CN103307782A - 一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，包括一相变储热太阳能热水器和一内部携带有蒸发介质的过热保护装置；所述过热保护装置包括将所述蒸发介质蒸发成为汽体的蒸发管和将所述汽体冷凝成为蒸发介质的冷凝管，所述蒸发管的出口端与所述冷凝管的进口端连通，所述冷凝管的出口端与所述蒸发管的进口端连通；所述蒸发管全部或部分埋设在所述相变储热太阳能热水器内。本发明采用蒸发管和冷凝管组成回路，内部灌注蒸发介质，在无水源和电源的情况下，自动循环，保证热水器内部温度不会过高。

Description

一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器
技术领域
本发明涉及一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，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。
现有相变储热太阳能热水器防过热的措施一般采用T/P阀定温排水或者遮阳帘的方式来防止过热。T/P阀定温防水需保证相变储热太阳能热水器与自来水畅通，在房屋尚未交付或长期无人居住时存在自来水不通造成过热的危险，且过热保护启动时需排放大量热水，造成浪费。采用自动遮阳帘的方式，系统复杂，投资大，故障率高，也消耗电能。
发明内容
本发明目的是提供一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，包括一相变储热太阳能热水器和一内部携带有蒸发介质的过热保护装置；所述过热保护装置包括将所述蒸发介质蒸发成为汽体的蒸发管和将所述汽体冷凝成为蒸发介质的冷凝管，所述蒸发管的出口端与所述冷凝管的进口端连通，所述冷凝管的出口端与所述蒸发管的进口端连通；所述蒸发管全部或部分埋设在所述相变储热太阳能热水器内。
优选的技术方案：所述蒸发管与所述相变储热太阳能热水器内的换热管传热接触。
优选的技术方案：所述冷凝管的出口端通过管路与所述蒸发管的进口端连通。
优选的技术方案：所述管路或者冷凝管上连通有空气罐。
优选的技术方案：所述蒸发介质为沸点小于或等于150℃的材料。
优选的技术方案：所述蒸发介质为酒精、水或防冻液。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明采用蒸发管和冷凝管组成回路，内部灌注蒸发介质，在无水源和电源的情况下，自动循环，保证热水器内部温度不会过高。过热保护装置起作用不依赖自来水和电源，可节约水源和电力，结构简单，性能可靠。
附图说明
附图1为本发明示意图。
以上附图中，1、相变储热太阳能热水器；2、蒸发管；3、空气罐；4、冷凝管；5、管路。
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：
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例：一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器
参见附图1所示，一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，包括一相变储热太阳能热水器1和一内部携带有蒸发介质的过热保护装置；所述过热保护装置包括将所述蒸发介质蒸发成为汽体的蒸发管2和将所述汽体冷凝成为蒸发介质的冷凝管4，所述蒸发管2的出口端与所述冷凝管4的进口端连通，所述冷凝管4的出口端与所述蒸发管2的进口端连通；所述蒸发管2全部或部分埋设在所述相变储热太阳能热水器1内。所述蒸发管与所述相变储热太阳能热水器内的换热管传热接触。所述冷凝管4的出口端通过管路5与所述蒸发管2的进口端连通。所述管路或者冷凝管上连通有空气罐3。所述蒸发介质为沸点小于或等于150℃的材料。所述蒸发介质具体可以选择酒精、水或防冻液。在本实施例中具体选择酒精。
相变储热太阳能热水器1的特点是：当用户不使用时，相变储热太阳能热水器1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1，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1。如果辐射很强，且用户不在使用相变储热太阳能热水器1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升高，从而会因过热而损坏相变储热太阳能热水器1。
本发明设计了由蒸发管2和冷凝管4构成的回路，由于蒸发管2埋设在相变储热太阳能热水器1内，则随着相变储热太阳能热水器1内的相变储热材料温度的升高，蒸发管2内的蒸发介质的温度也会随之升高，直至蒸发介质成为蒸汽，然后该蒸汽进入冷凝管24，而冷凝管设在相变储热太阳能热水器1之外，且冷凝管4的结构为管状构件外设多个散热片，因此蒸汽在冷凝管4冷凝成为液体状态的蒸发介质。因此相变储热材料内的过多的热量会因蒸发介质的相变而带出相变储热太阳能热水器1之外。在冷凝管4上设空气罐3是为了在辐射很强时，由于蒸发介质蒸发形成的蒸汽的量过大，而对蒸发管2和冷凝管4构成的回路造成冲击，由于设立了空气罐3，当蒸汽量大时，由于气体可以压缩，因此过多的空气会进入空气罐3内形成压缩空气，由此形成了缓冲。管路5是为了蒸发管2和冷凝管4的连接方便，也可以在蒸发管的出口端和冷凝管4的进口端加设一段管路。
本发明采用蒸发管、冷凝管、空气罐和连接管路组成自循环系统。蒸发管与热水器内部的换热管紧密接触，内灌注可蒸发的介质，当热水器温度达到某一值时，蒸发介质蒸发成汽体带走热量，到冷凝管处散热冷凝成液体后回到蒸发管，通过自循环的方式防止集热器内部温度过高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，其特征在于：包括一相变储热太阳能热水器和一内部携带有蒸发介质的过热保护装置；所述过热保护装置包括将所述蒸发介质蒸发成为汽体的蒸发管和将所述汽体冷凝成为蒸发介质的冷凝管，所述蒸发管的出口端与所述冷凝管的进口端连通，所述冷凝管的出口端与所述蒸发管的进口端连通；所述蒸发管全部或部分埋设在所述相变储热太阳能热水器内。
2.根据权利要求1所述的带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，其特征在于：所述蒸发管与所述相变储热太阳能热水器内的换热管传热接触。
3.根据权利要求1所述的带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，其特征在于：所述冷凝管的出口端通过管路与所述蒸发管的进口端连通。
4.根据权利要求1所述的带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，其特征在于：所述管路或者冷凝管上连通有空气罐。
5.根据权利要求1所述的带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，其特征在于：所述蒸发介质为沸点小于或等于150℃的材料。
6.根据权利要求1所述的带过热保护装置的相变储热太阳能热水器，其特征在于：所述蒸发介质为酒精、水或防冻液。
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