[发明专利]一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，属于太阳能光热技术领域。

背景技术

随着中国经济快速发展，人民生活水平不断提高，对能源的需求亦随之递增。目前能源消耗主要为煤、石油和天然气等化石燃料。由于我国石油储量有限，目前将近50％的原油依靠进口，煤依然是我国主要的燃料动力来源，燃煤引起的环境问题已成为我国可持续发展战略中必须认真对待的问题。太阳能是一种巨大的对环境无污染的能源，地球每秒获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。

我国是世界上太阳能最丰富的国家之一，我国太阳能辐照总量大于502万千焦平方米，年日照时数2200小时的地区约占我国国土面积2/3以上，特别是西部地区，年日照时间达3000小时以上。我国利用太阳能取得了举世瞩目的成绩，其中太阳能热水器行业发展尤为迅速，正成为一个新兴产业。

近几年来，太阳能热水器以每年递增20％至30％的速度增长。我国太阳能产业起步较晚，尚处于发展初期，与国外同行差距较大，目前太阳能的应用主要集中在低品质太阳能利用方面，国内使用的太阳能热水器主要有：闷晒式太阳热水器、平板太阳热水器、玻璃真空管太阳能热水器和热管玻璃 真空管太阳能热水器等。近年来也有采用塑料-水管的低端太阳能集热器的。这些低端的、以真空玻璃板/管直接走水的太阳能热水器，其缺点是保温性能差，接口多易漏水，抵抗低 温能力差，易碎易爆裂，体积大，重量重，热效率较低。

相变储能及技术能将能量以相变潜热的形式储藏于相变材料（Phase Change Materials，PCMs）中，实现能量在不同时空之间的转换。利用相变材料的相变潜热实现能量的储存和利用，有助于提高能源利用效率和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。与显热储能技术相比，相变储能技术具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等 优点，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军 事工程、蓄热建筑和极端环境服装等众多领域具有广阔的前景。

现有相变储热式太阳能热水器换热管外表面直接与相变储热材料接触，冬季连续阴天时换热管内的水存在结冰的可能，一旦换热管冻胀破裂，恢复用水时相变材料会直接与换热管内的水接触，通过用水系统泄露，造成环境污染。

发明内容

本发明目的是提供一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管包括外管和内管，所述外管套设在内管上，且外管和内管之间具有空腔，所述空腔内插设有至少一个截面为弧形的管片。

优选的技术方案为：所述管片为一个，所述管片的弧形为优弧。

为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管由内管和外管组成，所述外管套设在内管上，且所述外管和内管传热接触；所述外管的内表面设有至少一个凹槽。

优选的技术方案为：所述凹槽沿着所述外管的径向设置。

为达到上述目的，本发明采用的第三种技术方案是：一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管由内管和外管组成，所述外管套设在内管上，且所述外管和内管传热接触；所述内管的外表面设有至少一个凹槽。

优选的技术方案为：所述凹槽沿着所述内管的径向设置。

为达到上述目的，本发明采用的第四种技术方案是：一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管的管壁沿径向设有至少一个孔。

优选的技术方案为：所述孔的形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形或梯形。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

本发明采用多层换热管或异形换热管，预留换热管冻胀的空间，即使换热管因结冰胀裂，相变储热材料不会直接与水接触，恢复用水时，预留空间作为水的通道泻出起到警示作用，完全避免了相变材料的泄露。

附图说明

附图1为本发明实施方式一示意图；

附图2为本发明实施方式二示意图；

附图3为本发明实施方式三示意图；

附图4为本发明实施方式四示意图；

以上附图中，1、热池管体；2相变储热材料；3、外管、4、管片；5、内管；6、换热管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：