[发明专利]一种具有防过热结构的相变储热太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热水器技术领域，具体地说是一种具有防过热结构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 103557599A提出一种在太阳能热水器安装遮光幕帘，通过远程控制电机，移动遮光幕帘的位置，改变太阳能热水器集热管接收太阳光的面积，实现对太阳能热水器被太阳照射面积的调节，达到过热保护目的。其缺点在于，调节动作是基于太阳照射的强弱，而不是热水器内部的实际温度高低，热水器内部的实际温度高低无法基于太阳照射的强弱进行准确推断，因此无法对热水器过热起到真正的防护。中国专利CN 204268733U提出利用温度传感器和液位传感器采集保温水箱内的温度和水位，然后通过单片机控制卷帘电机的工作，使遮光帘在遮光帘轨道内上运动，实现对太阳能热水器被太阳照射面积的调节，防止了太阳能集热管温度过高。其缺点在于，调节动作基于水箱内的水温和水位，并非直接对相变储热材料的温度和压力，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；而且系统复杂，成本很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有防过热结构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的问题，其技术方案如下：

一种具有防过热结构的相变储热太阳能热水器，包括进水管、出水管、相变储热太阳能热水器本体和散热体，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，散热体包含插入相变储热太阳能热水器本体内的若干个并列的导热棒和位于相变储热太阳能热水器本体外部的散热片，若干个导热棒与若干个真空管交替排列，其特征在于，若干个并列的真空管分别包覆了热致散射层，当相变储热材料的温度高于热致散射层的透光变化阈值温度时，热致散射层由透光变为散射，阻止太阳光辐射到达真空管，并将太阳光辐射散射至导热棒表面，太阳光辐射被导热棒吸收转化为热量后传递至散热体的散热片进行散热，从而阻止相变储热材料的温度升高，实现对相变储热太阳能热水器的过热保护。

所述的真空管内还设有中空管，中空管包括中空管进水端和中空管出水端，中空管进水端与所述进水管连接，中空管出水端与所述出水管连接。

所述导热棒与所述热致散射层之间具有一间隙。

所述热致散射层的热致透光变化为可逆过程，在相变储热材料的温度降低后，热致散射层恢复透光变化前的透明状态，太阳光辐射可以透过热致散射层到达真空管。

所述热致散射层，温度低于透光变化阈值温度时为透明状，温度高于透光变化阈值温度时为乳白光扩散状态。

作为进一步优选，所述散热体为热导率大于20W/m.K的金属、塑料或陶瓷材料。

作为进一步优选，所述导热棒表面均匀涂覆热导率大于1W/m.K的黑漆层，以吸收热辐射。

作为进一步优选，所述热致散射层的透光变化阈值温度大于60℃。

作为进一步优选，所述绝热包层将所述真空管、导热棒以及导热棒与热致散射层之间的间隙包覆起来。

作为进一步优选，所述热致散射层为聚合物共混材料、液晶材料或水凝胶材料。

上述技术方案具有如下有益效果：