[发明专利]无水箱复合相变蓄热太阳能热水器

说明书

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℃，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℃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℃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。

附图说明

图为新型无水箱相变蓄热太阳能热水器结构示意图；

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。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。