級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄熱能源利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，持續(xù)的冬季霧霾已嚴(yán)重影響到人民的生活和健康。霧霾的危害再次為我國(guó)的環(huán)境污染治理敲響了警鐘，減少燃煤使用已刻不容緩。太陽(yáng)能高溫利用可以減少燃煤的使用量，為霧霾的治理做出貢獻(xiàn)。蓄熱裝置可以將來(lái)自太陽(yáng)能的熱量?jī)?chǔ)存，儲(chǔ)存的熱能可以被直接利用、用于建筑物供暖、也可以在用電高峰期將熱能轉(zhuǎn)換為電能使用。
[0003]目前較成熟的太陽(yáng)能高溫?zé)崂眯顭岱椒殡p罐顯熱蓄熱，蓄熱裝置龐大，系統(tǒng)投資維護(hù)費(fèi)用高，為了降低蓄熱成本，申請(qǐng)人專利ZL201420140252.X公開(kāi)了一種單罐蓄能裝置，將太陽(yáng)能以顯熱的形式存于單罐內(nèi)，再借用浸沒(méi)式換熱器實(shí)現(xiàn)熱能的釋放，較雙罐蓄熱系統(tǒng)節(jié)約了成本，節(jié)省了空間。該專利利用顯熱蓄熱，增加絕熱隔板達(dá)到了較好的蓄能、釋能效果，但單罐放熱出口溫度的穩(wěn)定性差、廢熱得不到有效利用，熱能利用效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置，包括:蓄熱罐體，級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，放熱盤(pán)管換熱組件和太陽(yáng)能集熱裝置；
[0006]所述蓄熱罐體的頂部布置有蓄熱介質(zhì)入口，底部布置有蓄熱介質(zhì)出口 ；
[0007]所述級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置布置在所述蓄熱罐體內(nèi)的上部；
[0008]所述蓄熱罐體內(nèi)自下而上設(shè)置所述放熱盤(pán)管換熱組件，所述放熱盤(pán)管換熱組件設(shè)有分別與能量利用裝置的兩端相連的入口和出口；
[0009]所述太陽(yáng)能集熱裝置布置在所述蓄熱罐體外部，通過(guò)蓄熱介質(zhì)入口和蓄熱介質(zhì)出口與所述蓄熱罐體連接。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放熱盤(pán)管換熱組件包括多個(gè)呈上下位置關(guān)系的放熱盤(pán)管換熱器，所述放熱盤(pán)管換熱器呈單螺旋結(jié)構(gòu)或雙螺旋結(jié)構(gòu)，且分別設(shè)置在所述級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的內(nèi)部和外部，相鄰兩個(gè)所述放熱盤(pán)管換熱器之間連通，最上部的所述放熱盤(pán)管換熱器的出口、最下部的所述放熱盤(pán)管換熱器的入口分別與能量利用裝置的兩端相連。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)獨(dú)立、上下排布的相變蓄熱單元，每一個(gè)所述相變蓄熱單元內(nèi)均布置有一個(gè)放熱盤(pán)管換熱器，每一個(gè)所述相變蓄熱單元上均設(shè)有放熱介質(zhì)入口和放熱介質(zhì)出口。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每一個(gè)所述相變蓄熱單元內(nèi)均填充有一定恪點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)；所有所述相變蓄熱單元上布置有蓄熱介質(zhì)流通的孔洞。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相變蓄熱單元內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的熔點(diǎn)從下至上依次增大。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放熱盤(pán)管換熱組件管內(nèi)、管外部設(shè)有翅片。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述能量利用裝置選用熱電轉(zhuǎn)換裝置、供暖裝置或供熱水裝置中的一種。
[0016]本發(fā)明還公開(kāi)了一種級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置的使用方法，包括蓄熱過(guò)程和放熱過(guò)程；
[0017]蓄熱過(guò)程:來(lái)自所述太陽(yáng)能集熱裝置的熱量被流過(guò)的蓄熱介質(zhì)吸收，蓄熱介質(zhì)溫度升高，通過(guò)蓄熱介質(zhì)入口進(jìn)入蓄熱罐體內(nèi)，蓄熱介質(zhì)通過(guò)相變蓄熱單元上的孔洞流經(jīng)相變蓄熱裝置，將熱量向下依次傳遞給多個(gè)相變蓄熱單元內(nèi)部的相變蓄熱介質(zhì)；蓄熱介質(zhì)溫度降低、降溫后的蓄熱介質(zhì)通過(guò)蓄熱介質(zhì)出口返回太陽(yáng)能集熱裝置，直至整個(gè)蓄熱罐體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)變?yōu)橄嗤母邷匾簯B(tài)；
[0018]放熱過(guò)程:放熱介質(zhì)通過(guò)放熱介質(zhì)入口進(jìn)入所述蓄熱罐體內(nèi)部的放熱盤(pán)管換熱組件，吸熱后的放熱介質(zhì)從蓄熱罐體內(nèi)依次進(jìn)入上下排布的相變蓄熱單元，并從最上部的放熱介質(zhì)出口流出，完成放熱過(guò)程。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放熱過(guò)程中，蓄熱罐體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)溫度首先降低，之后多個(gè)相變蓄熱單元的蓄熱溫度從下至上依次降低，當(dāng)所有相變蓄熱單元發(fā)生相變成為固態(tài)時(shí)，整個(gè)蓄熱裝置放熱結(jié)束。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0021]本發(fā)明公開(kāi)的一種級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置，增加了級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，不僅實(shí)現(xiàn)顯熱和潛熱的儲(chǔ)存，更增強(qiáng)了蓄熱罐出口溫度的穩(wěn)定性；利用太陽(yáng)能對(duì)蓄熱介質(zhì)加熱，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的蓄熱；不僅利用了清潔能源，還滿足能量利用裝置的溫度需求；
[0022]級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)相變蓄熱單元，并填充不同熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)；利用相變蓄熱裝置內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的相變潛熱，可以延長(zhǎng)釋熱溫度的穩(wěn)定時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1公開(kāi)的級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1公開(kāi)的級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的俯視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2公開(kāi)的級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3公開(kāi)的級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1、蓄熱介質(zhì)入口 ；2、蓄熱罐體；3、第四放熱介質(zhì)出口 ；4、第四放熱介質(zhì)入口 ；5、第三放熱介質(zhì)出口 ；6、第三放熱介質(zhì)入口 ；7、第二放熱介質(zhì)出口 ；8、第二放熱介質(zhì)入口 ；9、放熱盤(pán)管換熱組件；9-1、第一放熱盤(pán)管換熱器；9-2、第二放熱盤(pán)管換熱器；9-3、第三放熱盤(pán)管換熱器；9-4、第四放熱盤(pán)管換熱器；10、能量利用裝置；11、第一放熱介質(zhì)出口 ；
12第一放熱介質(zhì)入口 ；13、蓄熱介質(zhì)出口 ；14、級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置；14-1、第一相變蓄熱單元；14-2、第二相變蓄熱單元；14-3、第三相變蓄熱單元；15、太陽(yáng)能集熱裝置；16、孔洞。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]本發(fā)明提供一種級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置，包括:蓄熱罐體，級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，放熱盤(pán)管換熱組件和太陽(yáng)能集熱裝置；蓄熱罐體的頂部布置有蓄熱介質(zhì)入口，底部布置有蓄熱介質(zhì)出口 ；級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置布置在蓄熱罐體內(nèi)的上部；蓄熱罐體內(nèi)自下而上設(shè)置放熱盤(pán)管換熱組件，放熱盤(pán)管換熱組件設(shè)有分別與能量利用裝置的兩端相連的入口和出口 ；太陽(yáng)能集熱裝置布置在蓄熱罐體外部，通過(guò)蓄熱介質(zhì)入口和蓄熱介質(zhì)出口與蓄熱罐體連接。放熱盤(pán)管換熱組件包括多個(gè)呈上下位置關(guān)系的放熱盤(pán)管換熱器，放熱盤(pán)管換熱器呈單螺旋結(jié)構(gòu)或雙螺旋結(jié)構(gòu)，且分別設(shè)置在級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的內(nèi)部和外部，相鄰兩個(gè)放熱盤(pán)管換熱器之間連通，最上部的放熱盤(pán)管換熱器的出口、最下部的放熱盤(pán)管換熱器的入口分別與能量利用裝置的兩端相連。級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)獨(dú)立、上下排布的相變蓄熱單元，每一個(gè)相變蓄熱單元內(nèi)均布置有一個(gè)放熱盤(pán)管換熱器，每一個(gè)相變蓄熱單元上均設(shè)有放熱介質(zhì)入口和放熱介質(zhì)出口。每一個(gè)相變蓄熱單元內(nèi)均填充有一定熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)，相變蓄熱單元內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的熔點(diǎn)從下至上依次增大，所有相變蓄熱單元上布置有蓄熱介質(zhì)流通的孔洞。本發(fā)明增加了級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置，不僅實(shí)現(xiàn)顯熱和潛熱的儲(chǔ)存，更增強(qiáng)了蓄熱罐出口溫度的穩(wěn)定性；利用太陽(yáng)能對(duì)蓄熱介質(zhì)加熱，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置的蓄熱；不僅利用了清潔能源，還滿足能量利用裝置的溫度需求；通過(guò)在級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置內(nèi)設(shè)有多個(gè)相變蓄熱單元，并填充不同熔點(diǎn)的相變蓄熱介質(zhì)；利用相變蓄熱裝置內(nèi)相變蓄熱介質(zhì)的相變潛熱，可以延長(zhǎng)釋熱溫度的穩(wěn)定時(shí)間。
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0031]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示所示，本發(fā)明提供一種級(jí)聯(lián)式太陽(yáng)能集熱單罐相變蓄、放熱裝置，包括:蓄熱罐體2，級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置14，放熱盤(pán)管換熱組件9和太陽(yáng)能集熱裝置15;
[0032]蓄熱罐體2的頂部布置有蓄熱介質(zhì)入口 1，底部布置有蓄熱介質(zhì)出口 13 ;蓄熱罐體2內(nèi)填充有蓄熱介質(zhì)；
[0033]級(jí)聯(lián)式相變蓄熱裝置14布置在蓄熱罐體2內(nèi)的上部；相變蓄熱裝置14內(nèi)從下至上依次設(shè)有第一相變蓄熱單元14-1、第二相變蓄熱單元14-2和第三相變蓄熱單元14-3，第一相變蓄熱單元14-1、第二相變蓄熱單元14-2和第三相變蓄熱單元14-3內(nèi)均填充有相變蓄能介質(zhì)；第一相變蓄熱單元14-1內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)小于第二相變蓄熱單元14-2內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)，第二相變蓄熱單元14-2內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)小于第三相變蓄熱單元14-3內(nèi)相變蓄能介質(zhì)的熔點(diǎn)；第一相變蓄熱單元14-1、第二相變蓄熱單元14-2