一種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]本實(shí)用新型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(qǐng)?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(chǔ)熱室殼體、保溫材料、金屬管道、支撐架、進(jìn)氣管、出氣管、儲(chǔ)熱室門；儲(chǔ)熱室殼體由儲(chǔ)熱室外壁和儲(chǔ)熱室內(nèi)壁組成，儲(chǔ)熱室門與儲(chǔ)熱室內(nèi)壁圍成密封的儲(chǔ)熱空間；進(jìn)氣管與出氣管非對(duì)稱設(shè)置在儲(chǔ)熱室殼體上，進(jìn)氣管、出氣管分別與儲(chǔ)熱空間相通；儲(chǔ)熱空間內(nèi)至少設(shè)有一層支撐架，支撐架與儲(chǔ)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(chǔ)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(qǐng)?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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)熱體吸熱，可以迅速提高室內(nèi)溫度；儲(chǔ)熱體管道緊密排列，內(nèi)部相變儲(chǔ)熱介質(zhì)可以充分從管壁上吸熱，提高了儲(chǔ)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。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型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(diǎn)。
[0008]為了解決上述問題本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]—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)。
[0010]以下是本實(shí)用新型對(duì)上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化:
[0011]其中一條循環(huán)管路上安裝有液體栗和儲(chǔ)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(gè)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。
[0012]空氣換熱器相對(duì)的位置設(shè)置有風(fēng)扇。
[0013]工作時(shí)，首先液體栗開始工作，推動(dòng)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?？諝鈸Q熱器外的空氣吸收熱量后實(shí)現(xiàn)采暖功能，該液體通過儲(chǔ)液器再進(jìn)入液體栗完成一個(gè)循環(huán)。
[0014]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。
[0015]空氣換熱器的空氣流通通道上設(shè)置有電加熱器。
[0016]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。
[0017]該裝置工作時(shí)分為太陽能采暖模式、蓄熱模式和蓄熱采暖模式。
[0018]有太陽光照時(shí)，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。
[0019]液體栗推動(dòng)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(chǔ)液器再進(jìn)入液體栗完成一個(gè)循環(huán)。
[0020]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(shí)現(xiàn)采暖功能。
[0021]當(dāng)所控制的空氣溫度加熱到設(shè)定值時(shí)，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(dòng)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(chǔ)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(gè)循環(huán)。
[0022]白天通過一段時(shí)間的蓄熱，在晚間或是沒有陽光時(shí)，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(dòng)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(chǔ)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。
[0023]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(chǔ)液器再進(jìn)入液體栗完成一個(gè)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(shí)現(xiàn)采暖功能。
[0024]另一種優(yōu)化:
[0025]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(shí)，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。
[0026]本實(shí)用新型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(shí)現(xiàn)“即熱”一能夠快速實(shí)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(shí)，取熱和放熱的對(duì)流換熱系數(shù)為5000-10000?/ (m2.k)，空氣的對(duì)流換熱系數(shù)為40 w/(m2.k)左右，同時(shí)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(shí)傳熱介質(zhì)能量密度高，輸送儲(chǔ)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(shí)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(diǎn)。本實(shí)用新型可以廣泛應(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。
[0027]為了更好的理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0028]附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1中太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]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(chǔ)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(shí)施方式】
[0033]實(shí)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)。
[0034]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。
[0035]其中一條循環(huán)管路上安裝有液體栗12和儲(chǔ)液器14。
[0036]空氣換熱器5相對(duì)的位置設(shè)置有風(fēng)扇7。
[0037]如圖2所示，太陽能集熱器11包括一殼體1，所述殼體1內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)外敷吸熱涂料的集熱板4，相鄰