CN201772654U - 一种相变蓄热太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是以相变材料为蓄热介质的太阳能热水器，解决的是现有的相变蓄热太阳能热水器相变材料的导热性能和流动性能都很差的问题。包括蓄热箱和太阳能集热器；蓄热箱内装有相变材料和翅片管换热器，翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，热管的冷凝端***翅片管换热器中，在翅片管换热器中热管的冷凝端和换热水管间隔排列；热管穿过蓄热箱的内胆底部，并与蓄热箱的内胆密封联接；热管的蒸发端***全玻璃真空集热管内，热管的蒸发端与全玻璃真空集热管之间设置有导热翅片。本实用新型由于采用相变材料为蓄热介质，其蓄热能力是普通太阳能热水器的几倍或者更高，可以存储更多的热量以备阴雨天使用。另外，可以大大缩小其蓄热箱的体积，而且蓄热箱不承压，便于制造，成本低，而热水仍然以承压方式出水。

Description

一种相变蓄热太阳能热水器
技术领域
本实用新型涉及太阳能热水器，具体地说，是一种以相变材料为蓄热介质的太阳能热水器。
技术背景
现有的太阳能热水器是以水作为蓄热介质，其是利用水温的升高(显热)来蓄热的，因而蓄热能力很低；而且随着水温的升高，其散失的热量也较多。
因此，利用相变材料作为太阳能热水器的蓄热介质，可以大大提高热水器的蓄热能力。虽然一些专利也已考虑到利用相变材料作为太阳能热水器的蓄热介质，但是他们忽略了一点，就是这些相变材料的导热性能和流动性能都很差。例如，仅仅将太阳能集热器获得的热量传到蓄热箱的底部，尽管通过翅片，也很难将热量传到蓄热箱的上部。
发明内容
本实用新型要解决的是：现有的相变蓄热太阳能热水器相变材料的导热性能和流动性能都很差的问题。
本实用新型所述的一种相变蓄热太阳能热水器，包括蓄热箱和全玻璃真空集热管；蓄热箱的内胆与外壳之间有保温层，蓄热箱上还设置有进水口和出水口。在蓄热箱内装有相变材料；翅片管换热器设置在蓄热箱内，翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，相变材料除在蓄热箱顶部留有少许膨胀空间外，充满整个翅片管换热器的翅片之间；进水口和出水口与翅片管相连，此外还设置有一个相变材料充注口。所述热管的冷凝端***翅片管换热器中，热管的冷凝端很长，一直从翅片管换热器的底部***到换热器的顶部；在翅片管换热器中热管的冷凝端和换热水管间隔排列；热管穿过蓄热箱的内胆底部，并与蓄热箱的内胆密封联接；热管的蒸发端***全玻璃真空集热管内，热管的蒸发端与全玻璃真空集热管之间设置有导热翅片。
采用翅片管换热器，翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，热管的冷凝端很长，一直从翅片管换热器的底部***到换热器的顶部，在翅片管换热器中热管的冷凝端和换热水管间隔排列等措施，就是为了让相变材料与翅片管换热器充分接触，充分换热。解决现有的相变蓄热太阳能热水器相变材料的导热性能和流动性能都很差的问题。
其工作过程：蓄热箱内的蓄热介质即相变材料在常温下为固态，当晴天时，全玻璃真空集热管将太阳能转换为热能，并将热能通过翅片传递给热管的蒸发端内充注的工质，使得工质汽化。蒸发端的工质汽化后进入蓄热箱内热管的冷凝端，冷凝后的液态工质流回蒸发端。工质在冷凝端内冷凝的同时放出大量的热量，通过翅片管换热器传给翅片间的相变材料，使得相变材料的温度逐渐升高。当相变材料温度升至相变温度时，开始由固态到液态的相变过程。开始相变时，部分相变材料变为液态，随着太阳能的转换，相变材料吸收的热量逐渐增多，由固态变为液态的相变材料越来越多，直至全部变为液态。此后，液态的相变材料可以以温度升高的方式继续蓄热。当用水时，冷水从进水口流入换热水管，在换热水管内逐渐吸收相变材料存储的热量，温度升高成为热水再从出水口流出。液态的相变材料将热量传递给换热管中的水，温度会逐渐下降。当其温度降至由液态到固态的相变温度时，少量的相变材料会由液态变为固态。随着用水量的不断增加，相变材料中的固态部分逐渐增多，直至全部变为固态。此后，固态的相变材料仍然可以以温度下降的方式继续放出热量，加热换热管中的冷水。
作为对本实用新型的改进，所述相变材料的相变温度为45℃-85℃。
对于上面所述的一种相变蓄热太阳能热水器，它还可包括设置在蓄热箱内的电加热器，电加热器***翅片管换热器中，以便在阴雨天时可以启用电加热器来进行加热。
本实用新型的有益效果：1、由于采用相变材料为蓄热介质，其蓄热能力是同样体积大小(指的是蓄热箱容积相同)的普通太阳能热水器的几倍或者更高。在晴天时，可以存储更多的热量以备阴雨天使用。2、可以大大缩小蓄热箱的体积。3、蓄热箱不承压，便于制造，成本低。4、热水仍然以承压方式出水，洗浴舒适。
附图说明
图1是实施例的结构示意图；
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例：一种相变蓄热太阳能热水器
图1中所示的一种相变蓄热太阳能热水器，包括蓄热箱1和全玻璃真空集热管13；蓄热箱的内胆4与外壳8之间有保温层3，蓄热箱1上还设置有进水口9和出水口10。在蓄热箱1内装有相变材料5；翅片管换热器7设置在蓄热箱1内，翅片管换热器7几乎充满整个蓄热箱1，相变材料5除在蓄热箱1顶部留有少许膨胀空间外，充满整个翅片管换热器7的翅片之间；进水口9和出水口10与翅片管换热器7的换热水管相连，此外还设置有一个相变材料充注口2。所述热管的冷凝端11***翅片管换热器7中，热管的冷凝端11很长，一直从翅片管换热器7的底部***到换热器7的顶部；在翅片管换热器7中热管的冷凝端11和换热水管间隔排列；热管穿过蓄热箱1的内胆4底部，并与蓄热箱的内胆4通过接口12密封联接；热管的蒸发端14***全玻璃真空集热管13内，热管的蒸发端14与全玻璃真空集热管13之间设置有导热翅片15。当晴天时，全玻璃真空集热管13将太阳能转换为热能，并将热能通过翅片15传递给热管的蒸发端14内充注的工质，使得工质汽化。蒸发端14的工质汽化后进入蓄热箱1内热管的冷凝端11，冷凝后的液态工质流回蒸发端14。工质在冷凝端11内冷凝的同时放出大量的热量，通过翅片管换热器7传给翅片间的相变材料5，使得相变材料5的温度逐渐升高。当相变材料5温度升至相变温度时，开始由固态到液态的相变过程，直至全部变为液态。此后，液态的相变材料5可以以温度升高的方式继续蓄热。当用水时，冷水从进水口9流入换热水管，在换热水管内逐渐吸收相变材料5存储的热量，温度升高成为热水再从出水口10流出。液态的相变材料5将热量传递给换热管中的水，温度会逐渐下降。当其温度降至由液态到固态的相变温度时，少量的相变材料会由液态变为固态。随着用水量的不断增加，相变材料5中的固态部分逐渐增多，直至全部变为固态。此后，固态的相变材料5仍然可以以温度下降的方式继续放出热量，加热换热水管中的冷水。在蓄热箱1内还设置有电加热器6，电加热器6***翅片管换热器7中，以便在阴雨天时可以启用电加热器来进行加热。

Claims (3)

1.一种相变蓄热太阳能热水器，包括蓄热箱、热管和全玻璃真空集热管，蓄热箱的内胆与外壳之间有保温层，蓄热箱上还设置有进水口和出水口；其特征在于：在蓄热箱内装有相变材料，翅片管换热器设置在蓄热箱内，翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，相变材料除在蓄热箱顶部留有少许膨胀空间外，充满整个翅片管换热器的翅片之间；进水口和出水口与翅片管相连，此外还设置有一个相变材料充注口。
2.根据权利要求1所述的一种相变蓄热太阳能热水器，其特征在于：所述热管的冷凝端***翅片管换热器中，热管的冷凝端一直从翅片管换热器的底部***到换热器的顶部；在翅片管换热器中热管的冷凝端和换热水管间隔排列；热管穿过蓄热箱的内胆底部，并与蓄热箱的内胆密封联接；热管的蒸发端***全玻璃真空集热管内，热管的蒸发端与全玻璃真空集热管之间设置有导热翅片。
3.根据权利要求1或2所述的一种相变蓄热太阳能热水器，其特征在于：它还包括设置在蓄热箱内的电加热器，电加热器***翅片管换热器中。
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