專利名稱：顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄
熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在一次能源消費中，建筑、工業(yè)和交通運輸是三個主要耗能方面。建筑耗能在總 能耗中的比例較大，據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家建筑能耗占總能耗的30_40%，其中暖通空調(diào)占建筑 能耗的65%，因此暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例竟高達22. 75%。我國的暖通空調(diào)能耗 占總能耗的比例也很大，城市化進程和人民生活水平的提高對建筑物熱環(huán)境提出了更高 的要求。為了避免能源危機的發(fā)生和生態(tài)環(huán)境的破壞，重視開發(fā)和利用無污染可再生能 源在建筑中的應(yīng)用成為許多國家所采取的重要發(fā)展戰(zhàn)略之一。太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)可 實現(xiàn)太陽能由夏季向冬季的轉(zhuǎn)移來降低建筑運行能耗，其蓄熱能力可以達到年需求量的 50% _80%，因此針對該蓄熱系統(tǒng)的研究對解決我國能源短缺和環(huán)境污染問題具有重要的 意義。目前，太陽能跨季節(jié)人工蓄熱系統(tǒng)主要有顯熱型的水蓄熱系統(tǒng)和潛熱型的固液相變 材料蓄熱系統(tǒng)，水蓄熱系統(tǒng)換熱系數(shù)高、成本低、設(shè)備維修容易，但蓄熱密度較低、不能保持 恒溫、蓄熱體積大、熱損耗大；固液相變材料蓄熱系統(tǒng)熱密度大、相變過程溫度恒定、蓄熱體 積小、熱損耗小，但流動性較差，導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)較低、成本高、設(shè)備維修難。鑒于兩種系統(tǒng)優(yōu) 缺點互補的特點，因此有必要研制一種結(jié)合兩者優(yōu)點的混合型蓄熱系統(tǒng)來提高系統(tǒng)蓄熱的 整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能滿足居住密集型地區(qū)供暖的高效穩(wěn)定的太陽能跨季
節(jié)蓄熱系統(tǒng)，進而提出了顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 所述蓄熱系統(tǒng)包括集熱系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)和供暖系統(tǒng)三大部分，其核心部分為集熱 系統(tǒng)中的蓄熱體，蓄熱體內(nèi)儲存有顯熱型和潛熱型兩種蓄熱材料，其中顯熱型蓄熱材料為 水，潛熱型蓄熱材料為固液相變材料石蠟，它們之間采用不銹鋼材料隔開；在蓄熱過程中太 陽能集熱器內(nèi)的流體工質(zhì)吸收的熱量通過集熱系統(tǒng)先傳給蓄熱體中的水，然后水再把熱量 傳給石蠟；在放熱過程中蓄熱體中的石蠟把熱量先傳給水，然后水再通過供熱系統(tǒng)把熱量 傳給熱泵及建筑供暖系統(tǒng)，在蓄熱和放熱過程中水作為熱緩沖介質(zhì)。 所述蓄熱體埋于地面以下，內(nèi)部的顯熱型蓄熱材料水被潛熱型蓄熱材料石蠟包 圍，它們之間的不銹鋼材料的形狀為上部開口小、下部開口大。 所述集熱系統(tǒng)由集熱器、第一循環(huán)水泵、第一閥門、板式換熱器、集熱系統(tǒng)供水管、 第二循環(huán)水泵、第二閥門及集熱系統(tǒng)回水管組成；集熱系統(tǒng)供水管入口處于蓄熱體底部區(qū) 域，集熱系統(tǒng)回水管處于蓄熱體頂部區(qū)域。 所述供熱系統(tǒng)由供熱系統(tǒng)供水管、輔助加熱器、第三循環(huán)水泵、第三閥門、熱泵蒸發(fā)器、熱泵及建筑供暖系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)回水管組成；供熱系統(tǒng)供水管入口處于蓄熱體頂部區(qū) 域，供熱系統(tǒng)回水管處于蓄熱體底部區(qū)域。 所述集熱系統(tǒng)供水管、集熱系統(tǒng)回水管、供熱系統(tǒng)供水管和供熱系統(tǒng)回水管均伸 入顯熱型蓄熱材料水的內(nèi)部。 本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提出的顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)結(jié)合 了顯熱型和潛熱型兩種蓄熱系統(tǒng)的優(yōu)點，具有換熱性能好、蓄熱密度高、蓄熱容積小、溫度 恒定、熱損耗小、維護簡單等特點，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為蓄熱體的外觀結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖中標號 1-集熱器；2_第一循環(huán)水泵；3_第一 閥門；4_板式換熱器；5_蓄熱體；6_集熱 系統(tǒng)供水管；7_第二循環(huán)水泵；8_第二閥門；9_集熱系統(tǒng)回水管；10-供熱系統(tǒng)供水管； 11-輔助加熱器；12-第三循環(huán)水泵；13-第三閥門；14-熱泵蒸發(fā)器；15-熱泵及建筑供暖系 統(tǒng)；16-供熱系統(tǒng)回水管；17-地面；18-不銹鋼材料；19-石蠟；20-水。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，下面通過

和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。
實施例l: 本實施方式是系統(tǒng)處于蓄熱過程，為太陽能的收集過程。具體實施過程為
(1)集熱器l內(nèi)的流體工質(zhì)吸收太陽能后升溫流出，經(jīng)第一循環(huán)水泵2和第一閥門 3流入板式換熱器4，經(jīng)換熱降溫后流回集熱器1 ; (2)板式換熱器4另一側(cè)水的流動過程為蓄熱體5底部區(qū)域的低溫的水20經(jīng)集 熱系統(tǒng)供水管6流出，經(jīng)第二循環(huán)水泵7和第二閥門8流入板式換熱器4，與對側(cè)高溫流體 工質(zhì)換熱升溫后，經(jīng)集熱系統(tǒng)回水管9注入蓄熱體5的頂部區(qū)域； (3)蓄熱體5中，石蠟19與水20之間由上窄下寬的筒狀不銹鋼材料18隔開，注入 蓄熱體5頂部區(qū)域的高溫的水20逐漸把熱量傳給石蠟19，貯存起來，直到高溫的水20降溫 后下沉到蓄熱體5底部區(qū)域，最后再次從集熱系統(tǒng)供水管6流出。 在蓄熱過程中，過程(1)和(2)屬于集熱系統(tǒng)的運行過程，在太陽輻射強度較強時 運行，反之則停止運行；過程(3)則不受任何條件限制，水20可以逐漸地把熱量傳給石蠟 19，貯存起來，在過程(3)中水20起到了熱緩沖的作用，首先集熱系統(tǒng)經(jīng)集熱系統(tǒng)回水管9 把熱量直接注入蓄熱體的水20中，然后水20再慢慢地把熱量逐漸傳給石蠟19，因此延長了 水20向石蠟19傳熱的時間，解決了石蠟蓄熱周期長的問題。
實施例2 : 本實施方式是系統(tǒng)處于放熱過程，為向建筑物供暖的過程。具體實施過程為
(1)石蠟19逐漸把熱量傳給蓄熱體5底部區(qū)域的低溫的水20，直到低溫的水20升溫后上浮到蓄熱體5頂部區(qū)域，然后從供熱系統(tǒng)供水管10流出。 (2)蓄熱體5頂部區(qū)域的高溫的水20經(jīng)供熱系統(tǒng)供水管IO流出，經(jīng)過輔助加熱器 ll(供水溫度較低時，運行輔助加熱器)，再經(jīng)過第三循環(huán)水泵12和第三閥門13流入熱泵 蒸發(fā)器14，把熱量傳給熱泵蒸發(fā)器14內(nèi)的制冷劑后降溫，經(jīng)供熱系統(tǒng)回水管16注入蓄熱體 5的底部區(qū)域； (3)熱泵蒸發(fā)器14內(nèi)的制冷劑吸收熱量后經(jīng)熱泵及建筑供暖系統(tǒng)15向建筑物終 端供暖。 在放熱過程中，過程(2)和(3)屬于供熱系統(tǒng)的運行過程，在需要供暖時運行，反 之則停止運行；過程(1)則不受任何條件限制，石蠟19可以逐漸地把貯存的熱量傳給水 20，在過程(1)中水20同樣起到了熱緩沖的作用，首先供熱系統(tǒng)經(jīng)回水管16把低溫的水20 直接注入蓄熱體5中，然后石蠟19再慢慢地把熱量逐漸傳給水20，因此同樣延長了石蠟19 向水20傳熱的時間，同樣解決了石蠟釋熱周期長的問題。
權(quán)利要求
顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄熱系統(tǒng)包括集熱系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)和供暖系統(tǒng)三大部分，其核心部分為集熱系統(tǒng)中的蓄熱體(5)，蓄熱體(5)內(nèi)儲存有顯熱型和潛熱型兩種蓄熱材料，其中顯熱型蓄熱材料為水(20)，潛熱型蓄熱材料為固液相變材料石蠟(19)，它們之間采用不銹鋼材料(18)隔開；在蓄熱過程中太陽能集熱器(1)內(nèi)的流體工質(zhì)吸收的熱量通過集熱系統(tǒng)先傳給蓄熱體(5)中的水(20)，然后水再把熱量傳給石蠟(19)；在放熱過程中蓄熱體中的石蠟(19)把熱量先傳給水(20)，然后水(20)再通過供熱系統(tǒng)把熱量傳給熱泵及建筑供暖系統(tǒng)(15)，在蓄熱和放熱過程中水(20)作為熱緩沖介質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所述 蓄熱體(5)埋于地面(17)以下，內(nèi)部的顯熱型蓄熱材料水(20)被潛熱型蓄熱材料石蠟 (19)包圍，它們之間的不銹鋼材料(18)的形狀為上部開口小、下部開口大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所述 集熱系統(tǒng)由集熱器(1)、第一循環(huán)水泵(2)、第一閥門(3)、板式換熱器(4)、集熱系統(tǒng)供水管 (6)、第二循環(huán)水泵(7)、第二閥門(8)及集熱系統(tǒng)回水管(9)組成；集熱系統(tǒng)供水管(6)入 口處于蓄熱體(5)底部區(qū)域，集熱系統(tǒng)回水管(9)處于蓄熱體(5)頂部區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所述 供熱系統(tǒng)由供熱系統(tǒng)供水管(10)、輔助加熱器(11)、第三循環(huán)水泵(12)、第三閥門(13)、熱 泵蒸發(fā)器(14)、熱泵及建筑供暖系統(tǒng)(15)及供熱系統(tǒng)回水管(16)組成；供熱系統(tǒng)供水管 (10)入口處于蓄熱體(5)頂部區(qū)域，供熱系統(tǒng)回水管(16)處于蓄熱體(5)底部區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所 述集熱系統(tǒng)供水管(6)、集熱系統(tǒng)回水管(9)、供熱系統(tǒng)供水管(10)和供熱系統(tǒng)回水管(16) 均伸入顯熱型蓄熱材料水(20)的內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種顯熱潛熱混合型太陽能跨季節(jié)蓄熱系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，蓄熱體內(nèi)儲存有顯熱型和潛熱型兩種蓄熱材料，分別為水和固液相變材料石蠟。在蓄熱過程中太陽能集熱器內(nèi)的流體工質(zhì)把吸收的熱量先傳給蓄熱體中的水，然后水再把熱量傳給石蠟；在放熱過程中蓄熱體中的石蠟把熱量先傳給水，然后水再把熱量傳給熱泵及建筑供暖系統(tǒng)，在蓄熱和放熱過程中水作為熱緩沖介質(zhì)。本發(fā)明結(jié)合了顯熱型和潛熱型兩種蓄熱系統(tǒng)的優(yōu)點，具有換熱性能好、蓄熱密度高、蓄熱容積小、溫度恒定、熱損耗小、維護簡單等特點。
文檔編號F28D20/00GK101699174SQ20091023657
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者孫東亮, 徐進良, 楊勇平 申請人:華北電力大學(xué)