CN103216955A - 蓄能型太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能资源利用领域，尤其涉及一种蓄能型太阳能集热器，包括太阳能玻璃真空集热管(1)、蓄能棒(2)、换热管(3)、导流管(4)、出水总管(5)、进水总管(6)、保温层(7)和外壳(8)，其中所述蓄能棒(2)在太阳能玻璃真空集热管(1)的内部并且蓄能棒(2)内填充有蓄热材料，换热管(3)在蓄能棒(2)内，导流管(4)在换热管(3)内，换热管(3)与出水管(5)相连，导流管(4)与进水管(6)相连，进水管(6)在出水管(5)内，保温层(7)设置在出水管(5)外，外壳(8)设置在保温层(7)外。本发明确保了蓄热材料与水完全分离，解决相变材料在相变过程中对太阳能集热管的破坏。

Description

蓄能型太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能资源利用领域，尤其涉及一种蓄能型太阳能集热器。

背景技术

当前用于提供民用热水或采暖的太阳能集热器主为真空管式集热器和平板集热器两类，真空管式集热器集热效率相对较高，集热温度相对较高，热损失相对较少，应用广泛。太阳能集热一般不能随集随用，往往需要蓄热装置，当前大多太阳能蓄热装置为太阳能蓄热水箱，水贮热主要是依靠水的显热蓄热的，太阳能蓄热水箱往往体积需要较大，且随天气或季节改变时，太阳能蓄热箱内水温变化较大，水蓄热式太阳能热水器在安装受到极大限制，供热品温不好。

利用相变材料进行蓄热，蓄热密度相对较高，蓄放热过程中蓄热材料温度保持不变，利用高潜热相变材料进行太阳能集热蓄热，可大大减小太阳能蓄热箱的体积，提高供热的稳定性。

将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，相变材料可吸收或释放大量的热量，不仅稳定了太阳能管内的温度，提高太阳能管的吸热效率，还可使太阳能集热供热装置中传统蓄热水箱体积可大大减小，甚至不再需要传统意义上的水箱，从而开发出无水箱式太阳能相变蓄热热水器，且将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，大部分热量也就贮存在集热管中，集热管结构均为双层真空玻璃，具有良好的保温性能。

申请号为200920069574.9的名为“一种太阳能相变蓄热热水器”把相变材料通过套管的方式置入真空管内，实现了太阳能热水器的无水箱化，但其蓄热材料与换热介质仅有一层金属管壁相隔，这种结构具有潜在的安全隐患，因为这种结构的换热管实为蓄能材料的内封管，会因腐蚀穿孔、应力开裂等各种因素无法保证蓄能材料与换热介质的绝对隔离，也就是说，在热水器长期使用过程中，蓄能材料有进入换热介质的风险，这种风险会给我们家庭热水应用带来风险；另外这种蓄热与换热一体化的设计为装配、安装、维修均带来许多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓄能型太阳能集热器，解决了现有的相变蓄热热水器中蓄能材料容易进入换热介质中，存在安全隐患的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种蓄能型太阳能集热器，包括太阳能玻璃真空集热管、蓄能棒、换热管、导流管、出水总管、进水总管、保温层和外壳，其中所述蓄能棒在太阳能玻璃真空集热管的内部并且蓄能棒内填充有蓄热材料，换热管在蓄能棒内，导流管在换热管内，换热管与出水管相连，导流管与进水管相连，进水管在出水管内，保温层设置在出水管外，外壳设置在保温层外。

更进一步的技术方案是，所述太阳能玻璃真空集热管、蓄能棒、换热管和导流管组成换热机构，所述换热机构至少有两个，其内的换热管和导流管均分别与出水管和进水管相连。

更进一步的技术方案是，所述太阳能玻璃真空集热管为双层玻璃真空管式太阳能集热管，所述蓄能棒由金属管内夹套管构成，蓄热材料填充在夹套管内。

更进一步的技术方案是，所述蓄热管的外径比太阳能玻璃真空管的内径稍小1～6mm，所述换热管的外径比蓄热管的内径稍小0.1～0.8mm。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、蓄热管与换热管完全分离，实现了模块化设计，蓄热管的生产、装配、安装、维护变的简单方便了；蓄热管独立生产，装配与更换进直接套装在换热管是即可，装配简单，更换时不影响水系统。

2、蓄热管与换热管完全分离，相变蓄热管与换热管间具有一定空隙，且空隙与外界大气连通，蓄热管与换热管任何穿孔泄漏，双方均不会进入对方的体系，只能进入间隙中，这种结构确保了蓄热材料与水完全分离。

3、相变蓄热材料封装于管体中，解决相变材料与外界大气接触造成材料变性与大气污染问题，解决相变材料在相变过程中产生的体积变化对太阳能集热管的破坏。

4、将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，在相变材料相变温度区，相变材料可吸收或释放大量的热量，稳定了太阳能管内的温度，提高太阳能管的吸热效率；将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，集热管内即可贮存大量的热量，太阳能集热供热装置中传统蓄热水箱体积可大大减小；将相变蓄热材料置入太阳能集热管中，大部分热量也就贮存在集热管中，集热管结构均为双层真空玻璃，保温性能也较好，热损失也较少。

5、利用蓄能材料贮热，热水变成了即热热水，水质变的新鲜了。

6、换热管与出水管是金属管，可承受水的压力，可与自来水直接相接，热水可由自来水直接顶出，使用方便。

7、利用高贮能密度的蓄能材料可实现太阳能热水器的无水箱化，为太阳能安装、推广与使用带来方便。

附图说明

图1是本发明蓄能型太阳能集热器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明蓄能型太阳能集热器的一个实施例：一种蓄能型太阳能集热器，包括太阳能玻璃真空集热管1、蓄能棒2、换热管3、导流管4、出水总管5、进水总管6、保温层7和外壳8，其中所述蓄能棒2在太阳能玻璃真空集热管1的内部并且蓄能棒2内填充有蓄热材料，换热管3在蓄能棒2内，导流管4在换热管3内，换热管3与出水管5相连，导流管4与进水管6相连，进水管6在出水管5内，保温层7设置在出水管5外，外壳8设置在保温层7外。

根据本发明蓄能型太阳能集热器的另一个实施例，所述太阳能玻璃真空集热管1、蓄能棒2、换热管3和导流管4组成换热机构，所述换热机构至少有两个，其内的换热管3和导流管4均分别与出水管5和进水管6相连。

根据本发明蓄能型太阳能集热器的另一个实施例，所述太阳能玻璃真空集热管1为双层玻璃真空管式太阳能集热管，可为铜、铁、钢、铝或其合金材料，所述蓄能棒2由金属管内夹套管构成，蓄热材料填充在夹套管内，蓄热材料可为无机相变材料、有机相变材料，换热管3采用金属换热管，可为铜、铁、钢、铝或其合金材料，所述的引流管4可为金属管、塑料管或橡胶管，所述的出水管5为金属材料，可为铜、铁、钢、铝或其合金材料，所述的进水管6可为金属或塑料材料，所述的保温层7可为聚氨酯发泡、玻璃棉或岩棉，所述的外壳8可为金属、塑料。

根据本发明蓄能型太阳能集热器的另一个实施例，所述蓄热管2的外径比太阳能玻璃真空管1的内径稍小1～6mm，所述换热管3的外径比蓄热管2的内径稍小0.1～0.8mm。

在上述各实施例中，太阳能玻璃真空管1收集太阳光，并将光能转成热能，蓄热管2接收太阳能玻璃真空管1的热能，并将热能贮存起来，换热管3接收蓄热管2贮存的热能，并把由导流管4导入的冷水加热变成热水，导流管4主要负责把冷水导入换热管3中，出水管5汇集被换热管3加热的热水并导出，进水管6引入冷水并分配给引流管4，保温层7减少热能的损失，外壳8起外形保护加强作用。

本发明的工作过程是：集热贮热过程：太阳能玻璃真空管1收集太阳光，并将光能转成热能，热能传递给蓄热管2贮存起来；放热加热热水过程：冷水自进水管6引入并分配给引流管4，引流管4底端开口，冷水自引流管4至换热管3底部后沿换热管3内壁返回流，此时蓄热管2内贮存的热量经换热管3传递给回流的冷水，冷水逐渐被加热变成热水，热水经换热管汇集入出水管5导出。

Claims (4)

1.一种蓄能型太阳能集热器，其特征在于：包括太阳能玻璃真空集热管(1)、蓄能棒(2)、换热管(3)、导流管(4)、出水总管(5)、进水总管(6)、保温层(7)和外壳(8)，其中所述蓄能棒(2)在太阳能玻璃真空集热管(1)的内部并且蓄能棒(2)内填充有蓄热材料，换热管(3)在蓄能棒(2)内，导流管(4)在换热管(3)内，换热管(3)与出水管(5)相连，导流管(4)与进水管(6)相连，进水管(6)在出水管(5)内，保温层(7)设置在出水管(5)外，外壳(8)设置在保温层(7)外。

2.根据权利要求1所述的蓄能型太阳能集热器，其特征在于：所述太阳能玻璃真空集热管(1)、蓄能棒(2)、换热管(3)和导流管(4)组成换热机构，所述换热机构至少有两个，其内的换热管(3)和导流管(4)均分别与出水管(5)和进水管(6)相连。

3.根据权利要求1所述的蓄能型太阳能集热器，其特征在于：所述太阳能玻璃真空集热管(1)为双层玻璃真空管式太阳能集热管，所述蓄能棒(2)由金属管内夹套管构成，蓄热材料填充在夹套管内。

4.根据权利要求1所述的蓄能型太阳能集热器，其特征在于：所述蓄热管(2)的外径比太阳能玻璃真空管(1)的内径稍小1～6mm，所述换热管(3)的外径比蓄热管(2)的内径稍小0.1～0.8mm。