阅读说明：本技术 一种太阳能多级相变蓄热供暖系统 (Solar energy multistage phase change heat storage heating system ) 是由 李忠国 纪肇烨 杨强 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种太阳能多级相变蓄热供暖系统,该蓄热供暖系统包括由太阳能集热器组成的集热模块、换热器、热水箱、蓄热体、阀门和室内供热单元组成。所述太阳能集热器与热水箱通过一级进水回路连接,热水箱与室内供热单元由一级出水回路连接,通过阀门控制。热水箱与蓄热体通过二级进水回路连接,蓄热体与室内供热单元通过二级出水回路连接。二级进水回路与二级出水回路间隙以高熔点相变材料填充,二级出水回路内壁以低熔点相变材料填充,蓄热体内部上、下半区以隔板隔断。与现有技术相比,本发明结构简单,安装方便,能够有效减少热损失,克服了储能系统复杂,运行费用高德缺点,能够稳定持续提供热源,适合建筑物的采暖需求。(The invention relates to a solar multistage phase change heat storage and supply system which comprises a heat collection module, a heat exchanger, a hot water tank, a heat accumulator, a valve and an indoor heat supply unit, wherein the heat collection module consists of a solar heat collector. The solar heat collector is connected with the hot water tank through a primary water inlet loop, and the hot water tank is connected with the indoor heat supply unit through a primary water outlet loop and controlled through a valve. The hot water tank is connected with the heat accumulator through a second-stage water inlet loop, and the heat accumulator is connected with the indoor heat supply unit through a second-stage water outlet loop. The gap between the secondary water inlet loop and the secondary water outlet loop is filled with a high-melting-point phase-change material, the inner wall of the secondary water outlet loop is filled with a low-melting-point phase-change material, and the upper half area and the lower half area in the heat accumulator are separated by a partition plate. Compared with the prior art, the invention has the advantages of simple structure and convenient installation, can effectively reduce heat loss, overcomes the defects of complex energy storage system and high operating cost, can stably and continuously provide heat sources, and is suitable for the heating requirement of buildings.)

一种太阳能多级相变蓄热供暖系统

技术领域

本发明主要涉及太阳能蓄热供暖系统，具体涉及一种太阳能多级相变蓄热供暖系统。

背景技术

随着建筑能耗的日益增长，太阳能、风能、地热能或多种能源的耦合蓄能供热日益受到关注。太阳能热水系统是太阳能热利用的重要组成部分，但目前应用的太阳能供热及储热系统效率较低，采用合理的封装形式可以将相变材料与太阳能热水系统相结合。太阳能集热储能方式主要分为显热和潜热两种方式，显热储能一般利用材料比热容进行能量的存储，如集热后与低温水混合或以间接换热的方式将热量放出。利用潜热储能则是依据物质在发生相态变化过程中伴随较大能量的吸收和释放而进行的能量存储。

相变储能载体可分为整体封装和分封装两类，整体封装是指将相变材料放置或者灌装在容器中，由换热流体经过相变容器中的换热管通过间接换热的形式进行储热或放热，分封装是指将相变材料灌装在袋、柱、球或者胶囊等小的单元中，然后将一定数量的相变单元通过某种组合形式放置在水箱中，这种分散形式可以隔离诸如三水醋酸钠等有腐蚀性的相变材料，且布置灵活，避免材料泄漏风险。

中国专利CN201910867450.3公布了一种被动式太阳能相变蓄能供暖系统，该相变装置由高熔点相变材料组成内侧若干个圆环柱形相变模块，以同心圆的形式由内向外依次交错排列，由低熔点相变材料组成外侧相变模块。该系统较好的解决了输送和蓄热热损失较大的问题，但相变储能材料集中设置，存在相变材料对箱体的腐蚀和泄漏风险等不足。

中国专利CN201910597906.9公布了一种被动式太阳能双级相变储热供暖装置，该装置由太阳能集热器和散热器串联，散热器通过供水管向集热器输送水，供水管中填充高熔点相变材料，集热器与散热器间的回水管填充低熔点相变材料。该装置将非相变材料水、两种不同相变材料耦合使用，解决了太阳能间歇性和不稳定性的问题，但相变材料填充于供水管和回水管外，受室内和室外环境温度影响很大，即使在室外设置电热伴带和保温层也会造成较大热量损失。

发明内容

本发明目的是提供一种太阳能多级相变蓄热供暖系统，解决由集中式被动相变储热系统带来的系统储热效率不高、结构固定、存在泄漏风险等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：一种封装太阳能多级相变蓄热供暖系统，该系统包括由太阳能集热器1组成的集热模块、换热器2、热水箱3、蓄热体4、阀门5和室内供热单元6组成。所述太阳能集热器1与热水箱3通过一级进水回路连接，热水箱3与室内供热单元6由一级出水回路连接，通过阀门5控制。热水箱3与蓄热体4通过二级进水回路41连接，蓄热体4与室内供热单元6通过二级出水回路42连接。二级进水回路41与二级出水回路42交替设置，二级进水回路41与二级出水回路42间隙以高熔点相变材料43填充，二级出水回路42内壁以低熔点相变材料44填充，蓄热体内部上、下半区以隔板45隔断。

所述二级进水回路41和二级出水回路42外壁均设有保温层。

所述高熔点相变材料43相变温度位于40℃～80℃之间，所述低熔点相变材料44相变温度位于5℃～30℃之间。相变材料选择石蜡、三水合醋酸钠、十八醇中的一种或多种。

所述高熔点相变材料43和低熔点相变材料44均采用独立封装，选用耐腐蚀柔性包装材料。

所述不锈钢板45可替换为硅脂、石墨等防水导热材料。

所述太阳能集热器为平板集热器或热管式集热器。太阳能集热器1可通过与其他集热器组装形成一个供热整体。

附图说明

图1为太阳能多级相变蓄热供暖系统示意图。

图2为蓄热体内部结构图。

附图标记：

1、太阳能集热器，2、换热器，3、热水箱，4、蓄热体，5、阀门，6、室内供暖单元，41、二级进水回路，42、二级出水回路，43、高熔点相变材料，44、低熔点相变材料，45、隔板。

具体实施方式

下面通过叙述实施例结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1至图2所示，本发明的一种太阳能多级相变蓄热供暖系统结构包括由太阳能集热器1组成的集热模块、换热器2、热水箱3、蓄热体4、阀门5和室内供热单元6。太阳能集热器1与热水箱3通过一级进水回路连接，热水箱3与室内供热单元6由一级出水回路连接，通过阀门5控制。热水箱3与蓄热体4通过二级进水回路41连接，蓄热体4与室内供热单元6通过二级出水回路42连接。蓄热体4包括二级进水回路41、二级出水回路42、高熔点相变材料43、低熔点相变材料44、和隔板45。二级进水回路41与二级出水回路42交替设置，二级进水回路41与二级出水回路42间隙以高熔点相变材料43填充，二级出水回路42内壁以低熔点相变材料44填充，上、下半区以隔板45隔断。

本多级相变蓄热供暖系统供热的热源为太阳能，当太阳光照充足时，太阳光能经太阳能吸收装置吸收后加热传热介质，传热介质一部分流经室内供暖单元6，完成室内供暖；另一部分通过二级进水回路41流经蓄热体4，将热能积蓄到高熔点相变材料43和低熔点相变材料44中。当太阳光照不足时，太阳能不能使热传热介质达到供暖温度而完成室内供暖时(夜间和阴雨/天)，储能材料开始放热加热传热介质，室内供暖单元由加热后的传热介质通过二级出水回路传递热量完成供暖。

在依靠太阳能供暖时，一部分传热介质在太阳能集热器1和室内供暖单元6之间循环，而另一部分传热介质在太阳能集热器1和蓄热体4之间循环。当依靠高熔点相变材料43及低熔点相变材料44放热供暖时，关闭阀门5，传热介质通过二级出水单元仅在蓄热体4和室内供暖单元之间循环。上述传热介质均被封闭于循环管路内，传热介质与储能材料和太阳能吸收装置间的换热方式为间壁传热。

阀门5用于根据室内环境调节水流，储能工况下，当室温升高时可逐渐打开阀门增加流量，当室温降低时可关闭阀门；释能工况下，关闭阀门，防止热水与太阳能集热器1侧冷水换热造成热量损失。