[发明专利]直接散热的相变储热太阳能热水器

说明书

本发明提供了一种具有直接散热结构的相变储热太阳能热水器，包括相变储热太阳能热水器本体、散热体和相变换热管，相变储热太阳能热水器本体内设有绝热包层和若干个并列的真空管，相变储热材料位于真空管内，相变换热管安装于真空管顶部，开口端埋入真空管内，侧壁与真空管壁密封连接，封闭端埋入散热体的导热平板内，相变储热材料过热产生的热气体，从相变换热管的开口端进入相变换热管，在相变换热管的封闭端冷凝，冷凝产生的热量由相变换热管的封闭端传导至散热体进行散热，冷凝后的液体沿着相变换热管内壁回流至真空管内，通过对真空管内过热所产生气体的冷凝，维持真空管内的压力稳定，实现对相变储热太阳能热水器的过热保护。

技术领域

本发明涉及太阳能热水器技术领域，具体地说是一种直接散热的相变储热太阳能热水器。

背景技术

太阳能热利用是新能源和可再生能源中商业化程度最高、应用最普遍的技术之一，并带来了巨大的节能环保效益，我国是太阳能热水器生产总量最多、拥有太阳能热水器的家庭数量多、潜在市场最大的国家。

相变储热太阳能热水器是一种体积小、储能密度高的太阳能热水器。相变储热的主要特点在于，利用相变材料的相变潜热实现能量的储存和利用。当用户不使用时，相变储热太阳能热水器的内部没有水流通过，太阳辐射能转变为热能储存在相变储热材料内。当用户使用时，水流流过相变储热太阳能热水器，水流和相变储热材料进行热交换，热量随着水流带出相变储热太阳能热水器。但是，如果太阳辐射很强，用户未使用相变储热太阳能热水器时，相变储热材料的能量蓄积过多，会使得相变储热材料的温度太高，会因过热而损坏相变储热太阳能热水器。因此，采用合理的散热方式对相变储热材料进行过热保护，是相变储热太阳能热水器面临的主要问题。

中国专利CN 104697184A提出一种在热水出水管上并联散热管路，对相变储热太阳能热水器进行过热防护的方法，当热水管的水温超过设定值时，并联管路的安全阀开启，让热水从并联管路流至冷凝器，水经降温后返回至出水管。其缺点在于，只能对出水管内的热水进行降温，并非直接对相变储热材料进行降温，而是间接降温的方式。在房屋尚未交付或长期无人居住，自来水不通时，无法起到过热保护的作用。中国专利CN 103912999B提出一种采用蒸发介质，对相变储热太阳能热水器进行过热防护的散热装置，将蒸发介质装在循环管路中，循环管路的蒸发端埋在相变储热材料的真空管内，冷凝端在太阳能热水器外部，当相变储热材料的温度高于液体沸点时散热装置启动，液态的蒸发介质在蒸发端吸收相变储热材料的热量变为气体，气体流至冷凝端放出热量变回液态，液体再回流至蒸发端，反复循环实现对相变储热材料的过热保护。本质上也是间接降温的方式，相当于把CN104697184A的出水管变为循环管路。其缺点在于，循环管路本身，也跟相变储热材料的真空管一样，会存在过热损坏的问题；循环管路要埋入密封相变储热材料的真空管内，当循环管路发生破损时，其内部的蒸发介质会渗出，污染相变储热材料，造成真空管失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直接散热的相变储热太阳能热水器，用以解决现有技术中难以有效提供过热保护、安装困难的问题，其技术方案如下：

一种具有直接散热结构的相变储热太阳能热水器，包括相变储热太阳能热水器本体、散热体和相变换热管，相变储热太阳能热水器本体内设有绝热包层和若干个并列的真空管，相变储热材料位于真空管内，散热体包含导热平板和位于相变储热太阳能热水器本体外部的散热片，相变换热管包括开口端和封闭端，相变换热管安装于真空管顶部，开口端埋入真空管内，侧壁与真空管壁密封连接，封闭端埋入散热体的导热平板内，当相变储热材料过热时，产生的热气体向真空管顶部扩散，从相变换热管的开口端进入相变换热管，在相变换热管的封闭端冷凝，冷凝产生的热量由相变换热管的封闭端传导至散热体进行散热，冷凝后的液体沿着相变换热管内壁回流至真空管内，通过对真空管内过热所产生气体的冷凝，维持真空管内的压力稳定，实现对相变储热太阳能热水器的过热保护。

所述相变换热管的开口端，设置于真空管内相变储热材料的上表面与真空管顶部内壁之间。