器，比如水換熱器一殼管式換熱器、板式換熱器等等。
[0029]其中一條循環(huán)管路上安裝有液體栗12和儲液器14。
[0030]空氣換熱器5相對的位置設(shè)置有風(fēng)扇7。
[0031]如圖2所示，太陽能集熱器11包括一殼體1，所述殼體I內(nèi)設(shè)置有若干個外敷吸熱涂料的集熱板4，相鄰的外敷吸熱涂料