專利名稱：相變蓄熱太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能熱水器，具體地說，是一種以相變材料為蓄熱介質(zhì)的太陽 能熱水器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能熱水器是以水作為蓄熱介質(zhì)，其是利用水溫的升高(顯熱)來蓄熱 的，因而蓄熱能力很低；而且隨著水溫的升高，其散失的熱量也較多。因此，利用相變材料作為太陽能熱水器的蓄熱介質(zhì)，可以大大提高熱水器的蓄熱 能力。雖然一些專利也已考慮到利用相變材料作為太陽能熱水器的蓄熱介質(zhì)，但是他們忽 略了一點，就是這些相變材料的導熱性能和流動性能都很差，不能很好地將太陽能轉(zhuǎn)變的 熱能傳給相變材料的問題。例如，僅僅將太陽能集熱器獲得的熱量傳到蓄熱箱的底部，盡管 通過翅片，也很難將熱量傳到蓄熱箱的上部。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的是現(xiàn)有的相變蓄熱太陽能熱水器相變材料的導熱性能和流 動性能都很差，不能很好地將太陽能轉(zhuǎn)變的熱能傳給相變材料的問題。本實用新型所述的相變蓄熱太陽能熱水器，包括蓄熱箱和太陽能集熱器；蓄熱箱 的內(nèi)膽與外殼之間有保溫層，蓄熱箱上還設(shè)置有進水口和出水口。在蓄熱箱內(nèi)裝有相變材 料；翅片管換熱器設(shè)置在蓄熱箱內(nèi)，翅片管換熱器充滿整個蓄熱箱，翅片管換熱器中設(shè)置 有冷凝管和換熱水管，在翅片管換熱器中冷凝管和換熱水管間隔排列；蓄熱箱上還設(shè)置有 與冷凝管相連的接口——汽管接口和液管接口，換熱水管的兩端分別與進水口和出水口相 連，此外還設(shè)置有一個相變材料充注口。所述翅片管換熱器幾乎充滿整個蓄熱箱，相變材料 除在蓄熱箱頂部留有少許膨脹空間外，充滿整個翅片管換熱器的翅片之間。集熱器的熱管 蒸發(fā)端與蓄熱箱的冷凝管之間通過一根汽管和一根液管相聯(lián)接，汽管和液管外設(shè)置有保溫 套；集熱器的一個接口通過一個角閥與液管相聯(lián)。角閥除具備與液管相聯(lián)接的功能外，還具 備充注工質(zhì)后自動關(guān)閉的功能。充注的工質(zhì)可以是水、酒精、丙酮。采用翅片管換熱器，翅片管換熱器幾乎充滿整個蓄熱箱，在翅片管換熱器中冷凝 管和換熱水管間隔排列等措施，就是為了讓相變材料與翅片管換熱器充分接觸，充分換熱。 解決現(xiàn)有的相變蓄熱太陽能熱水器相變材料的導熱性能和流動性能都很差，不能很好地將 太陽能轉(zhuǎn)變的熱能傳給相變材料的問題。其工作過程蓄熱箱內(nèi)的蓄熱介質(zhì)即相變材料在常溫下為固態(tài)，當晴天時，太陽能 集熱器吸收太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，并傳遞給集熱器的熱管蒸發(fā)端內(nèi)充注的工質(zhì)， 使得工質(zhì)汽化。蒸發(fā)端的工質(zhì)汽化后，由汽管進入蓄熱箱內(nèi)的冷凝管，冷凝后的液態(tài)工質(zhì)由 液管流回蒸發(fā)端。工質(zhì)在冷凝管內(nèi)冷凝的同時放出大量的熱量，通過翅片管換熱器傳給翅 片間的相變材料，使得相變材料的溫度逐漸升高。當相變材料溫度升至相變溫度時，開始由 固態(tài)到液態(tài)的相變過程。開始相變時，部分相變材料變?yōu)橐簯B(tài)，隨著太陽能的轉(zhuǎn)換，相變材料吸收的熱量逐漸增多，由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的相變材料越來越多，直至全部變?yōu)橐簯B(tài)。此后， 液態(tài)的相變材料可以以溫度升高的方式繼續(xù)蓄熱。當用水時，冷水從進水口流入換熱水管， 在換熱水管內(nèi)逐漸吸收相變材料存儲的熱量，溫度升高成為熱水再從出水口流出。液態(tài)的 相變材料將熱量傳遞給換熱管中的水，溫度會逐漸下降。當其溫度降至由液態(tài)到固態(tài)的相 變溫度時，少量的相變材料會由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。隨著用水量的不斷增加，相變材料中的固態(tài) 部分逐漸增多，直至全部變?yōu)楣虘B(tài)。此后，固態(tài)的相變材料仍然可以以溫度下降的方式繼續(xù) 放出熱量，加熱換熱管中的冷水。作為對本實用新型的改進，所述相變材料的相變溫度為45°C -85°C。對于上面所述的任一種相變蓄熱太陽能熱水器，所述太陽能集熱器可以為平板集 熱器或全玻璃真空管集熱器。對于上面所述的任一種相變蓄熱太陽能熱水器，它還可包括設(shè)置在蓄熱箱內(nèi)的電 加熱器，電加熱器插入翅片管換熱器中，以便在陰雨天時可以啟用電加熱器來進行加熱。本實用新型的有益效果1、由于采用相變材料為蓄熱介質(zhì)，其蓄熱能力是同樣體 積大小(指的是蓄熱箱容積相同)的普通太陽能熱水器的幾倍或者更高。在晴天時，可以 存儲更多的熱量以備陰雨天使用。2、可以大大縮小蓄熱箱的體積。3、采用分體結(jié)構(gòu)，可以 與建筑物完美地結(jié)合。4、蓄熱箱不承壓，便于制造，成本低。5、熱水仍然以承壓方式出水， 洗浴舒適。

圖1是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步說明。實施例1 相變蓄熱平板太陽能熱水器。圖1中所示的相變蓄熱平板太陽能熱水器，包括蓄熱箱1、和太陽能集熱器16 ；蓄 熱箱1的內(nèi)膽4與外殼6之間有保溫層5，蓄熱箱上還設(shè)置有進水口 10和出水口 7。在蓄 熱箱內(nèi)裝有相變材料3 ；翅片管換熱器12設(shè)置在蓄熱箱1內(nèi)，翅片管換熱器12中設(shè)置有冷 凝管11和換熱水管8，在翅片管換熱器12中冷凝管11和換熱水管8間隔排列；蓄熱箱1上 還設(shè)置與冷凝管相連的接口——汽管接口和液管接口 9，換熱水管8的兩端分別與進水口 10和出水口 7相連，此外還設(shè)置有一個相變材料充注口 2。所述翅片管換熱器12幾乎充滿 整個蓄熱箱1，相變材料3除在蓄熱箱頂部留有少許膨脹空間外，充滿整個翅片管換熱器12 的翅片之間。平板集熱器20中的蒸發(fā)端17與蓄熱箱的冷凝管11之間通過一根汽管16和 一根液管15相聯(lián)接，汽管16和液管15外設(shè)置有保溫套；平板集熱器20下端通過一個角閥 19與液管相聯(lián)，角閥19用于抽真空和充注工質(zhì)。當晴天時，太陽能集熱器20中的集熱翅片 18吸收太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，傳遞給集熱器蒸發(fā)端17內(nèi)充注的工質(zhì)，使得工質(zhì)汽 化，由汽管16進入蓄熱箱內(nèi)的冷凝管11，冷凝后的液態(tài)工質(zhì)由液管15流回蒸發(fā)端17。工 質(zhì)在冷凝管11內(nèi)冷凝的同時放出大量的熱量，通過翅片管換熱器12傳給翅片間的相變材 料3，使得相變材料3的溫度逐漸升高，開始由固態(tài)到液態(tài)，直至全部變?yōu)橐簯B(tài)。此后，液態(tài)的相變材料可以以溫度升高的方式繼續(xù)蓄熱。當用水時，冷水從進水口流入換熱水管，在 換熱水管內(nèi)逐漸吸收相變材料存儲的熱量，溫度升高成為熱水再從出水口流出。液態(tài)的相 變材料將熱量傳遞給換熱管中的水，溫度會逐漸下降，直至全部變?yōu)楣虘B(tài)。在蓄熱箱1內(nèi)還 設(shè)置有電加熱器13，電加熱器13插入翅片管換熱器12中，以便在陰雨天時可以啟用電加熱 器來進行加熱。實施例2 相變蓄熱真空管太陽能熱水器。其工作過程同實施例1，不同之處是真空管太陽能集熱器22由全玻璃真空集熱管 21和聯(lián)箱23構(gòu)成，真空管集熱器22的聯(lián)箱23內(nèi)有帶翅片的金屬管(熱管的蒸發(fā)端17)， 蒸發(fā)端17的兩端分別與汽管16和液管15相聯(lián)接，汽管16和液管15外設(shè)置有保溫套；集 熱器22的一個接口通過一個角閥19與液管相聯(lián)。當晴天時，真空管集熱器22中的真空集 熱管21吸收太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，加熱真空集熱管21內(nèi)的水，并將熱量傳遞給聯(lián) 箱23內(nèi)的蒸發(fā)端17內(nèi)充注的工質(zhì)，使得工質(zhì)汽化，由汽管16進入蓄熱箱內(nèi)的冷凝管11，冷 凝后的液態(tài)工質(zhì)由液管15流回蒸發(fā)端17。
權(quán)利要求1.相變蓄熱太陽能熱水器，包括蓄熱箱和太陽能集熱器；蓄熱箱的內(nèi)膽與外殼之間有 保溫層，蓄熱箱上還設(shè)置有進水口和出水口 ；其特征在于在蓄熱箱內(nèi)裝有相變材料；翅片 管換熱器設(shè)置在蓄熱箱內(nèi)，翅片管換熱器中設(shè)置有冷凝管和換熱水管，在翅片管換熱器中 冷凝管和換熱水管間隔排列；蓄熱箱上還設(shè)置有與冷凝管相連的接口一汽管接口和液管 接口，換熱水管的兩端分別與進水口和出水口相連，此外還設(shè)置有一個相變材料充注口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變蓄熱太陽能熱水器，其特征在于所述翅片管換熱器充 滿整個蓄熱箱，相變材料在蓄熱箱頂部留有膨脹空間，并充滿整個翅片管換熱器的翅片之 間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變蓄熱太陽能熱水器，其特征在于所述太陽能集熱 器為平板集熱器，平板集熱器的熱管蒸發(fā)端與蓄熱箱的冷凝管之間通過一根汽管和一根液 管相聯(lián)接，汽管和液管外設(shè)置有保溫套；平板集熱器下端接口通過一個角閥與液管相聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變蓄熱太陽能熱水器，其特征在于所述太陽能集熱 器為真空管集熱器；真空管集熱器的聯(lián)箱內(nèi)設(shè)置有帶翅片的熱管蒸發(fā)端；集熱器的熱管蒸 發(fā)端與蓄熱箱的冷凝管之間通過一根汽管和一根液管相聯(lián)接，汽管和液管外設(shè)置有保溫 套；集熱器的一個接口通過一個角閥與液管相聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變蓄熱太陽能熱水器，其特征在于所述相變材料的 相變溫度為45°C -85°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變蓄熱太陽能熱水器，其特征在于它還包括設(shè)置在 蓄熱箱內(nèi)的電加熱器，電加熱器插入翅片管換熱器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變蓄熱太陽能熱水器，其特征在于集熱器內(nèi)充注的 工質(zhì)可以是水、酒精、丙酮。
專利摘要本實用新型是以相變材料為蓄熱介質(zhì)的太陽能熱水器，解決的是現(xiàn)有的相變蓄熱太陽能熱水器相變材料的導熱性能和流動性能都很差，不能很好地將太陽能轉(zhuǎn)變的熱能傳給相變材料的問題。包括蓄熱箱和太陽能集熱器；蓄熱箱內(nèi)裝有相變材料和翅片管換熱器，翅片管換熱器幾乎充滿整個蓄熱箱，集熱器與蓄熱箱的冷凝管之間通過一根汽管和一根液管相聯(lián)接。本實用新型由于采用相變材料為蓄熱介質(zhì)，其蓄熱能力是普通太陽能熱水器的幾倍或者更高，可以存儲更多的熱量以備陰雨天使用。另外，可以大大縮小其蓄熱箱的體積，采用分體結(jié)構(gòu)，可以與建筑物完美地結(jié)合；而且蓄熱箱不承壓，便于制造，成本低，而熱水仍然以承壓方式出水。
文檔編號F24J2/34GK201875960SQ201020509520
公開日2011年6月22日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者黃奎林, 黃永偉 申請人:江蘇省華揚太陽能有限公司