專利名稱：一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱水系統(tǒng)，特別是一種采用太陽能熱二極管作為傳熱部件、相變儲能材料作為儲熱介質(zhì)的太陽能熱水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)除悶曬式外，一般還有一種采用全玻璃真空管循環(huán)式熱水器，該熱水系統(tǒng)的集熱器與保溫水箱均分離為兩個(gè)獨(dú)立部份；悶曬式盡管實(shí)現(xiàn)了集蓄合一，但由于不能進(jìn)行有效的換熱循環(huán)，因而熱效率較低。另外它特別不能防止夜間或無陽光時(shí)，集熱面散熱后，熱水器內(nèi)部熱水反向循環(huán)散熱的問題。對于現(xiàn)有的全玻璃真空管式太陽能集熱器的真空管則存在易碎裂、不能承受自來水管路系統(tǒng)中的壓力、在使用熱水中上冷水易炸管、寒冷的冬季易凍管的缺點(diǎn)。另外玻璃管內(nèi)壁結(jié)垢會使集熱效率下降，真空管不能做成建筑板塊整體結(jié)構(gòu)，和建筑物相結(jié)合。
本發(fā)明的目的，是要對上述太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使之獲得更高的熱效率和蓄熱保溫能力，并且更容易和建筑配合。

發(fā)明內(nèi)容
針對本發(fā)明的目的，我們發(fā)明了一種把太陽能熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)。提高太陽能熱二極管在集熱器與蓄熱器之間傳熱性能，達(dá)到充分利用太陽輻射能的目的。同時(shí)利用相變材料、流動性好、無腐蝕性、比熱容較大(比熱和密度的乘積)的特點(diǎn)，在本系統(tǒng)中用作的蓄熱材料。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在太陽能熱二極管的下部集熱器位置，沿集熱板方向做加強(qiáng)肋強(qiáng)化集熱板的強(qiáng)度，同時(shí)在集熱板上涂上有助與增強(qiáng)太陽能吸收的選擇性涂層。太陽能熱二極管的上部插在蓄熱器的相變材料中間，通過強(qiáng)化換熱的肋片和相變材料接觸換熱。當(dāng)太陽輻射能經(jīng)集熱板加熱集熱器時(shí)，集熱板一側(cè)的溫度升高，而蓄熱器中的相變材料溫度相對較低，使得太陽能熱二極管在集熱器與蓄熱器中因溫度差異而產(chǎn)生熱傳遞。于是，蓄熱器中相變材料溫度升高，使相變材料吸熱融化；由于相變材料相變時(shí)溫度保持不變，保證了傳熱溫差不會隨時(shí)間增加而減少，提高太陽輻射能的利用率。在沒有太陽輻射時(shí)，溫度相對較高的相變被限制在蓄熱器中，由于熱二極管的單向性，熱量不會傳到溫度相對較低的集熱器中，熱量損失少。
當(dāng)需要使用生活熱水時(shí)，自來水直接進(jìn)入埋在相變材料的換熱盤管中，和蓄熱器中的相變材料進(jìn)行熱交換，自來水得到熱量，溫度上升變成可以供人使用的熱水。由于放出熱量，相變材料凝固。由于相變材料具有比較大的熱容量，所以系統(tǒng)出水溫度恒定。
有益效果本發(fā)明的推出，在有太陽能輻射時(shí)，能有效地提高太陽能熱二極管集熱器與蓄熱器之間熱傳遞，達(dá)到充分利用太陽輻射能的目的。而相變儲能材料的應(yīng)用，使系統(tǒng)體積更小，保溫效果更好，出水溫度更穩(wěn)定；總的來說本發(fā)明以其更多的吸收太陽輻射能和隔熱保溫的特點(diǎn)，成為建筑一體化熱水系統(tǒng)的又一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。


附圖1為一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為太陽能熱二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為太陽能熱利用系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
1-集熱器2-熱二極管 3-蓄熱器4-熱二極管的冷凝段強(qiáng)化肋片5-熱二極管的冷凝段 6-熱二極管的蒸發(fā)段7-換熱盤管 8-相變材料 9-冷水入口 10-熱水出口具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1、2、3，把太陽能熱二極管與相變儲能材料結(jié)合成一個(gè)太陽能熱利用系統(tǒng)；熱二極管采用內(nèi)部工作介質(zhì)采用環(huán)保制冷劑R134a；當(dāng)白天太陽輻射強(qiáng)度較大時(shí)，太陽輻射能透過選擇性涂層，使集熱器溫度升高，熱量以傳導(dǎo)方式被熱二極管吸收和傳導(dǎo)，于是加熱相變材料，使相變材料吸熱融化；由于相變材料相變時(shí)溫度保持不變，保證了傳熱溫差不會隨時(shí)間增加而減少，提高太陽輻射能的利用率。在沒有太陽輻射時(shí)，溫度相對較高的相變被限制在蓄熱器中，由于熱二極管的單向性，熱量不會傳到溫度相對較低的集熱器中，熱量損失少。當(dāng)需要使用生活熱水時(shí)，自來水直接進(jìn)入埋在相變材料的換熱盤管中，和蓄熱器中的相變材料進(jìn)行熱交換，自來水得到熱量，溫度上升變成可以供人使用的熱水。由于放出熱量，相變材料凝固。由于相變材料具有比較大的熱容量，所以系統(tǒng)出水溫度恒定。
實(shí)例表明本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于與建筑物相結(jié)合，由于應(yīng)用了熱二極管技術(shù)和相變儲能技術(shù)，使其集熱性能和保溫性能大大的得到改善。相對于全玻璃真空管式太陽能熱水系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有不怕凍，能承壓，啟動快，靈敏度高，傳熱速度快的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)，它由太陽能集熱器與蓄熱箱組成，并具有防止熱能逆向流動功能的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于(a)集熱器(1)為一塊傳熱性能優(yōu)良，沖壓成型的金屬薄板；(b)集熱器(1)與蓄熱水箱(3)之間，由一個(gè)熱二極管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)，其特征在于集熱器(1)金屬薄板的表面覆蓋著一層提高太陽能吸收能力的選擇性涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)，其特征在于蓄熱箱中的相變材料采用相變溫度在35-60℃的復(fù)合相變介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)，其特征在于在蓄熱箱中，除了相變材料外，還包含一個(gè)蛇形的換熱盤管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱二極管與相變儲能材料相結(jié)合的太陽能熱利用系統(tǒng)，其特點(diǎn)是把熱二極管技術(shù)和相變儲能技術(shù)結(jié)合起來，同時(shí)把它們應(yīng)用到太陽能熱利用上來，為人們提供生活熱水。當(dāng)太陽輻射被集熱板吸收，集熱板一側(cè)的溫度迅速升高，而蓄熱器中的相變材料溫度相對較低，使得太陽能熱量通過熱二極管傳進(jìn)蓄熱器中，使相變材料吸熱融化而把熱量儲存起來；當(dāng)需要生活熱水時(shí)，自來水流過相變材料中的換熱盤管，吸收熱量而升溫。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于與建筑物相結(jié)合，由于應(yīng)用了熱二極管技術(shù)和相變儲能技術(shù)，使其集熱性能和保溫性能大大的得到改善。相對于全玻璃真空管式太陽能熱水系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有不怕凍，能承壓，啟動快，靈敏度高，傳熱速度快的特點(diǎn)。
文檔編號F24J2/34GK101059285SQ200710027438
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者張仁元, 劉良德, 毛凌波, 柯秀芳, 陳觀生 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)