CN104567007A - 一种储能太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

一种储能太阳能热水器，包括太阳能集热棒、软管连接件、水管、相变蓄能材料以及保温联箱，太阳能集热棒由双通式全玻璃真空管、集热管、太阳能吸收涂层以及密封盖组件组成，集热管设置在双通式全玻璃真空管的中心，且两端各通过密封盖组件将两者连接成一个套管组件，通过软管连接件把若干根集热管穿接成一体，形成一个连贯的内腔，水管和相变蓄能材料设置在内腔内，保温联箱上设置有集热循环进口、集热循环出口，水管一端连接到集热循环进口，另一端连接到集热循环进口；作为优选，太阳能吸收涂层设置在集热管的外表面上；作为优选，水管和软管连接件均为不锈钢波纹管；作为优选，内腔里面还设置有电热元件和温度传感器。

Description

一种储能太阳能热水器

技术领域

本发明涉及太阳能集热蓄能装置，属于太阳能热水器的技术领域或蓄能技术领域，具体地讲涉及一种储能太阳能热水器的技术。

背景技术

当今，在太阳能利用方面，利用太阳能获得生活、供暖所需的中高温热水的技术已趋成熟，但是太阳能在生活、供暖利用方面存在着一个致命的弱点，即其是一种间歇式能源，太阳辐射受到昼夜、季节以及雨雪天气因素的影响，表现为间断性和不稳定性，究其原因，其系统主用采用水箱进行供热，热水是一种显热，储能量远远不够，且水箱在使用过程中还存在如下缺陷：1、水箱体积大，一方面，在用水量少时，水循环慢，导致不能及时换热，影响用户使用，以及存在部分死水空间，容易滋生细菌不卫生；另一方面体积庞大的水箱安装放置不方便，同时水箱内长期盛水，日久腐蚀，存在漏水的可能；再一方面，水箱容积大，为保持卫生，水需定期高温加热，因而极其费电。2、水箱加热到一定温度不能进行换热加热水箱内的水，如继续加热水箱，会出现水箱内水过热；如不继续加热水箱，集热器将发生过热，从而损坏集热器。

传统太阳能热水器包括集热器和热水箱及各种组件构成一个完整的热水系统，系统比较复杂。

发明内容

本发明的目的是针对原有的技术，提供了一种近乎零能耗的太阳能热水解决方案，不仅大大简化了太阳能热水供应系统，而且提高了太阳能收集效率，不需要额外的储水水箱和传统的集热器及水泵等组件，还配置了辅助电加热元件，用来调节太阳能不足时候的能量补给。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种储能太阳能热水器，包括太阳能集热棒、软管连接件、水管、相变蓄能材料以及保温联箱，其特征在于，所述的太阳能集热棒由双通式全玻璃真空管、集热管、太阳能吸收涂层以及密封盖组件组成，所述的集热管设置在所述的双通式全玻璃真空管的中心，且两端各通过所述的密封盖组件将两者固定，形成一个套管组件，通过所述的软管连接件把若干根设置在太阳能集热棒内的集热管穿接成一体，形成一个连贯的内腔，所述的水管和相变蓄能材料设置在所述的内腔内，所述的保温联箱上设置有集热循环进口、集热循环出口，所述的水管一端连接到集热循环进口，相应的，另一端连接到集热循环进口，所述的双通式全玻璃真空管包括同心套装在一起的外玻璃管和内玻璃管以及两者之间的真空夹层，所述的太阳能吸收涂层设置在所述的内玻璃管表面上或所述的集热管的外表面上。通常，水管为一整根穿过由集热管和软管连接件组成的一个连贯的内腔，中间没有任何接头，杜绝了热水器内部漏水的可能性；通常，相变蓄能材料为无机相变材料，包括氟化盐、氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等结晶水合物，或由这些水合盐为主复合其他盐类形成的复合相变材料；通常，太阳能吸收涂层设置在集热管的外表面上，这样，使得集热来得更直接，通过一种直接闷晒的方式，将太阳能储藏在内腔里面的相变蓄能材料中，而双通式全玻璃真空管在这里起到了纯粹的高透光和保温隔热作用，较传统的太阳能真空玻璃集热管其热损大大降低。

作为优选，所述的软管连接件为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状，其两端各设置有第一丝扣连接件和密封垫片，所述的集热管的两端口各设置有第二丝扣连接件，所述的第一丝扣连接件和所述的第二丝扣连接件适配。通常，软管连接件的两端设置内丝螺帽，相应的，集热管的端口设置成外丝螺纹且两者适配。

作为优选，所述的水管为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状。通常，管壁呈波纹状主要是为了增加热交换表面积，提高换热效率。

作为优选，所述的水管为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状且水管的外表面上设置有若干翅片，所述的翅片的表面上设置有若干通孔。通常，在水管表面上设置翅片，主要起到以下几个作用：1，让水管基本上处在集热管或者说是内腔的中间，让水管周围的相变蓄能材料尽可能地均匀分布；2，有效增加换热面积；3，在翅片上设置通孔，一个可以让相变蓄能材料流动，另一个可以让线状的电热元件穿过，起到电热元件的固定和增加散热面积的作用。

作为优选，所述的内腔内还设有整体呈线状的电热元件和温度传感器，所述的电热元件从所述的通孔贯穿或者缠绕在所述的水管外表面上。

作为优选，所述的内腔的两端口各设置有四通连接装置，所述的四通连接装置的其中一个通口连接所述的集热管端口，水管从其中一个通口贯穿且在贯穿处做密封处理，余下的通口用来设置灌注口或排气口、电热元件出口或温度传感器出口，所述的灌注口或排气口上还设置有盖帽，所述的灌注口或排气口、电热元件出口或温度传感器出口分别和所述的内腔连通。通常，灌注口用来灌注相变蓄能材料，并在灌装完毕后用盖帽密封；排气口主要设置在热水器的顶部，在灌注相变蓄能材料时用于排气，平时则是用于连通内腔，使得相变蓄能材料受热膨胀时引起的内腔压力保持常压，这样，大大简化了储能太阳能热水器的制造工艺，降低了制造成本。和现有已知的技术不同，本技术解决了相变蓄能材料在受热后膨胀的问题，使得相变蓄能材料在一个连贯的内腔内，不管温度多高，通过在顶端处设定一个排气口用于释放压力，让内腔处于一个常压状态，同时使得设置辅助电加热装置变得容易。

作为优选，所述的密封盖组件包括密封盖和紧固螺母，所述的密封盖套装在所述的集热管的两端且和所述的双通式全玻璃真空管两端适配，所述的紧固螺母和第二丝扣连接件适配。通常，密封盖选用耐高温的塑料(如铁氟龙等)，套装在集热管的两端，集热管的外径要略少于双通式全玻璃真空管的内径，在这里，密封盖套装在集热管两端的同时，使得集热管和双通式全玻璃真空管成为同心套管且达到了集热管和双通式全玻璃真空管的不直接接触，有效降低了集热管的热损，使得双通式全玻璃真空管起到了纯粹的高透光和保温隔热作用。

作为优选，所述的太阳能集热棒呈等间距平行排列，且通过所述的软管连接件串接成整体呈“S”形状，所构成的内腔整体也呈“S”形状；太阳能集热棒的两端和软管连接件等需要保温的部件都设置在所述的保温联箱内，保温联箱分别处在太阳能集热棒的两端，且通过两条边框连接。“S”形内腔里面，设置有水管和相变蓄能材料，相应的，相变蓄能材料也呈“S”形分布在内腔里；作为优选，内腔里面还设置有电热元件和温度传感器。

作为优选，所述的保温联箱包括外壳体和设置在其内的保温材料。

与原有的技术相比，本发明提供了一种储能太阳能热水器的技术方案，和传统太阳能热水器相比，体积小，储热量高三倍以上，新鲜热水即开即用，为用户提供了一种近乎零能耗的太阳能热水解决方案，必将产生巨大的经济效益和社会效益。同时，为太阳能热水器和建筑一体化提供了很好的解决方案，该热水器不仅能和阳台栏杆完美结合在一起，而且，可以任意放置在屋顶上或挂在墙壁上，不需要额外的热水箱和传统的集热器及水泵等组件，小巧玲珑。另外，相比已知的技术，本技术在制造工艺和成本控制方面做得更好。

附图说明

图1是本发明的一种太阳能热水器的结构示意图；

图2是本发明的若干个软管连接件和若干太阳能集热棒串接在一起呈“S”形状结构示意图；

图3是本发明的软管连接件和太阳能集热棒连接结构局部放大示意图；

图4是本发明的四通连接装置和集热管端口连接结构示意图；

图5是本发明的软管连接件弯成“U”形的结构示意图；

图6是本发明的太阳能集热棒结构示意图；

图7是本发明的软管连接件的一端口和太阳能集热棒一端口的连接结构的局部放大示意图；

图8是本发明的集热管结构示意图；

图9是本发明的双通式全玻璃真空管结构示意图；

图10是本发明的翅片结构示意图。

图中，太阳能集热棒1、软管连接件2、水管3、相变蓄能材料4、保温联箱5、内腔6、翅片7、电热元件8、温度传感器9、双通式全玻璃真空管10、集热管11、太阳能吸收涂层12、密封盖组件13、集热循环进口50、集热循环出口51、边框52、外壳体53、保温材料54、第一丝扣连接件20、密封垫片21、第二丝扣连接件110、四通连接装置60、灌注口61、排气口62、电热元件出口63、温度传感器出口64、盖帽65、通孔70、外玻璃管100、内玻璃管101、真空夹层102、密封盖130、紧固螺母131。

实施例：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，一种储能太阳能热水器，包括太阳能集热棒1、软管连接件2、水管3、相变蓄能材料4、保温联箱5；太阳能集热棒1由双通式全玻璃真空管10、集热管11、太阳能吸收涂层12以及密封盖组件13组成，集热管11设置在双通式全玻璃真空管，0的中心，且两端各通过密封盖组件13将两者固定，形成一个套管组件，通过软管连接件2把若干根设置在太阳能集热棒内的集热管11穿接成一体，形成一个连贯的内腔6，水管3和相变蓄能材料4设置在内腔6内；本实施例中，太阳能吸收涂层12设置在集热管11的外表面上。

如图1所示、保温联箱5上设置有集热循环进口50、集热循环出口51，水管3一端连接到集热循环进口50，相应的，另一端连接到集热循环进口51；

如图9所示，本实施例中，双通式全玻璃真空管10包括同心套装在一起的外玻璃管100和内玻璃管101以及两者之间的真空夹层102；

如图5所示，软管连接件2为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状，其两端各设置有第一丝扣连接件20和密封垫片21，集热管11的两端口各设置有第二丝扣连接件110，第一丝扣连接件20和第二丝扣连接件110适配。

如图1、图2、图3、图4和图7所示，本实施例中，水管3为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状且水管3的外表面上设置有若干翅片7，翅片7的表面上设置有若干通孔70(如图10所示)。

如图1、图2、图3、图4所示，内腔6内还设有整体呈线状的电热元件8和温度传感器9，电热元件8从通孔70贯穿。

如图1、图2、图3、图4所示，内腔6的两端口各设置有四通连接装置60，四通连接装置60的其中一个通口连接集热管11端口，水管3从其中一个通口贯穿且在贯穿处做密封处理，余下的通口用来设置灌注61或排气口62、电热元件出口63或温度传感器出口64，灌注口61或排气62上还设置有盖帽65，灌注口61或排气口62、电热元件出口63或温度传感器出口64分别和内腔6连通。

密封盖组件13包括密封盖130和紧固螺母131，密封盖130套装在集热管11的两端且和双通式全玻璃真空管10两端适配，紧固螺母131和第二丝扣连接件110适配。

如图1和图2所示，太阳能集热棒1呈等间距平行排列，且通过软管连接件2串接成整体呈“S”形状，所构成的内腔6整体也呈“S”形状；太阳能集热棒1的两端和软管连接件2等需要保温的部件都设置在保温联箱5内，保温联箱5分别处在太阳能集热棒1的两端，且通过两条边框52连接，保温联箱5包括外壳体53和设置在其内的保温材料54。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了太阳能集热棒、软管连接件、水管、相变蓄能材料、保温联箱、内腔、翅片、电热元件、温度传感器、双通式全玻璃真空管、集热管、太阳能吸收涂层、密封盖组件、集热循环进口、集热循环出口、边框、外壳体、保温材料、第一丝扣连接件、密封垫片、第二丝扣连接件、四通连接装置、灌注口、排气口、电热元件出口、温度传感器出口、盖帽、通孔、外玻璃管、内玻璃管、真空夹层、密封盖、紧固螺母等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种储能太阳能热水器，包括太阳能集热棒(1)、软管连接件(2)、水管(3)、相变蓄能材料(4)以及保温联箱(5)，其特征在于，所述的太阳能集热棒(1)由双通式全玻璃真空管(10)、集热管(11)、太阳能吸收涂层(12)以及密封盖组件(13)组成，所述的集热管(11)设置在所述的双通式全玻璃真空管(10)的中心，且两端各通过所述的密封盖组件(13)将两者固定，形成一个套管组件，通过所述的软管连接件(2)把若干根设置在太阳能集热棒(1)内的集热管(11)穿接成一体，形成一个连贯的内腔(6)，所述的水管(3)和相变蓄能材料(4)设置在所述的内腔(6)内，所述的保温联箱(5)上设置有集热循环进口(50)、集热循环出口(51)，所述的水管(3)一端连接到集热循环进口(50)，相应的，另一端连接到集热循环进口(51)，所述的双通式全玻璃真空管(10)包括同心套装在一起的外玻璃管(100)和内玻璃管(101)以及两者之间的真空夹层(102)，所述的太阳能吸收涂层(12)设置在所述的内玻璃管(101)表面上或所述的集热管(11)的外表面上。

2.根据权利要求1所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的软管连接件(2)为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状，其两端各设置有第一丝扣连接件(20)和密封垫片(21)，集热管(11)的两端口各设置有第二丝扣连接件(110)，所述的第一丝扣连接件(20)和所述的第二丝扣连接件(110)适配。

3.根据权利要求1所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的水管(3)为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状。

4.根据权利要求1所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的水管(3)为不锈钢波纹管，其管壁呈波纹状且水管(3)的外表面上设置有若干翅片(7)，所述的翅片(7)的表面上设置有若干通孔(70)。

5.根据权利要求1和4所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的内腔(6)内还设有整体呈线状的电热元件(8)和温度传感器(9)，所述的电热元件(8)从所述的通孔(70)贯穿或者缠绕在所述的水管(3)外表面上。

6.根据权利要求1所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的内腔(6)的两端口各设置有四通连接装置(60)，所述的四通连接装置(60)的其中一个通口连接所述的集热管(11)端口，水管(3)从其中一个通口贯穿且在贯穿处做密封处理，余下的通口用来设置灌注口(61)或排气口(62)、电热元件出口(63)或温度传感器出口(64)，所述的灌注口(61)或排气口(62)上还设置有盖帽(65)，所述的灌注口(61)或排气口(62)、电热元件出口(63)或温度传感器出口(64)分别和所述的内腔(6)连通。

7.根据权利要求1和2所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的密封盖组件(13)包括密封盖(130)和紧固螺母(131)，所述的密封盖(130)套装在所述的集热管(11)的两端且和所述的双通式全玻璃真空管(10)两端适配，所述的紧固螺母(131)和第二丝扣连接件(110)适配。

8.根据权利要求1所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的太阳能集热棒(1)呈等间距平行排列，且通过所述的软管连接件(2)串接成整体呈“S”形状，所构成的内腔(6)整体也呈“S”形状；太阳能集热棒(1)的两端和软管连接件(2)等需要保温的部件都设置在所述的保温联箱(5)内，保温联箱(5)分别处在太阳能集热棒(1)的两端，且通过两条边框(52)连接。

9.根据权利要求8所述的一种储能太阳能热水器，其特征在于，所述的保温联箱(5)包括外壳体(53)和设置在其内的保温材料(54)。