CN106016786B - 无水箱式太阳能相变蓄热热水器 - Google Patents

无水箱式太阳能相变蓄热热水器 Download PDF

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申雁鸣
刘小晋
柯昌
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Abstract

本发明公开了一种无水箱式太阳能相变蓄热热水器,包括蓄热容器,蓄热容器的侧壁上设置有保温结构,蓄热容器内具有第一容腔以及第二容腔,第一容腔内设置有第一相变材料,第二容腔内设置有第二相变材料,第一相变材料的相变温度低于第二相变材料的相变温度,蓄热容器上设置有依次穿过第一容腔以及第二容腔的导热管道以及供水管道,导热管道上设置有用于对导热管道内的导热流体进行加热的太阳能集热器,导热管道上设置有导热流体阀门,供水管道上设置有供水阀门,导热流体阀门以及供水阀门分别位于蓄热容器的两侧,导热管道内的导热流体与供水管道内的水在蓄热容器内的流向相反,蓄热密度大,多温度点蓄热,可有效兼顾夏季和冬季使用。

Description

无水箱式太阳能相变蓄热热水器

技术领域

[0001]本发明涉及一种无水箱式太阳能相变蓄热热水器,具体为一种具有集热与蓄热功 能的无水箱结构的太阳能热水器。

背景技术

[0002] 现有的太阳能热水器大多是带水箱式的,主要由集热管、储水箱及支架等相关零 配件组成,体积大,易漏水,水箱保温效果不好,热损耗大,寿命短,不够美观,不利于与建筑 物配套使用。

[0003] 现在也有少量无水箱式太阳能热水器,通常称为相变蓄热式太阳能热水器,是利 用高效的相变储热材料(PCMs)替代水作为蓄热介质的太阳能热水系统,实现热水器的无水 箱化、模块化、建筑一体化,并可有效解决太阳能晚间无法利用的问题。相比于水箱式热水 器,具有无笨重水箱,热效率高,系统简单,新鲜热水,热启动块,可24小时供热水等优点。

[0004] 目前,无水箱式太阳能热水器的技术关键在于相变蓄热材料,相变材料(PCMs-Phase Change Materials)是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。转变物 理性质的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。适用于太阳能热水 系统的相变材料要求温度合适,导热良好,相变潜热大,稳定性好,寿命长等。但现在可使用 的相变材料蓄热密度偏低,蓄热温度单一,蓄放热过程不稳定,无法同时兼顾夏季和冬季曰 照量,都不能很好匹配于太阳能热水器,是限制其在太阳能热水系统应用的主要因素。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服上述技术的不足,从而提供一种蓄热密度大,多温度点蓄 热,可有效兼顾夏季和冬季使用的无水箱式太阳能相变蓄热热水器。

[0006] 发明所采用的技术方案是这样的:无水箱式太阳能相变蓄热热水器,包括蓄热容 器,所述蓄热容器的侧壁上设置有保温结构,所述蓄热容器内具有两个相互隔离的第一容 腔以及第二容腔,所述第一容腔内设置有第一相变材料,所述第二容腔内设置有第二相变 材料,所述第一相变材料的相变温度低于所述第二相变材料的相变温度,所述蓄热容器上 设置有依次穿过所述第一容腔以及所述第二容腔的导热管道以及供水管道,所述导热管道 上设置有用于对所述导热管道内的导热流体进行加热的太阳能集热器,所述导热管道上设 置有导热流体阀门,所述供水管道上设置有供水阀门,所述导热流体阀门以及所述供水阀 门分别位于所述蓄热容器的两侧,导热管道内的导热流体与供水管道内的水在所述蓄热容 器内的流向相反。

[0007] 进一步改进的是:所述第一相变材料的相变温度为50-60°C,所述第二相变材料的 相变温度为80-120°C。

[0008] 进一步改进的是:所述导热管道上设置有循环栗。

[0009] 进一步改进的是:所述导热流体为导热油。

[0010] 通过采用前述技术方案,本发明的有益效果是:本热水器无水箱结构,采用两种蓄 U仍料畜热,n」有效匹配夏季和冬季日照状况,夏季可同时利用两种相变材料蓄热,冬季可 利用50-60f相变材料蓄热,可有效利用能源,提高热水器利用效率;可实现24小时热水供 应,且热水出口温度相对稳定。

附图说明

[0011]图1是本发明示意图。

[0012]图中:1、太阳能集热器;2、导热流体;3、循环泵;4、导热流体阀门;5、水;6、蓄热容 器;7、第一相变材料;s、第二相变材料;9、保温结构。

具体实施方式

[0013]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

[0014]如图1所示,本发明公开一种无水5箱式太阳能相变蓄热热水5器,包括蓄热容器6, $述蓄热容器6的侧壁上设置有保温结构9,所述蓄热容器6内具有两个相互隔离的第一容 腔以及第二容腔,所述第一容腔内设置有第一相变材料7,所述第二容腔内设置有第二相变 材料8,所述第一相变材料7的相变温度低于所述第二相变材料8的相变温度,所述蓄热容器 6上设置有依次穿过所述第一容腔以及所述第二容腔的导热管道以及供水管道,所述导热 管道上设置有用于对所述导热管道内的导热流体2进行加热的太阳能集热器i,所述导热管 道上设置有导热流体阀门4,所述供水管道上设置有供水阀门,所述导热流体阀门4以及所 述供水阀门分别位于所述蓄热容器6的两侧,导热管道内的导热流体2与供水管道内的水5 在所述蓄热容器6内的流向相反。

[0015]工作原理:实现通过两个过程,蓄热过程和供热过程。蓄热过程:太阳能集热器“欠 集阳光热量,传递给导热流体2,导热流体2经过导热管道进入蓄热容器6,依次与第二相变 材料8和第一相变材料7进行热交换,然后通过循环泵3回到太阳能集热器1;供热过程:水5 通过控制阀门进入蓄热容器6,依次通过第一相变材料7和第二相变材料8进行热交换,出口 处获得一定温度的热水5。白天可通过蓄热过程进行蓄热,到晚上通过供热过程进行放热, 从而可实现全天24小时提供热水5。

[0016]夏季时,日照强度较大,太阳能集热器1收集阳光热量,可将第二相变材料8和第— 相变材料7同时加热至完全熔化,蓄热容器6可将两种材料热量全部存储;冬季或日照强度 不大时,太阳能集热器1收集阳光热量可将第一相变材料7加热至完全熔化,可有效利用第 一相变材料7的热量,从而增加热量利用效率,本无水箱太阳能相变蓄热式热水器可供一年 四季都有效利用。

[0017]相变材料指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。当加热到熔化温度时, 就产生从固态到液态的相变,熔化的过程中,相变材料吸收并储存大量的潜热,当相变材料 冷却时,储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去,进行从液态到固态的逆相变, 在这两种相变过程中,所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时,材料自身 的温度在相变完成前几乎维持不变,形成一个宽的温度平台,虽然温度不变,但吸收或释放 的潜热却相当大。

[0018]本实施例中两种相变材料的优化选择为,所述第一相变材料7的相变温度为50-60 °C,所述第二相变材料8的相变温度为80-120°C。

[0019] 本实施例中优选的实施方式为,所述第一相变材料7为石蜡,三十烷,五水硫代硫 酸钠,庚二酸-棕榈酸混合物中的一种,所述第二相变材料8为六水硝酸镁,木糖醇,赤藓糖 醇,硝酸锂-硝酸钾中的一种,此外第一相变材料7以及第二相变材料8并不局限于上述几 种。

[0020] 所述导热管道上设置有循环栗3,蓄热过程中,当太阳能集热器1与蓄热容器6距离 较近时,导热流体2可通过冷热密度差进行自然循环,当太阳能集热器1与蓄热容器6距离较 远时,导热流体2可通过循环泵3进行强制循环。

[0021]为了保证导热效果而且降低成本,本实施例中优选的实施方式为,所述导热流体2 为导热油。

[0022]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点,本行业的技术人员应 该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原 理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进 都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界 定。

Claims (3)

1.无水箱式太阳能相变蓄热热水器,其特征在于:包括蓄热容器,所述蓄热容器的侧壁 上设置有保温结构,所述蓄热容器内具有两个相互隔离的第一容腔以及第二容腔,所述第 一容腔内设置有第一相变材料,所述第二容腔内设置有第二相变材料,所述第一相变材料 的相变温度低于所述第二相变材料的相变温度,所述蓄热容器上设置有依次穿过所述第一 容腔以及所述第二容腔的导热管道以及供水管道,所述导热管道上设置有用于对所述导热 管道内的导热流体进行加热的太阳能集热器,所述导热管道上设置有导热流体阀门,所述 供水管道上设置有供水阀门,所述导热流体阀门以及所述供水阀门分别位于所述蓄热容器 的两侧,导热管道内的导热流体与供水管道内的水在所述蓄热容器内的流向相反; 所述第一相变材料的相变温度为50-6(TC,所述第二相变材料的相变温度为80-120°C; 所述第一相变材料7为石蜡,三十烷,五水硫代硫酸钠,庚二酸-棕榈酸混合物中的一 种,所述第二相变材料8为六水硝酸镁,木糖醇,赤藓糖醇,硝酸锂-硝酸钾中的一种。
2.根据权利要求1所述的无水箱式太阳能相变蓄热热水器,其特征在于:所述导热管道 上设置有循环栗。
3.根据权利要求1所述的无水箱式太阳能相变蓄热热水器,其特征在于:所述导热流体 为导热油。
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