本發明專利技術公開了一種相變換熱型中溫儲熱器及其構成的中溫太陽能空調系統，該相變換熱型中溫儲熱器為一封閉耐壓容器，包括箱體、多個圈架、篩網、蓄熱堆積層和換熱管，多個圈架分別水平地固定于箱體下部的內壁上，多個篩網分別放置于各圈架上，蓄熱堆積層分別鋪設于各篩網上，該蓄熱堆積層由復合相變儲熱材料和沙粒混合而成，換熱管設置于箱體上部的內腔中，該換熱管的管腔與箱體的內部隔絕且與箱體外部相通，其中流動有導熱工質，所述中溫儲熱器使用水和水蒸氣作為其相變傳熱工質，該相變傳熱工質直接在顆粒狀復合相變儲熱材料表面蒸發或冷凝實現相變換熱。本發明專利技術具有換熱能力優異、太陽能熱利用率高、結構簡單、制造容易和使用壽命長的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種太陽能利用設備，具體涉及一種相變換熱型中溫儲熱器及其制造和應用，屬于能源
技術介紹
太陽能是一種清潔、環保、高效和永不衰竭的新能源，太陽能熱利用產品市場巨大，所以各個國家都將太陽能資源利用作為可持續發展戰略的重要內容。目前，在太陽能熱利用當中，太陽能熱水器的技術已相對成熟，但是仍然有些不盡如人意的地方。例如，這些熱水器大多都只能提供80度以下的低溫熱水用于日常生活，而不能提供工業所需要的水溫達到一百多度的高溫空氣或水蒸氣。太陽能空調系統是太陽能熱利用的一個極有前途的領域，目前已有很多樣板性工程運行，也有大量系統專利提出。為了實現陰雨天和夜間也能利用太陽能制冷，太陽能空調系統必須帶有完整的儲熱換熱系統，但目前尚沒有帶有儲熱換熱器的太陽能空調系統在實際運行，其主要原因是現在的太陽能空調系統的太陽能集熱器只能將水加熱到接近90°C上下，然后熱水直接進入溴化鋰吸收式制冷機，而溴化鋰吸收式制冷機熱源工質的溫度最低為80°C，如果要使用儲熱器的儲熱/放熱過程來為溴化鋰吸收式制冷機提供熱源工質80°C以上的熱水，現有的集熱器或儲熱器都無法完成這一任務。目前國內外雖然已經有很多太陽能儲熱技術的實驗研究、工程技術開發和專利，并且使用的儲熱材料也種類繁多，但是他們多集中于太陽能低溫熱水儲熱，而在100°C至200°C區間的太陽能儲熱應用寥寥無幾。此夕卜，已有的各類儲熱器在結構和儲熱放熱原理方面大致相同一類方法是在致密性的儲熱材料內埋設傳熱管道，通過儲熱材料和管路間導熱方式吸熱/放熱；另一類是將致密性的儲熱材料封閉在各種管道和容器中，管道和容器沉浸在換熱工質中。這些儲熱器的性能直接與儲熱材料的導熱系數有關，因為現在儲熱材料幾乎都是低導熱系數材料，雖然已經采用各種技術強化儲熱材料導熱系數以及改變換熱管道布置方式，但是目前各類儲熱換熱器的換熱性能都不高。對于此類儲熱器，提高儲熱材料導熱系數現在依然是一個研究重點。一般的方法是將儲熱材料填充進各類泡沫金屬或石墨材料組成一種致密性復合儲熱材料，這類復合相變儲熱材料研究和專利目前是儲熱材料技術專利的主流。在已有的相變換熱儲熱器中，雖然也有利用儲熱器中傳熱介質的相變換熱傳遞熱量，但是全部儲熱材料依然是被包裹在密封金屬管道或密封金屬容器中，密封容器沉浸在傳熱介質中。儲熱時，高溫熱源加熱傳熱介質(液體)產生池內沸騰，熱量通過金屬壁面進入儲熱材料，通過儲熱材料整體的導熱在內部傳遞熱量。在放熱時，儲熱材料作為熱源，通過整體材料導熱將熱量通過金屬壁面傳遞到傳熱介質液體中，液體蒸發再將熱量傳遞給冷源工質。儲熱材料內部導熱依然是主要熱阻。另外，儲熱材料的傳熱面僅僅是金屬包裹容器的壁面表面積。而在本專利究中，相變傳熱介質直接和顆粒狀儲熱材料填層接觸，全部顆粒狀儲熱材料的巨大的表面積都是傳熱面，單個儲熱材料顆粒的體積很小，內部導熱熱阻幾乎可以忽略。在現有的相關太陽能集熱儲熱技術文獻中發現公開號為CN201032291的中國專利，名稱為一種太陽能儲熱單元及其構成的整體式太陽能熱水器，其特征在于包括真空集熱管和儲熱組件，儲熱組件設置在真空集熱管內，儲熱組件又包括封閉管、進水管和出水管。其儲熱介質為水，屬于一種初級的儲熱技術，但比較有代表性。與其相似的專利中，儲熱材料可以是各種相變材料，如石蠟，石蠟和其他材料的混合物等，如中國專利公開號CN201327216，專利技術名稱為復合能源太陽能相變蓄熱供熱裝置，其主要含有太陽能集熱管、相變蓄熱體，特點是相變蓄熱體置于太陽能集熱管內，出水支管置于相變蓄熱體中，進水支管置于出水支管內。其所采用的是石蠟類低溫固液相變材料。在現有的相關太陽能空調系統技術文獻中發現中國專利號為200620050140. 0，專利名稱太陽能空調系統。該專利由雙效吸收式制冷機和太陽能集熱系統兩大部分組成，而太陽能集熱系統又由太陽能集熱器、太陽能控制組、管路構成，太陽能集熱器為桁架上固定拋物面板和設于拋物境面焦點處的集熱管，集熱管通過管路、太陽能控制組與雙效吸收式制冷機的高溫發生器連通。該專利是一種能夠在陰天也能提供較高溫度熱水太陽能空調系統。中國專利號為200920185550. X，專利名稱太陽能空調系統。該太陽能空調系統有采暖和制冷兩部分組成，采暖通過太陽能集熱器提供熱源，由太陽能集熱器直接向室內散熱器提供熱水；而制冷由太陽能光伏電板提供太陽能轉變的電力，向蒸發式冷氣機供電，由蒸發式冷氣機供冷。這兩個專利基本代表了目前太陽能空調系統的主流技術，其特點是；集熱器集熱溫度較低，直接提供熱水供給制冷機，沒有儲熱器或者只象征性地帶有一個低溫儲熱器。此外，已經授權的、由本申請人持有的中國專利，專利號ZL 200910311344. 3，專利技術專利名稱真空管套管組合式兩用型太陽能加熱器，是一種由CPC集熱板和全玻璃真空集熱管組成的中溫太陽能集熱器，該集熱器熱效率高且穩定，可以在全年提供120°c以上的水蒸氣。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供一種相變換熱型中溫儲熱器，其采用固液相變材料作為儲熱的中間介質，并利用該中間介質的相變換熱傳遞熱量，從而達到提高儲熱器換熱能力、延長使用壽命的效果；本專利技術還提供一種應用所述相變換熱型中溫儲熱器的中溫太陽能空調系統以及一種構成所述相變換熱型中溫儲熱器的儲熱材料的制備方法。本專利技術是通過以下技術方案實現的一種相變換熱型中溫儲熱器，其為一封閉耐壓容器，包括箱體、多個圈架、篩網、蓄熱堆積層和換熱管，所述多個圈架分別水平地固定于所述箱體下部的內壁上，所述多個篩網分別放置于各圈架上，所述蓄熱堆積層分別鋪設于各篩網上，該蓄熱堆積層由復合相變儲熱材料和沙粒混合而成，所述換熱管設置于箱體上部的內腔中，該換熱管的管腔與箱體的內部隔絕且與箱體外部相通，其中流動有導熱工質。所述的復合相變儲熱材料為顆粒狀，其由有機膨潤土與聚乙烯臘按2. 2 I的質量比組成，或者由有機膨潤土與低密度聚乙烯按2 I的質量比組成。所述的相變換熱型中溫儲熱器使用水和水蒸氣作為其相變傳熱工質，該相變傳熱工質直接在顆粒狀復合相變儲熱材料表面蒸發或冷凝實現相變換熱；在儲熱階段，相變換熱型中溫儲熱器是一個開口流動系統，集熱器提供的水蒸汽流入該相變換熱型中溫儲熱器，通過蓄熱堆積層內冷凝放熱，水蒸氣的冷凝潛熱被所述復合相變儲熱材料吸收儲存；在放熱階段，關閉所述相變換熱型中溫儲熱器進出口閥門，將原來開放式的相變換熱型中溫儲熱器變為封閉空間，所述復合相變儲熱材料表面附著的水被加熱為水蒸氣，該水蒸氣上升到換熱管表面冷凝，加熱換熱管內導熱工質，而水蒸氣再次被冷凝成水滴落到蓄熱堆積層內；由此循環往復完成所述復合相變儲熱材料和換熱管間的熱傳遞。本專利技術的另一技術方案如下一種用于所述相變換熱型中溫儲熱器的復合相變儲熱材料的制備方法，其特征在于將有機膨潤土和聚乙烯臘按2. 2 I的質量比配制后放入一有攪拌裝置的加熱容器內一邊加熱一邊攪拌，加熱到160°C后保持該溫度攪拌I小時，使溶解的聚乙烯臘全部被有機膨潤土吸附，最后得到平均粒徑為3mm的顆粒狀的復合相變儲熱材料。本專利技術的又一技術方案如下一種由所述的相變換熱型中溫儲熱器構成的中溫太陽能空調系統，其包括中溫太陽能集熱器、相變換熱型中溫儲熱器、制冷機、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種相變換熱型中溫儲熱器，其特征在于：所述中溫儲熱器為一耐壓容器，其包括箱體、多個圈架、篩網、蓄熱堆積層和換熱管，所述多個圈架分別水平地固定于所述箱體下部的內壁上，所述多個篩網分別放置于各圈架上，所述蓄熱堆積層分別鋪設于各篩網上，該蓄熱堆積層由復合相變儲熱材料和沙粒混合而成，所述換熱管設置于箱體上部的內腔中，該換熱管的管腔與箱體的內部隔絕且與箱體外部相通，其中流動有導熱工質。
【技術特征摘要】
1.一種相變換熱型中溫儲熱器，其特征在于所述中溫儲熱器為一耐壓容器，其包括箱體、多個圈架、篩網、蓄熱堆積層和換熱管，所述多個圈架分別水平地固定于所述箱體下部的內壁上，所述多個篩網分別放置于各圈架上，所述蓄熱堆積層分別鋪設于各篩網上，該蓄熱堆積層由復合相變儲熱材料和沙粒混合而成，所述換熱管設置于箱體上部的內腔中，該換熱管的管腔與箱體的內部隔絕且與箱體外部相通，其中流動有導熱工質。2.根據權利要求1所述的相變換熱型中溫儲熱器，其特征在于所述的復合相變儲熱材料為顆粒狀，其由有機膨潤土與聚乙烯臘按2. 2 I的質量比組成。3.根據權利要求1所述的相變換熱型中溫儲熱器，其特征在于所述的復合相變儲熱材料為顆粒狀，其由有機膨潤土與低密度聚乙烯按2 I的質量比組成。4.根據權利要求1所述的相變換熱型中溫儲熱器，其特征在于使用水和水蒸氣作為所述相變換熱型中溫儲熱器內的相變傳熱工質，該相變傳熱工質直接在顆粒狀復合相變儲熱材料表面蒸發或冷凝實現相變換熱；在儲熱階段，相變換熱型中溫儲熱器是一個開口流動系統，集熱器提供的水蒸汽流入該相變換熱型中溫儲熱器，通過蓄熱堆積層內冷凝放熱，水蒸氣的冷凝潛熱被所述復合相變儲熱材料吸收儲存；在放熱階段，關閉所述相變換熱型中溫儲熱器進出口閥門，將原來開放式的相變...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉振華，陳彥君，趙峰，肖紅升，
申請(專利權)人：上海交通大學，桑夏太陽能股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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