一種采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能蓄熱裝置，具體涉及一種采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源應(yīng)該具有清潔、高效、廣闊的發(fā)展前景等特點，太陽能又以自身優(yōu)勢在新能源開發(fā)中獨樹一幟:太陽能的儲量極為豐富，雖然太陽輻射只有極微小的部分到達地球，但據(jù)此計算，一年內(nèi)到達地面的太陽能總量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤仍約1.892 X 1017t，是目前世界主要能源探明儲量的一萬倍;太陽能處處都可以利用，有利于緩解能源供需矛盾，緩解運輸壓力，能解決偏僻邊遠地區(qū)及交通不便的農(nóng)村、海島等的能源供應(yīng)問題;太陽能是取之不盡、用之不竭的。憑借這些優(yōu)勢，太陽能的開發(fā)利用具有極其廣闊的前景。在現(xiàn)今能源短缺的時代，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。雖然太陽能資源非常充足，太陽能的利用同樣面臨一些問題:太陽能雖然總量豐富，但其能流密度低，單位面積上的能量稀薄;太陽能在其利用過程中由于晝夜更替和季節(jié)變化等因素的影響以及陰晴云雨等因素的制約，太陽能的間斷性和不穩(wěn)定性就會顯露出來。若要對太陽能資源進行熱利用，就必須采取蓄熱裝置來保證太陽能利用的穩(wěn)定與連續(xù)。
[0003]傳統(tǒng)的太陽能儲熱形式多數(shù)為水箱直接儲熱，即經(jīng)過太陽能集熱器加熱的熱水進入一個大的儲水箱體，將已經(jīng)被加熱的水存儲起來，待有需要時供人們使用。這種儲熱方式雖然利用形式簡單，但由于利用的是水的顯熱進行儲熱，其儲能密度小，并且儲熱體積大，在無太陽條件下利用時出水水溫會不斷下降，用戶使用時不方便。相變儲熱是指相變材料在相變溫度下發(fā)生物相變化，并伴隨著吸收或放出熱量，可用來控制周圍環(huán)境的溫度，或用以儲存熱能。相較于傳統(tǒng)的儲熱方式，其優(yōu)點在于:相變儲熱利用相變材料的潛熱進行熱量儲存，儲能密度大，相對儲熱體積小，相同儲熱量下儲熱體積僅為顯熱儲熱的50 %或者更少;并且在無太陽條件下利用時可利用時間長，出水水溫較均勻，用戶使用時方便舒適。
[0004]太陽能相變儲熱已成為太陽能利用的重要途徑，如今已有各式各樣的相變儲能專利及產(chǎn)品。但如何使相變儲熱過程更快速更有效地進行，保證出水溫度平穩(wěn)又是亟待解決的問題。根據(jù)儲熱箱體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的不同，其儲熱放熱時的效率也有高低，并且現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的出口水溫并不能很好保證。申請?zhí)枮?00810228927.5的中國專利公開了一種相變儲熱罐，采用的技術(shù)方案是在一外層帶有保溫套的塑料罐內(nèi)設(shè)置有熱媒介質(zhì)管和相變儲熱劑，通過閥門開關(guān)來轉(zhuǎn)換蓄熱和供熱功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，相變儲熱材料均勻分布，不能形成溫度的梯級利用，易造成出水溫度不夠平穩(wěn)。其相變儲熱材料與管路接觸面積小，蓄熱和供熱的效率低，也易造成罐內(nèi)相變蓄熱材料的溫度分布差異過大。其蓄熱和供熱功能共用一套管路，雖然簡化了罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但不能做到蓄熱和供熱同時進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置，該太陽能儲熱裝置換熱效率高、安全可靠。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置，包括儲熱箱體，儲熱箱體的上部設(shè)有冷水進水口和太陽能熱水進水口，儲熱箱體的下部設(shè)有熱水出水口和太陽能熱水回水口 ；儲熱箱體內(nèi)設(shè)有太陽能熱水管路和若干個相變儲熱單元，其中相變儲熱單元包括儲熱容器及封裝在儲熱容器內(nèi)部的相變儲熱材料;太陽能熱水管路自上而下依次穿過各相變儲熱單元，且太陽能熱水管路的上部連接太陽能熱水進水口，下部連接太陽能熱水回水口，相鄰的相變儲熱單元間留有供換熱介質(zhì)流動的通道。
[0008]所述的儲熱箱體內(nèi)設(shè)置若干層相變儲熱單元，每層中包括若干個相變儲熱單元。
[0009]每層相變儲熱單元中儲熱容器的尺寸相同，各層相變儲熱單元中儲熱容器的尺寸自上而下逐漸增大。
[0010]各層相變儲熱單元中儲熱容器內(nèi)部封裝的相變儲熱材料的熔點自上而下逐漸減小。
[0011]各層中相變儲熱單元的數(shù)量相同，均為η個;儲熱箱體中的太陽能熱水管路為由η條支路構(gòu)成的同程式管路，其中第i條支路從上到下依次穿過各層中第i個相變儲熱單元，i=1?n，且所有支路的上部均與太陽能熱水進水口相連，所有支路的下部均與太陽能熱水回水口相連。
[0012]所述的儲熱箱體中相鄰的相變儲熱單元呈正三角形排列。
[0013]所述的相變儲熱單元中儲熱容器為六角蜂窩形柱狀結(jié)構(gòu)。
[0014]所述的太陽能熱水管路的材質(zhì)為不銹鋼，且太陽能熱水管路的結(jié)構(gòu)形式為盤管形式。
[0015]所述的儲熱箱體的頂部開設(shè)有通氣口。
[0016]所述的儲熱箱體的材質(zhì)為不銹鋼，儲熱箱體的內(nèi)壁與保溫層緊密貼合，形成太陽能蓄熱裝置的外殼。
[0017]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置，能夠利用太陽能蓄熱，節(jié)能環(huán)保，采用相變蓄熱材料，相比傳統(tǒng)的太陽能儲熱水箱，其儲熱密度大，熱利用時間長，在夜間及陰雨天氣時能夠持續(xù)產(chǎn)生熱水。該太陽能蓄熱裝置的儲熱過程和放熱過程可以單獨進行也可以同時進行，互不干擾，使用時間靈活。該太陽能蓄熱裝置在放熱時，儲熱單元完全浸沒在冷水中，冷水與儲熱容器接觸面積大，換熱效果好。
[0019]進一步的，本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置，對于儲熱過程，太陽能熱水水溫逐漸降低，相變儲熱材料按照熔點分層布置，自太陽能熱水進水口至出水口，相變材料熔點由高到低，可以匹配流經(jīng)不同高度相變儲熱單元的熱水溫度，實現(xiàn)了溫度的梯級利用，有利于相變材料相態(tài)的均勻分布。對于取熱過程，相變儲熱材料按熔點分層布置，自冷水入水口至熱水出水口，相變材料熔點逐漸降低，加熱冷水，并使冷水溫度逐步升高，最終接近下層相變材料的熔點，穩(wěn)定出口水溫。
[0020]進一步的，本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置中，儲熱容器呈六角蜂窩形柱狀結(jié)構(gòu)，增大了儲熱容器與儲熱箱體內(nèi)換熱介質(zhì)的接觸面積，即增強了該裝置的換熱效率，加快了該裝置供熱過程的放熱速度。相鄰的相變儲熱單元呈正三角形分布，流體通道曲折，可增強流體流動過程中對流體的擾動，同樣提高了該裝置的換熱效率和放熱速度。儲熱容器按照尺寸不同分層布置，自冷水入水口至熱水出水口，儲熱容器尺寸逐漸增大，在冷水與相變儲熱材料溫差逐漸減小時增大換熱面積，加強換熱效果，并且流道越來越窄，使水能夠充分和儲熱容器接觸，增強了水與相變儲熱材料的換熱，也能使水溫更貼近最下層相變儲熱材料的相變溫度，穩(wěn)定出口水溫。
[0021]進一步的，本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置中，太陽能熱水管路整體采用同程式布置，管內(nèi)水流均勻，自上而下，依次與各相變儲熱單元換熱，使得各支路的換熱效果能夠保持一致。而且豎直方向的各支路采用盤管形式，管程較長，能夠提高儲熱過程的換熱時間。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置的主剖視圖。
[0023]圖2是本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置的側(cè)剖視圖。
[0024]圖3是本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是利用本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置的工作系統(tǒng)原理圖。
[0026]其中:I為儲熱箱體，2為冷水進水口，3為熱水出水口，4為太陽能熱水進水口，5為太陽能熱水回水口，6為儲熱容器，7為相變儲熱材料，8為太陽能熱水管路，9為通氣口，10為保溫層，11為太陽能蓄熱裝置，12為太陽能集熱器，13為第一循環(huán)水栗，14為第二循環(huán)水栗，15為供暖設(shè)備，16為生活用水末端，17為第一球閥，18為第二球閥，19為自來水進水口，20為第三球閥。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0028]本發(fā)明總的構(gòu)思是:通過使用正三角形排放的六角蜂窩形的儲熱容器6，增大換熱表面積以及對冷水的擾流，因而增強換熱效果。通過進行不同熔點相變儲熱材料7的分層布置，最大程度吸收太陽能熱水中的熱量。通過進行不同尺寸儲熱容器6的分層布置，逐層加熱冷水，最終穩(wěn)定出口水溫。通過使用同程式太陽能熱水管路，保證太陽能熱水均勻流過儲熱單元。
[0029]為了詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容以及構(gòu)造和目的，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行具體介紹。
[0030]如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的采用蜂窩形儲熱單元的太陽能蓄熱裝置，包括儲熱箱體I，儲熱箱體I的材質(zhì)為不銹鋼，儲熱箱體I的內(nèi)壁與保溫層10緊密貼合，二者形成太陽能蓄熱裝置的外殼。儲熱箱體I上設(shè)有冷水進水口 2、熱水出水口 3、太陽能熱水進水口4、太陽能熱水回水口 5和通氣口 9，儲熱箱體I內(nèi)設(shè)有太陽能熱水管路8和若干個相變儲熱單元，其中相變儲熱單元包括儲熱容器6及其內(nèi)部封裝的相變儲熱材料7，通氣口 9位于儲熱箱體I的頂部，冷水進水口 2與太陽能熱水進水口 4位于儲熱箱體I的上部并異側(cè)分布，熱水出水口 3與太陽能熱水回水口 5位于儲熱箱體I的下部并異側(cè)分布，熱水出水口 3與儲