专利名称：太阳能相变蓄热集热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能相变蓄热集热管，属太阳能利用技 术领域。.
背景技术：
当前用于提供民用热水或采暖的太阳能集热器主为真空管式集 热器和平板集热器两类，真空管式集热器集热效率相对较高，集热温 度相对较高，热损失相对较少，应用广泛。真空管式集热管主要又分 玻璃结构、玻璃金属结构和热管式真空集热管，其中玻璃结构真空集 热管因造价最低，在我国生产量和占用市场份额最大，但玻璃结构真 空集热管容水量大、热容大、热起动慢。
太阳能集热一般不随集随用，往往需要蓄热装置，当前大多太 阳能蓄热装置为太阳能蓄热水箱，水贮热主要是依靠水的显热蓄热 的，太阳能蓄热水箱往往体积需要较大，且随天气或季节改变时，太 阳能蓄热箱内水温变化较大，夏季太阳较好时，往往会出现"开锅"， 而在冬季太阳较差时，又会出现结冰问题。
利用相变材料进行蓄热，蓄热密度相对较高，蓄放热过程中蓄 热材料温度保持不变，利用高潜热相变材料进行太阳能集热蓄热，可 大大减小太阳能蓄热箱的体积，提高供热的稳定性。
可查的文献表明，大多在太阳能集热供热装置中利用相变蓄热的方法均为在蓄热箱内应用相变蓄热材料，仅有一项由中山长青燃气
具有限公司申请的申请号为02227528. 2的"相变式太阳能集热装置" 中把相变蓄热材料放入太阳能集热管中，但该专利中所阐述的方法是 将相变蓄热材料直接置入太阳能集热管中，然后再利用通热管或其它 换热管将热取出，该方法在具体实施过程中存在蓄热材料体积膨胀、 与外界大气接触的变性及热量取出速率低的问题。 发明内容
为了解决相变蓄热材料直接置入太阳能集热管中，具体实施过 程中存在蓄热材料体积膨胀、与外界大气接触的变性及热量取出速率 低的问题。本实用新型提供一种太阳能相变蓄热集热管。
本实用新型的技术方案为太阳能相变蓄热集热管，包括太阳能
集热管、相变蓄热材料，其特点是，所述的相变蓄热材料封装于密封 容器中，装有相变材料的密封容器置于太阳能集热管中，在太阳能集 热管与密封容器之间填充传热介质。
贮热过程中，太阳能集热管主要完成太阳能的吸收并转变成热 能，传热介质完成热能向密封容器的传递，密封容器将热能再传递给
相变蓄热材料，相变蓄热材料完成热量的贮存；放热过程中，相变蓄
热材料将jie存的热能释放给密封容器，密封容器再将热能传递给传热
介质，传热介质再将热能带出去。密封容器保护相变蓄热材料不与外 界大气接触，防止相变蓄热材料的变性与泄漏。
本实用新型的有益效果为相变蓄热材料封装于密封容器中，解
决相变材料与外界大气接触造成材料变性与大气污染问题；解决相变
4材料在相变过程中产生的体积变化对太阳能管的破坏；相变材料封装 的密封容器与太阳能集热管内壁间仍可采用水或其它流体作为传热 介质，传热效果好，传热速度快；将相变蓄热材料置入太阳能集热管 中，减少了大热容的水的体积，从而减小了相变材料相变点以下温度
区的热容，使太阳能集热管热起动加快；将相变蓄热材料置入太阳能
集热管中，在相变材料相变温度区，相变材料可吸收或释放大量的热
量，稳定了太阳能管内的温度，提高太阳能管的吸热效率；将相变蓄 热材料置入太阳能集热管中，集热管内即可贮存大量的热量，太阳能 集热供热装置中传统蓄热水箱体积可大大减小；将相变蓄热材料置入 太阳能集热管中，大部分热量也就贮存在集热管中，集热管结构均为 双层真空玻璃，保温性能远比其它保温材料保温效果好，热损失也就 较少；将相变材料进行封装后置入太阳能集热管中，使蓄放热的介质 可以为水，以该集热管构筑的太阳能集热供热装置也就可与民用水系 统相连，设计、施工及及应用均比较方便。
图1为太阳能相变蓄热集热管结构示意图； 图2为太阳能相变蓄热集热管应用实施例1的原理示意图； 图3为太阳能相变蓄热集热管应用实施例2的原理示意图； 图4为太阳能相变蓄热集热管与太阳能水蓄热集热管集热效果 比较图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示， 一种太阳能相变蓄热集热管，包括太阳能集热管3、 相变蓄热材料l，其特点是，相变蓄热材料1封装于密封容器2中， 装有相变材料1的密封容器2置于太阳能集热管3中，在太阳能集热 管3与密封容器2之间填充传热介质4。相变蓄热材料1为石蜡或水 合无机材料；密封容器2形状呈球形或棒形，密封容器2表面为凹凸 表面，以减小其内相变材料相变过程中的体积变化造成的内压力；所 述密封容器2材料为塑料、橡胶或金属；太阳能集热管3为玻璃真空 集热管；传热介质4为水、导热油或乙二醇。贮热过程中，太阳能集 热管3主要完成太阳能的吸收并转变成热能，传热介质4完成热能向 密封容器2的传递，密封容器2将热能再传递给相变蓄热材料1，相 变蓄热材料1完成热量的贮存；放热过程中，相变蓄热材料1将贮存 的热能释放给密封容器2，密封容器2再将热能传递给传热介质4， 传热介质4再将热能带出去。密封容器2保护相变蓄热材料1不与外 界大气接触，防止相变蓄热材料1的变性与泄漏。
太阳能相变蓄热集热管应用实施例1:
如图2所示，将上述的太阳能相变蓄热集热管与蓄热箱5相连， 进液管6与蓄热箱5相连，过热排气口 7与蓄热箱5相连，补液管8 与过热排气口 7相连，出液管9与蓄热箱5相连，保温材料10包裹 在蓄热箱5的外侧。进液管6从外界带入低温的传热介质，与蓄热箱 5及集热管中高温传热介质4混合，经出液管9排出高温传热介质， 完成相变材料1中贮存的热能向外界放热的过程。过热排气口 7是把 因太阳能集热管3吸收太阳能过多，蓄热箱5无法贮存过多热能而至使传热介质4变成的蒸汽排入外界。补液管8是保证太阳能集热相变
蓄热供热装置中具有足够的传热介质4。保温材料10是防止蓄热箱5
中热能向外界自然散失过快。
太阳能相变蓄热集热管应用实施例2:
如图3所示，应用实施例2与应用实施例1相比较，增加了 U型 换热管11。 U型换热管11浸入传热介质4中， 一端与进液管6相连， 另一端与出液管9相连。传热介质4将热量传入U型换热管11中，U 型换热管11再将热量传递给由进液管6从外界带入低温的流体，至 使该流体升温，经出液管9排出热流体，完成相变材料l中贮存的热 能向外界放热的过程。U型换热管11的应用隔离了由进液管流入的 和由出液管流出的流体与传热介质4，该流体与传热介质4可相同或 不同，U型换热管11进一歩防止了相变蓄热材料1泄漏至外界的危 险，且可提高换热的稳定性。
图4为太阳能相变蓄热集热管与太阳能水蓄热集热管集热效 果比较图。实验过程中，太阳能集热管采用小58X 1800mm真空玻璃 集热管，相变蓄热材料与密封容器采用D40相变蓄热球，该蓄热球直 径为40腿，蓄热球表面均布反向球缺直径为14mm、高0. 5mm的凹坑， 蓄热球外壳采用PE材料，壁厚约0.8mm，相变材料采用相变温度为 79°C、相变潜热为620kJ/L的相变蓄热材料。测温点布于集热管的中 上部，测温元件采用T型热电偶，数据采集模块采用研华ADAM4018十
进行数据采集记录。 从图4可以看出10: 14分前，太阳能水蓄热集热管升温速率相对较慢，热起动 速度相对较慢；太阳能相变蓄热集热管升温速率相对较快，热起动较 快。
10: 14到12: 40间，太阳能水蓄热集热管内温度持续上升，直 至上升至102。C，水沸腾喷出；太阳能相变蓄热集热管内相变材料发 生相变、持续吸收大量热量，而温度保持基本恒定。
12: 40后，太阳能水蓄热集热管水大量沸腾喷出，测温元件随 水汽喷出不能正常工作；太阳能相变蓄热管内温度持续缓慢升高。
由上可以说明，本实用新型提高了太阳能集热管的贮热能力， 稳定了太阳能集热管的集热温度。
权利要求1. 一种太阳能相变蓄热集热管，包括太阳能集热管、相变蓄热材料，其特征在于，所述的相变蓄热材料封装于密封容器中，装有相变材料的密封容器置于太阳能集热管中，在太阳能集热管与密封容器之间填充传热介质。
2. 根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热集热管，其特征在于， 所述的相变蓄热材料为石蜡或水合无机材料。
3. 根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热集热管，其特征在于， 所述的密封容器形状呈球形或棒形，密封容器表面为凹凸表面。
4. 根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热集热管，其特征在于， 所述密封容器的材料为塑料、橡胶或金属。
5. 根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热集热管，其特征在于， 其特征在于，太阳能集热管为玻璃真空集热管。
6. 根据权利要求1所述的太阳能相变蓄热集热管，其特征在于， 传热介质为水、导热油或乙二醇。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能相变蓄热集热管，包括太阳能集热管、相变蓄热材料，特点是，所述的相变蓄热材料封装于密封容器中，密封容器置于太阳能集热管中，在太阳能集热管与密封容器之间填充传热介质。本实用新型的有益效果是相变蓄热材料封装于密封容器中，解决相变材料对大气的污染问题；解决相变过程中产生的体积变化对太阳能管的破坏；密封容器与太阳能集热管内壁间仍可采用水或其它流体作为传热介质，传热效果好，速度快；减少了大热容的水的体积，使太阳能集热管热起动加快，吸热效率高；使传统蓄热水箱体积大大减小；以本实用新型集热管构筑的太阳能集热供热装置可与民用水系统相连，设计、施工及应用均比较方便。
文档编号F28D20/02GK201297788SQ20082015074
公开日2009年8月26日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者苏树强, 雷海斌 申请人:上海锦立新能源科技有限公司