专利名称：无水箱复合相变蓄热太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能热利用领域，具体涉及一种无水箱式复合相变蓄热太阳能热水器。
背景技术：
在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的，其产业化进程也较光伏电池、太阳能发电等产业领先一步。太阳能热水器已成为我国第一个实现商业化的可再生能源产业。在供需紧张的背景下，每个国家都有用电紧张的难题，太阳能热水器能从一定程度上缓解人们在日常生活中的用电情况。传统的太阳能热水器一般由太阳能集热器和热水箱两部分组成，由于水箱占用空间大，如果安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌，室外维护较麻烦，同时对上水时间有限制，中午暴晒后不允许上水，否则有可能炸管。而现有的无水箱相变蓄热太阳能热水器，采用相变蓄热材料储存热量，省去了水箱的麻烦，但也存在些问题
1、由于水温时常超过水的结垢点60°C，容易造成集热管内壁结硬水垢，使集热器的集热性能逐年下降；
2、传统相变蓄热材料的导热性能很差，使得太阳能热水器效率低下；
3、传统的相变蓄热太阳能热水器采用的相变材料为固-液相变材料，置于真空管内， 由于相变过程中体积的变化，可能导致真空管破裂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型相变蓄热无水箱太阳能热水器，本发明直接利用太阳辐射加热水，从而能大大缓解日常生活中尤其是夏季的用电紧张的问题。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种无水箱复合相变蓄热太阳能热水器，它包括罩管、支架、总冷水进口管、总热水出水管、聚氨脂保温层、太阳能伴侣、尾座和若干真空集热单元，其中，所述支架与尾座固定连接，每个真空集热单元均置于尾座上， 并由支架固定，罩管包覆在支架外，保护真空集热单元；每个真空集热单元均包括内层不锈钢管、复合相变蓄热材料、外层不锈钢管、真空玻璃管和密封塞；内层不锈钢管和外层不锈钢管之间填充复合相变蓄热材料，内层不锈钢管、相变蓄热材料和外层不锈钢管组成不锈钢管换热器，置于真空玻璃管内，由密封塞密封；总冷水进口管上并联有多根冷水分管， 冷水分管分别穿过密封塞伸入到各内层不锈钢管的底部；总热水出水管并联多根热水分管，热水分管分别穿过密封塞伸入到内层不锈钢管的上部；总热水出水管通过太阳能伴侣， 然后接入淋蓬头和生活用水管。总冷水进口管与自来水管相通。进一步地，所述复合相变蓄热材料为以熔点在50-60°C的石蜡为芯材，以高密度聚乙烯作支撑材料的定形复合相变材料；其中，所述石蜡质量比为60%-80%，高密度聚乙烯质量比为10%-30%，膨胀石墨质量比为5%-10%。本发明相较于传统的太阳能热水器，有益效果如下
1、本发明采用的复合相变蓄热材料为固-固相变蓄热材料，相比较与传统的有水箱的太阳能热水器，省去了水箱的麻烦，外形更加美观，安装方便，可以十分方便城市高楼挂壁或阳台使用；
2、本发明采用的是复合相变蓄热材料，相较于现有的无水箱相变蓄热太阳能热水器， 具有较好的导热性能，具有良好的蓄热能力，因此不用提前储水，直接与自来水系统连接， 随时都可用热水，且水温稳定，操作简便；
3、本发明采用的复合相变蓄热材料的熔点在60°C以下，长期使用也不会产生水垢，从而对太阳能热水器性能没有影响。4、本发明采用的复合相变蓄热材料，相比传统的固-液相变储热材料，无需考虑相变产生的体积变化，也无需考虑传统太阳能热水器真空管破裂的问题，即使真空集热管破裂也无水溢出，对整机运行无影响，安全性好。另外，考虑到太阳能热水器，在低温情况下，管路很容易冻裂，可以增加低温防冻阀；在高温情况下，可以增加电动遮阳板。
图为新型无水箱相变蓄热太阳能热水器结构示意图中热水分管1、冷水分管2、内层不锈钢管3、复合相变蓄热材料4、外层不锈钢管5、 真空玻璃管6、罩管7、支架8、总冷水进口管9、总热水出水管10、聚氨脂保温层11、太阳能伴侣12、尾座13、密封塞14。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明无水箱复合相变蓄热太阳能热水器，包括罩管7、支架8、总冷水进口管9、总热水出水管10、聚氨脂保温层11、太阳能伴侣12、尾座13和若干真空集热单元。支架8与尾座13固定连接，每个真空集热单元均置于尾座13上，并由支架8固定，罩管7包覆在支架8外，保护真空集热单元。每个真空集热单元均包括内层不锈钢管3、复合相变蓄热材料4、外层不锈钢管5、真空玻璃管6和密封塞14。内层不锈钢管3和外层不锈钢管5组成不锈钢管换热器，置于真空玻璃管6内，由密封塞14密封，不锈钢管换热器的内层不锈钢管3和外层不锈钢管5之间填充复合相变蓄热材料4。总冷水进口管9上并联有多根冷水分管2，冷水分管2分别穿过密封塞14伸入到各内层不锈钢管3的底部。总热水出水管10并联多根热水分管1，热水分管1分别穿过密封塞14伸入到内层不锈钢管3的上部。总热水出水管10通过太阳能伴侣12，然后接入淋蓬头和生活用水管。总冷水进口管9 与自来水管相通。
多根真空玻璃管6排列在支架8上，相邻真空管之间的间隙为4_5mm。真空管的下端伸入固定在支架上的尾座13内，各真空玻璃管6的顶端开口用密封塞14密封。不锈钢换热器置于真空玻璃管6内腔中，其底端距离真空玻璃管6的底端2-3cm，复合相变蓄热材料4在两层不锈钢管中间。内层不锈钢管3走水。热水分管1和总热水出水管10外设有聚氨脂保温层11，使热水器热损耗小，保温效果良好。真空玻璃管6吸收太阳辐射，通过不锈钢管换热器将热量传递并储存在复合相变蓄热材料4中，复合相变蓄热材料4把热量储存起来。当冷水由总冷水进口管9通过冷水分管2进入内层不锈钢管3时，复合相变蓄热材料4通过不锈钢管换热器将蓄积的热量传递给冷水，冷水接受热量变为新鲜热水由热水分管1流出，最终通过总热水出水管10，为人民日常生活使用。太阳能伴侣可选用上海瀚荣实业有限公司的微电脑“自由热”，TYBL-04.05颜色型号太阳能伴侶，即开即用热水，用作太阳能热水器的补充加热器，弥补太阳能热水器因天气原因造成水温不理想热量供应不足的缺点，在终端加热，从而起到了备用的作用，但不限于此公司产品。本发明没有储水箱，属于快热式太阳能热水器，自来水与冷水口相连，用水时打开热水开关，自来水从冷水口进入集热管里的蓄热材料管里，蓄热材料温度高把热量传递给水，从而把水加热。本发明所采用复合相变蓄热材料作为蓄热材料，选用以熔点在50-60°C的石蜡为芯材，以高密度聚乙烯作支撑材料的定形复合相变材料。其中石蜡质量比在60%-80%，高密度聚乙烯在10%-30%，膨胀石墨在5%-10%，将高密度聚乙烯和膨胀石墨在250-260°C下搅拌 30min,使之熔融完全，然后变搅拌变滴加石蜡，滴加完毕后升温至280°C，在此温度下维持 IOmin,然后降温至100-120°C，此时液态石蜡被包覆在高密度聚乙烯中，然后冷却至室温， 最终形成定形相变石蜡。而少量的膨胀石墨则增加了材料的导热系数。该复合相变蓄热材料，相比传统的固-液相变储热材料，不需要考虑相变产生的体积变化，从而解决了传统材料因体积变化可能产生的真空管破裂的问题；且选用的复合相变蓄热材料的熔点在60°C以下，不会造成结硬水垢，从而造成集热管效率的下降，不需定期维修。本发明采用的复合相变蓄热材料的熔点在50-60°C，不存在结水垢的问题，且导热性能较好，同时本发明的复合相变蓄热材料是固-固相变，不存在体积变化而产生的问题。另外，本发明装置可在北方偏冷地区增加管路防冻阀，解决传统太阳能热水器在低温下可能引起管路的冻裂现象。原理是在防冻阀内装配有热敏感温元件，气温的变化使热敏元件膨胀或收缩控制阀内阀芯开启或关闭，当温度低于2°C时，防冻阀则处于开启状态，使得系统在冻裂前迅速完全排净冷却水，以达到防止冻裂管道的问题。当温度高于2V 时，防冻阀则处于完全关闭状态，从而系统能迅速恢复工作。同时电动遮阳板起到了保护太阳能热水器的作用，延缓太阳能热水器的老化；本发明装置可在高温时安装电动遮阳板，能更好起到保护太阳能热水器的作用。
权利要求
1.一种无水箱复合相变蓄热太阳能热水器，其特征在于，它包括罩管(7)、支架(8)、 总冷水进口管(9)、总热水出水管(10)、聚氨脂保温层(11)、太阳能伴侣(12)、尾座(13)和若干真空集热单元等，其中，所述支架(8)与尾座(13)固定连接，每个真空集热单元均置于尾座(13)上，并由支架(8)固定，罩管(7)包覆在支架(8)外，保护真空集热单元；每个真空集热单元均包括内层不锈钢管(3)、复合相变蓄热材料(4)、外层不锈钢管(5)、真空玻璃管(6)和密封塞(14)等；内层不锈钢管(3)和外层不锈钢管(5)之间填充复合相变蓄热材料(4)，内层不锈钢管(3)、相变蓄热材料(4)和外层不锈钢管(5)组成不锈钢管换热器，置于真空玻璃管(6)内，由密封塞(14)密封；总冷水进口管(9)上并联有多根冷水分管(2)，冷水分管(2)分别穿过密封塞(14)伸入到各内层不锈钢管(3)的底部；总热水出水管(10)并联多根热水分管(1 )，热水分管(1)分别穿过密封塞(14)伸入到内层不锈钢管(3)的上部。
2.根据权利要求1所述无水箱复合相变蓄热太阳能热水器，其特征在于，所述复合相变蓄热材料(4)可以为以熔点在50-60°C的石蜡为芯材，以高密度聚乙烯作支撑材料的定形复合相变材料；其中，所述石蜡质量比为60%-80%，高密度聚乙烯质量比为10%-30%，膨胀石墨质量比为5%-10%。
全文摘要
本发明公开了一种无水箱复合相变蓄热太阳能热水器，它包括罩管、支架、总冷水进口管、总热水出水管、聚氨酯保温层、太阳能伴侣、尾座和若干真空集热单元，其中，所述支架与尾座固定连接，每个真空集热单元均置于尾座上，并由支架固定，罩管包覆在支架外，保护真空集热单元；总冷水进口管上并联有多根冷水分管，冷水分管分别穿过密封塞伸入到各内层不锈钢管的底部；总热水出水管并联多根热水分管，热水分管分别穿过密封塞伸入到内层不锈钢管的上部；本发明具有良好的蓄热能力，因此不用提前储水，直接与自来水系统连接，随时都可用热水，且水温稳定，操作简便。
文档编号F24J2/34GK102338484SQ20111028956
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者陆飞飞 申请人:陆飞飞