本發(fā)明涉及太陽能蓄熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種快速式壁掛自然循環(huán)相變太陽能蓄熱裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，太陽能熱水器是一種最常見的太陽能熱利用裝置，但由于太陽能受天氣變化、晝夜交替等影響，具有不連續(xù)、不穩(wěn)定等缺點，因此，太陽能熱水器多配有蓄熱裝置進行蓄熱。

而現(xiàn)有太陽能熱水器的蓄熱裝置，大部分為圓柱形水箱，除較高樓層安裝在樓頂外大部分安裝在陽臺，既占用居住空間，也影響室內(nèi)美觀；少部分采用相變蓄熱材料的相變蓄熱箱雖占用空間稍小，但一般都需要水泵驅(qū)動集熱器中的高溫液體與蓄熱箱換熱，這樣不僅耗能，也降低了太陽能熱水系統(tǒng)的可靠性。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對于太陽能熱水器蓄熱的問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種快速式壁掛自然循環(huán)相變太陽能蓄熱裝置，該蓄熱裝置可鑲嵌或懸掛在建筑外表面，有效節(jié)約空間，無需水泵，通過自然循環(huán)穩(wěn)定可靠運行；

進一步的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

快速式壁掛自然循環(huán)相變太陽能蓄熱裝置，包括蓄熱箱體，所述蓄熱箱體內(nèi)設(shè)置太陽能熱水管路和放熱管路，蓄熱箱體內(nèi)壁與太陽能熱水管路、放熱管路之間的間隙形成蓄熱空間，所述蓄熱空間內(nèi)填充相變蓄熱材料；

太陽能熱水管路內(nèi)介質(zhì)以自然循環(huán)方式流動，并將熱量傳遞給相變蓄熱材料，相變蓄熱材料蓄熱后與放熱管路內(nèi)介質(zhì)進行熱量交換。

本發(fā)明的太陽能蓄熱裝置設(shè)置蓄熱箱體，在蓄熱箱體內(nèi)設(shè)置太陽能熱水管路和放熱管路，太陽能熱水管路內(nèi)流通集熱器中的熱水，其熱水以自然循環(huán)方式流動，在流動過程中將熱量傳遞給相變蓄熱材料；相變蓄熱材料吸熱后，在放熱管路中冷水流通時，相變蓄熱材料將熱量傳遞給放熱管路中冷水，進而使得放熱管路內(nèi)冷水升溫，輸送至用戶需要熱水的地方。本發(fā)明的裝置自動循環(huán)，且無需水泵設(shè)置即可自動實現(xiàn)換熱，且占用空間較小。

進一步的，所述太陽能熱水管路包括帶有入口的上集管和帶有出口的下集管，所述上集管設(shè)置于蓄熱箱體內(nèi)上部，下集管設(shè)置于蓄熱箱體內(nèi)下部，上集管和下集管之間連接至少一根支管。集熱器中的熱水由上集管進入，通過支管進入下集管，由下集管再進入集熱器，通過集熱器中水溫變化導致的密度變化，可以實現(xiàn)自然循環(huán)。

進一步的，所述支管為多根，多根支管均勻排布設(shè)置與上集管和下集管之間?？梢允沟眯顭嵯潴w內(nèi)的相變蓄熱材料吸收熱量均勻。

進一步的，所述放熱管路包括至少一根在豎直平面內(nèi)成蛇形分布的盤管，所述盤管上端與放熱管出口連接，所述盤管下端與放熱管入口連接。將放熱管路設(shè)置成盤管，可以增大放熱管路與相變蓄熱材料的熱量交換面積。

進一步的，所述放熱管路和太陽能熱水管路交叉設(shè)置。

進一步的，所述蓄熱箱體內(nèi)設(shè)置多個水管托架，放熱管路支撐于水管托架上。水管托架給放熱管路以支撐作用，保證其穩(wěn)定性。

進一步的，所述蓄熱箱體上部設(shè)置填料口。填料口用于向箱體內(nèi)添加物料并可兼做排氣口，填料口可密封關(guān)閉。

進一步的，所述蓄熱箱體外側(cè)設(shè)置保溫材料。設(shè)置保溫材料，可以保證蓄熱箱體內(nèi)的溫度不會受外界環(huán)境影響。

進一步的，所述相變蓄熱材料為無機水合鹽，或所述相變蓄熱材料為膨脹石墨/石蠟復合材料，所述相變蓄熱材料相變溫度在40-70℃。

一種太陽能相變蓄熱系統(tǒng)，包括集熱器和如上所述的蓄熱裝置，所述上集管的入口和集熱器出口連通，所述下集管的出口和集熱器入口連通。太陽能熱水管路和集熱器連通，集熱器中的水加熱后水溫升高密度變低，集熱器中熱水向上流動進入太陽能熱水管路上集管，經(jīng)由支管向下流通至下集管，向下流動過程中，太陽能熱水管路中的熱水即和相變蓄熱材料發(fā)生熱量交換，相變蓄熱材料被加熱進行相變蓄熱。

進一步的，所述放熱管入口和正壓水源管路連接，放熱管出口和用戶用水管路連接。冷水由正壓水源管路進入放熱管后，相變蓄熱材料和放熱管中冷水進行熱量交換，使放熱管路中的冷水升溫后送入用戶用水管路供用戶使用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

由于采用相變蓄熱材料，蓄熱能力強，較水蓄熱所需體積小，并制成扁平長方體形狀，可鑲嵌或懸掛于外墻或陽臺，不占用室內(nèi)居住或陽臺空間。

由于太陽能熱水管路采用了上下集管和支管的結(jié)構(gòu)，且上集管位于箱內(nèi)最高處，下集管位于箱內(nèi)最低處，蓄熱箱支管冷卻成為下降管，對應(yīng)集熱器內(nèi)支管受熱成為上升管，利用水的密度差可實現(xiàn)自然循環(huán)，無需水泵，運行安全可靠。

由于放熱管路可直接自來水管網(wǎng)，可用市政管網(wǎng)水壓進行流動換熱，無需水泵，安全可靠；自來水管路為盤管結(jié)構(gòu)，換熱面積大，換熱充分，可將自來水即時加熱成淋浴用熱水。

由于蓄熱和放熱過程采用兩套獨立管路，蓄熱、放熱可同時獨立進行，使用方便、靈活。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。

圖1為本發(fā)明太陽能蓄熱裝置主視剖面圖；

圖2為本發(fā)明太陽能蓄熱裝置側(cè)視剖視圖；

圖中，1為蓄熱箱體，2為太陽能熱水入口，3為太陽能熱水回水口，4為太陽能熱水上集管，5為太陽能熱水下集管，6為太陽能熱水支管，7放熱管入口，8放熱管出口，9為放熱管路，10為相變蓄熱材料，11為水管托架。

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

術(shù)語解釋部分：自然循環(huán)指的是采用熱水的供水與回水溫差而使熱水在管網(wǎng)中自行循環(huán)的方式。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在太陽能熱水器蓄熱的問題，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N快速式壁掛自然循環(huán)相變太陽能蓄熱裝置及系統(tǒng)。

本申請的一種典型的實施方式中，如圖1-圖2所示，提供了一種快速式壁掛自然循環(huán)相變太陽能蓄熱裝置，包括蓄熱箱體1，蓄熱箱體1內(nèi)設(shè)置太陽能熱水管路和放熱管路9，蓄熱箱體1內(nèi)壁與太陽能熱水管路、放熱管路9之間的間隙形成蓄熱空間，蓄熱空間內(nèi)填充相變蓄熱材料10；蓄熱箱體1形狀為偏平立方體箱體；

太陽能熱水管路內(nèi)介質(zhì)以自然循環(huán)方式流動，并將熱量傳遞給相變蓄熱材料，相變蓄熱材料蓄熱后與放熱管路內(nèi)介質(zhì)進行熱量交換。

太陽能熱水管路包括帶有入口(即太陽能熱水入口2)的上集管(即太陽能熱水上集管4)和帶有出口(即太陽能熱水回水口3)的下集管(即太陽能熱水下集管5)，太陽能熱水上集管4設(shè)置于蓄熱箱體1內(nèi)上部，太陽能熱水下集管5設(shè)置于蓄熱箱體1內(nèi)下部，太陽能熱水上集管4和太陽能熱水下集管5之間連接至少一根支管(即太陽能熱水支管6)。太陽能熱水支管6設(shè)置為多根時，多根太陽能熱水支管6均勻排布設(shè)置與太陽能熱水上集管4和太陽能熱水下集管5之間，可以使得蓄熱箱體內(nèi)的相變蓄熱材料吸收熱量均勻。太陽能熱水上集管4水平設(shè)置于蓄熱箱體1內(nèi)部最上方，太陽能熱水下集管5水平設(shè)置于蓄熱箱體1內(nèi)部最下方，太陽能熱水管路整體為同程管路。

放熱管路9包括至少一根在豎直平面內(nèi)成蛇形分布的盤管，盤管上端與放熱管出口8連接，盤管下端與放熱管入口7連接。

本發(fā)明的蓄熱裝置中，放熱管路和太陽能熱水管路交叉設(shè)置。

蓄熱箱體1內(nèi)設(shè)置多個水管托架11，放熱管路9支撐于水管托架11上。水管托架給放熱管路以支撐作用，保證其穩(wěn)定性。

蓄熱箱體1上部設(shè)置填料口。填料口用于向箱體內(nèi)添加物料并可兼做排氣口，填料口可密封關(guān)閉。

蓄熱箱體1外側(cè)設(shè)置保溫材料。設(shè)置保溫材料，可以保證蓄熱箱體內(nèi)的溫度不會受外界環(huán)境影響。

相變蓄熱材料10填充于蓄熱箱體1內(nèi)部除太陽能熱水管路和放熱管路外的整個空間，相變蓄熱材料10為無機水合鹽，或相變蓄熱材料為膨脹石墨/石蠟復合材料，有相對固定相變溫度，相變蓄熱材料相變溫度在40-70℃。

本申請的另一種典型的實施方式中，提供了一種太陽能相變蓄熱系統(tǒng)，包括集熱器和如上所述的蓄熱裝置，太陽能熱水上集管4的太陽能熱水入口2和集熱器出口連通，太陽能熱水下集管5的太陽能熱水回水口3和集熱器入口連通，組成太陽能熱水環(huán)路，環(huán)路內(nèi)介質(zhì)依靠蓄熱裝置和外部集熱器兩側(cè)密度差進行自然循環(huán)。太陽能熱水管路和集熱器連通，集熱器中的水加熱后水溫升高密度變低，集熱器中熱水向上流動進入太陽能熱水管路上集管，經(jīng)由支管向下流通至下集管，向下流動過程中，太陽能熱水管路中的熱水即和相變蓄熱材料發(fā)生熱量交換，相變蓄熱材料被加熱進行相變蓄熱。

放熱管入口7和正壓水源管路(可以是市政管網(wǎng)的自來水等水源)連接，放熱管出口8和用戶用水管路(可以是淋浴等用水處)連接。冷水由正壓水源管路進入放熱管后，相變蓄熱材料和放熱管中冷水進行熱量交換，使放熱管路中的冷水升溫后送入用戶用水管路供用戶使用。

本發(fā)明提供的壁掛式相變蓄熱箱體，形狀為扁平長方體，體積較小，可懸掛或鑲嵌于建筑外表面，節(jié)省建筑使用空間，利于建筑一體化；上下集管與支管的結(jié)構(gòu)能有效利用集熱器和蓄熱箱管路內(nèi)水的密度差而形成自然循環(huán)，放熱過程可利用市政管網(wǎng)等水源處壓力，整套裝置都無需水泵，安全節(jié)能可靠；蓄熱放熱可同時進行，通過換熱箱可直接獲得淋浴或生活用熱水，使用靈活方便。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的工作過程詳細說明本申請的技術(shù)方案。

晴天時，外部太陽能集熱器加熱集熱器中水，使其溫度升高密度變低，集熱器中熱水向上流動，并通過連接管進入蓄熱箱體1內(nèi)太陽能熱水上集管4，而蓄熱箱體1內(nèi)太陽能熱水下集管5內(nèi)的水由連管補充進入外部集熱器；太陽能熱水上集管4內(nèi)的水通過太陽能熱水支管6向下流動的過程被相變蓄熱材料10冷卻，溫度逐漸降低，密度升高，進入太陽能熱水下集管5，外部太陽能集熱器和蓄熱箱體1太陽能熱水管路內(nèi)的水利用兩者的密度差進行自然循環(huán)。相變蓄熱材料10在這樣的流動過程中被加熱進行相變蓄熱。

在需要用水時，市政管網(wǎng)中的自來水等水源處的冷水從放熱管入口7進入放熱管路9，與蓄熱箱1中相變蓄熱材料10進行換熱，由于放熱管路為較長的盤管，冷水在通過蓄熱箱后變可達到較高溫度，再通過放熱管出口8流向淋浴等需要熱水的地方。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。