CN104990282A - 一种相变储热式太阳能热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种相变储热式太阳能热水系统，包括由相变储热热池(3)与回水管组成的介质循环组件，设置在回水管上的控制组件，与回水管连接的太阳能集热器(11)。与现有技术相比，本发明利用相变材料的高储热性，提前储热后，能给用户提供随时随地的热水，热水持续时间长，热水产量多，安全可靠。

Description

一种相变储热式太阳能热水系统

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其是涉及一种相变储热式太阳能热水系统。

背景技术

传统的储水式电热水器和太阳能热水器具有储热能力不强，体积大等缺点，同时传统的储水式电热水器在使用过程中需要消耗电能，无法充分利用太阳能，节约能源。

中国专利CN203731913U公开了一种储热换热器，包括外壳、流体管路和若干翅片板。外壳内固定有内胆，外壳与内壳之间充填有保温材料，换热器的换热蕊由流体管路、铝翅片板和内胆中充填的固液相变储热材料构成，两条铜管构成的冷热流体管路均以弓字形往返迂回地穿过若干片翅片板。低温流体路管数量多于高温流体管路，吸收热能的热面积大，能获得较大热量。但是该换热器仍然不能应用于太阳能热水系统中。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种储热体积小，热转换效率高，安全可靠，储热密度高、储热部分可与集热部分连接在一起的相变储热式太阳能热水系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种相变储热式太阳能热水系统，包括

由相变储热热池与回水管组成的介质循环组件，

设置在回水管上的控制组件，

与回水管连接的太阳能集热器，

所述的相变储热热池内填充有相变材料，该相变材料内埋设有热交换管，该热交换管的两端分别连接进水管及出水管，所述的回水管连接进水管及出水管，

所述的控制组件包括设置在回水管上的循环泵、电加热管、功能切换阀及换热器。

所述的相变材料为无机纳米相变储能材料、无机相变储能材料或有机相变储能材料。

所述的热交换管还带有翅片，采用铜、铝、不锈钢或塑料材质制作得到。

所述的电加热管的形状为直线型、U型、L型、W型、异型或带有翅片，采用不锈钢电热管、石英电热管、铁氟龙电热管或钛电热管。

所述的功能切换阀为球阀、电动阀、电磁阀中一种或多种组合，功能切换阀两端设有供太阳能集热器循环的预留进水口和出水口。

所述的太阳能集热器循环的预留进水口和出水口分别与太阳能集热器、单向阀、泄压阀、膨胀罐、球阀、注液口相联接。

所述的换热器为拆卸板式换热器、焊接板式换热器、螺旋板式换热器或板卷式换热器。

所述的换热器设有供加热循环介质的进水管和出水管，所述的出水管上设有水流检测器，

所述的水流检测器为水流开关、水流传感器中一种或多种组合结构，

所述的循环介质为自来水、蒸馏水、防冻液或导热油。

所述的太阳能集热器为U型金属流道真空管集热器、玻璃真空管集热器或平板集热器。

所述的相变储热热池设置在热水器外壳内，该热水器外壳内设置有保温材料，选自发泡聚氨酯、VIP真空保温板或纳米凝胶保温板中一种或多种。

与现有技术相比，本发明利用相变材料的高储热性，提前储热后，能给用户提供随时随地的热水，热水持续时间长，热水产量多，安全可靠。在太阳辐照充足时，太阳能集热器给相变储热热池充热，节约了能源；当太阳辐照不足时，电加热器给相变储热热池充热，满足用水要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种相变储热式太阳能热水系统，其结构如图1所示，包括热水器外壳，热水器外壳内设置有保温材料，可以采用发泡聚氨酯、VIP真空保温板或纳米凝胶保温板中一种或多种组合，本实施例中采用的是发泡聚氨酯。热水器外壳内有相变储热热池3，相变储热热池3内填充有相变材料2，可以采用无机纳米相变储能材料、无机相变储能材料或有机相变储能材料，本实施例采用的是无机纳米相变储能材料，在相变材料2内埋设有热交换管1，热交换管1的一端连接有进水管17，另一端连接有出水管18，热交换管1采用铜、铝、不锈钢或塑料材质制作得到，其结构除了为光管之外，还可以带有翅片，进水管17与出水管18之间连接有一回水管，回水管路上设置有循环泵4、功能切换阀7、换热器10、电加热管5，电加热管5的形状为直线型、U型、L型、W型、异型或带有翅片，可以采用不锈钢电热管、石英电热管、铁氟龙电热管或钛电热管。功能切换阀7为球阀、电动阀、电磁阀中一种或多种组合，两端设有供太阳能集热器循环的预留进水口和出水口，太阳能集热器循环的预留进水口和出水口分别与太阳能集热器11、单向阀8、泄压阀6、膨胀罐9、球阀16、注液口15相联接。回水管和相变储热热池组成介质循环系统，介质循环系统充注一定量的循环介质，例如可以注入自来水、蒸馏水、防冻液或导热油，本实施例中注入的是自来水，换热器10为拆卸板式换热器、焊接板式换热器、螺旋板式换热器或板卷式换热器，设有供加热循环介质的进水管路13和出水管路14，出水管路14上设有水流检测器12，采用的水流检测器12为水流开关、水流传感器中一种或多种组合结构，连接的太阳能集热器11为U型金属流道真空管集热器、玻璃真空管集热器或平板集热器。

循环泵4、水流检测器12、电加热管5分别连接控制器。本发明的相变储热式热水器，主要利用相变材料的高储热性，提前储热后，能给用户提供随时随地的热水，热水持续时间长，热水产量多，安全可靠。另外，太阳能集热器11的出水管上布设有温度探头，温度探头电连接控制器。相变材料容器上也设置有温度探头，温度探头电连接控制器。

相变储热式太阳能热水系统的运行模式：相变储热式太阳能热水系统的运行模式是指功能切换阀7关闭时运行状态，当太阳能集热器11出口温度温度高于某设定值时，控制器启动循环泵4，循环介质在管路和太阳能集热器11中循环，把热量传递给相变材料2并储存，温度低于设定值时，停止工作。用水时，水流检测器12检测换热器自来水出口管14的用水信号后，打开循环泵4，将水通过相变材料2加热后传到换热器10用水侧，将用水侧加热供用户使用，水流检测器12可保证用水时循环泵4处于工作状态。当太阳辐照不足，无法将相变储热式热水器充满时，通过控制器启动电辅助加热模式，启动循环泵4，电加热管5，加热循环液，给相变储热式热水器充热。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，包括

由相变储热热池(3)与回水管组成的介质循环组件，

设置在回水管上的控制组件，

与回水管连接的太阳能集热器(11)，

所述的相变储热热池(3)内填充有相变材料(2)，该相变材料内埋设有热交换管(1)，该热交换管(1)的两端分别连接进水管(17)及出水管(18)，所述的回水管连接进水管(17)及出水管(18)，

所述的控制组件包括设置在回水管上的循环泵(4)、电加热管(5)、功能切换阀(7)及换热器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的相变材料(2)为无机纳米相变储能材料、无机相变储能材料或有机相变储能材料。

3.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的热交换管(1)还带有翅片，采用铜、铝、不锈钢或塑料材质制作得到。

4.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的电加热管(5)的形状为直线型、U型、L型、W型、异型或带有翅片，采用不锈钢电热管、石英电热管、铁氟龙电热管或钛电热管。

5.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的功能切换阀(7)为球阀、电动阀、电磁阀中一种或多种组合，功能切换阀(7)两端设有供太阳能集热器循环的预留进水口和出水口。

6.根据权利要求5所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的太阳能集热器循环的预留进水口和出水口分别与太阳能集热器(11)、单向阀(8)、泄压阀(6)、膨胀罐(9)、球阀(16)、注液口(15)相联接。

7.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的换热器(10)为拆卸板式换热器、焊接板式换热器、螺旋板式换热器或板卷式换热器。

8.根据权利要求1或7所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的换热器设有供加热循环介质的进水管路(13)和出水管路(14)，所述的出水管路(14)上设有水流检测器(12)，

所述的水流检测器(12)为水流开关、水流传感器中一种或多种组合结构，

所述的循环介质为自来水、蒸馏水、防冻液或导热油。

9.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的太阳能集热器(11)为U型金属流道真空管集热器、玻璃真空管集热器或平板集热器。

10.根据权利要求1所述的一种相变储热式太阳能热水系统，其特征在于，所述的相变储热热池(3)设置在热水器外壳内，该热水器外壳内设置有保温材料，选自发泡聚氨酯、VIP真空保温板或纳米凝胶保温板中一种或多种。