[发明专利]一种被动式双流路太阳能开水器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热利用领域的技术，集太阳能集热、蒸汽蓄热和开水热水供应技术为一体。具体为学校、商场、公司等需要大型开水饮水装置的场所提供太阳能开水装置。

背景技术

太阳能是目前最理想、最具商业开发价值、技术相对较成熟的新能源技术，其具有典型的清洁、无污染且辐射总功率巨大、取之不尽用之不竭的优点，对太阳能进行开发和利用是世界各国政府大力提倡的能源方案，对人类走出自身的能源、环境困境具有重要意义。

目前对于太阳能的利用形式有光伏发电，热发电和直接利用太阳能热量。但是太阳能的利用存在一些局限性，太阳光照只在白天才有，简单的太阳能利用方式在夜晚是没有能量输出的。解决太阳能的不可持续输出的问题是一个重要的课题，蓄热器的加入可以有效地弥补这一缺陷。

太阳能开水器是目前一个很有前途的太阳能热利用装置，具有廉价简单，应用范围广，商业运行容易的特点，已经在很多学校、商场、公司等需要大型开水饮水装置的场所得到应用。改进现有的技术，得到质量更高，运行更容易的产品是技术人员的努力方向。目前国内的产品和专利基本可以分为两大类：第一类是单回路系统，直接在太阳能集热器中将自来水加热到沸点，然后用自流式方法流入开水器。其构造类似于各类太阳能热水器(真空玻璃管式，平板式，热管式)，但增加了一个储存开水的容器和一套温度控制系统。早期开水器基本是此类构造。如发明专利号：CN201310512923.0，一种饮用水型太阳能集热系统，公开了一种利用太阳能集热系统加热自来水到达沸点，并结合保温水箱控制水温，提供饮用水的系统。CN 202083134 U，CPC热管真空管式太阳能开水器，采用CPC型聚光板、热管和玻璃真空集热管组成高温集热器用以提高集热温度,用泄压阀控制温度，当加热水箱内水温达到100度后产生蒸汽，蒸汽推开泄压阀，加热箱水内开水流入开水箱内。其最大特点是不使用电器控温装置。第二类是双流路系统，集热器内加热的水不直接作为饮用水，而是和开水箱内的纯净水做一个热交换，开水箱本身也是一个换热器，集热器内的热水通过强制对流方式流过换热器加热纯净水。典型结构如实用专利CN 201945041 U，一种节能型太阳能开水器，太阳能集热器来的热水流过一个夹套式换热器，加热换热器内的纯净水后再流回集热器，形成一个闭式流路。被加热的纯净水流入开水箱。

两类开水器各有优缺点，第一类不需要电力消耗，没有运动部件(水泵)，结构简单，但是水温难于控制，经常提供没有烧开的热水，而且自来水的水质也较差。第二类水质得到保证，但需要电力消耗，需要一个换热器和水泵，结构复杂，成本较高。而且由于是强制对流循环换热，纯净水不可能达到开水温度，一般只能达到六七十度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种被动式双流路太阳能开水器，其包括太阳能集热器，开水箱和安装在开水箱内的蓄热器，其中，太阳能集热器由全真空玻璃集热管，金属棒形热管，导热铝箔及汽包组成，金属棒形热管蒸发端和导热铝箔一同插入全真空玻璃集热管，热管冷凝端插入圆筒形汽包内，汽包通过一根绝热耐压橡皮管和开水箱连通；开水箱内安装蓄热器，蓄热器内填充石蜡相变蓄热材料。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种被动式双流路太阳能开水器，包括带有蒸汽汽包的太阳能集热器，蓄存纯净水的开水箱和安装在开水箱内的充填石蜡相变蓄热材料的蓄热器。带有肋片的棒状热管的蒸发部插入普通的太阳能真空集热管，热管冷凝部插入汽包内加热汽包内的水变为水蒸气。汽包和开水箱用橡皮管连接，水蒸气依靠压力差通过橡皮管自流进入开水箱加热纯净水。水蒸气冷凝后也变为开水留在开水箱内。开水箱内安装有套管结构的蓄热器。蓄热器内充填石蜡蓄热材料。

所述太阳能集热器是一种能够提供水蒸气的高温集热器，由全真空玻璃集热管、导热铝箔、热管及汽包组成。全真空玻璃集热管吸收太阳能通过导热方式传递给导热铝箔，导热铝箔通过导热及辐射方式将热量传递给热管蒸发端，热管通过相变换热快速将热量从蒸发端传递到冷凝端，热管冷凝端通过导热及对流方式加热汽包内淡水并产生蒸汽，蒸汽在压力作用下通过绝热耐压橡胶管自发流入到开水箱内；

所述导热铝箔为一“凹”型结构，由内环和外环组成，内环和外环通过肋片连接，内环与热管蒸发端管壁紧密贴合，热管蒸发端直径较外环直径小很多，两者构成一种带有聚热作用的集热器，具有中温聚热能力；