[发明专利]一种太阳能蓄热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能蓄热系统。

背景技术

目前，在现有的能源结构中，热能是最重要的能源之一。但是，大多数能源，如太阳能、风能、地热能和工业余热废热等，都存在间断性和不稳定的特点，在许多情况下人们还不能合理的利用能源。例如：在不需要热时，却又大量的热量产生；而在急需时又不能及时提供；有时供应热量有很大一部分作为余热被损失掉等等。蓄热器就是解决这种问题的一种装置，将暂时不用或多余的热能通过蓄热材料储存起来，需要时再释放热能。

传统的蓄热器主要有显热式储能、潜热式储能及化学反应式储能三种。以上三种技术只有显热蓄能和潜热储能现投入使用阶段，化学反应蓄能因结构复杂，维护费用高，技术不成熟等原因尚未投入使用阶段。显热和潜热储能都是通过热量的形式进行存储和释放能量的，因而这两种技术都是需要和系统的循环工质有传热过程。但是到目前为止，可用于这两种技术的蓄热材料的导热系数普遍偏低，从而导致使用传统的换热器体积大，成本高，且换热效率低。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种换热器体积小，成本低，换热效率高的太阳能蓄热系统。

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种太阳能蓄热系统，包括蓄热器，所述蓄热器包括外壳，所述蓄热器外壳内的上部和下部分别横向设置有均带有通孔的上孔板和下孔板，所述上孔板和下孔板之间填充有蓄热材料颗粒，所述上孔板与外壳内顶部之间的空腔为进气分流室，所述下孔板与外壳内底部之间的空腔为出气存储室，所述进气分流室和出气存储室通过管路连接有气-液换热器，所述管路上设置有循环泵，所述蓄热器内循环流动有气态热载体。

上述蓄热材料颗粒为球形，直径为5-10mm。

上述上孔板和下孔板上的通孔直径为1mm，通孔间距10-15mm。

上述进气分流室连接的管路上设置有进气阀，所述出气存储室连接的管路上设置有出气阀。

上述蓄热材料颗粒为显热型或潜热型。

本发明的有益效果是：能够使蓄能材料和气态热载体进行充分接触和换热，提高了换热效率，缩小了换热器的体积，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1上孔板，2蓄热材料颗粒，3下孔板，4外壳，5出气阀，6循环泵，7气-液换热器，8系统导热油进口，9系统导热油出口，10进气阀，11进气分流室，12出气存储室。

具体实施方式

本发明的一种太阳能蓄热系统，包括蓄热器，蓄热器包括外壳4，蓄热器外壳4内的上部和下部分别横向设置有均带有通孔的上孔板1和下孔板3，上孔板1和下孔板3之间填充有蓄热材料颗粒2，上孔板1与外壳4内顶部之间的空腔为进气分流室11，下孔板3与外壳4内底部之间的空腔为出气存储室12，进气分流室11和出气存储室12通过管路连接有气-液换热器7，管路上设置有循环泵6，蓄热器内循环流动有气态热载体。气态热载体可以采用惰性气体，例如氮气等。

蓄热材料颗粒2为球形，直径为5-10mm。上孔板1和下孔板3上的通孔直径为1mm，通孔间距10-15mm。进气分流室11连接的管路上设置有进气阀10，出气存储室12连接的管路上设置有出气阀5。

蓄热材料颗粒2采用显热型或潜热型，可以采用层状钙钛矿。循环泵6提供动力，使气态热载体可以在蓄热系统中循环，气态热载体由蓄热器外壳4顶部的进气分流室11经带许多通孔的上孔板1分流进入蓄热器，在蓄热器中部与蓄热材料颗粒2混合并进行换热。然后气态热载体由于重力和循环泵6的作用往下流，下孔板3还承受蓄热材料的重量，经下孔板3进入蓄热器底部的出气存储室12，再由循环泵6将蓄能器下部的气态热载体抽出蓄能管路系统，进入气-液换热器7，将热量传递给系统，如此循环。

蓄热器的这种结构，解决了蓄热材料与换热工质之间因蓄热材料导热系数小，而需要庞大换热面积的难题。因蓄热材料为颗粒状，而气态热载体为流动的气体，根据其中，λ为蓄热材料的导热系数，L为特征长度。A为换热面积。t1、t2分别为蓄热材料表面与内部的温差；而本发明由于工质与蓄热材料颗粒2充分混合，所以换热面积大大增加，因此由上面的公式可以看出，在导热系数和功率一定的情况下，换热面积A越大，的比值越小，蓄热材料内部的温差越小，蓄能器的使用效率越高。

气-液换热器7采用传统的换热器，接有系统导热油进口8和系统导热油出口9，实现蓄热系统的热量与用热或供热系统进行热量交换，技术比较成熟、换热效率高。另外液-液换热器可以防止蓄热材料颗粒2随换热工质进入系统，避免对系统的损坏。