CN1430028A - 相变蓄热式太阳能加热器 - Google Patents

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Abstract

一种由相变蓄热箱、真空吸热管、反射板、支架主要部件组成的太阳能加热器。真空吸热管吸收的热量通过导热管加热相变蓄热材料、相变蓄热；冷水通过换热器后即可加热使用。它解决了水箱式太阳能热水器的上水问题、水箱承压问题、真空吸热管结垢问题、呼吸孔保温问题、溢流水管问题。相变蓄热箱蓄热量大，即时加热，水质新鲜、卫生。

Description

相变蓄热式太阳能加热器
本发明是一种新式太阳能加热器，用相变蓄热箱代替常用的水箱。
目前的太阳能热水器是由水箱、太阳能真空吸热管、反射板、支架、硅胶密封圈主要部件组成。由于水箱工作必须先上水，于是有了诸如自动上水装置之类的发明。由于水箱内的水进出需要空气呼吸口，这样就影响了水箱的保温性能，于是就有了将呼吸孔放在水箱底部的实用新型专利。但呼吸口散热问题仍存在。由于真空吸热管长期接触水后会产生结垢，污泥沉淀，于是就有了热管式真空吸热管。真空吸热管与水箱直接相连，其中的水为死水，影响了太阳能热水器的能量有效利用。另外，硅胶密封圈时间一长会老化，便出现漏水现象。目前热水器的水箱一般不能承受自来水压力，容易造成爆裂或抽瘪现象。由于水箱进出水管共用，使用前必须将一段冷水放掉，因而出现了电子排空阀之类的产品。
本发明的目的是为了克服水箱式太阳能热水器的上述不足，整体解决太阳能热水器能量储存问题，冷水加热问题，使用相变蓄热箱代替水箱可解决上述问题。
本发明是由蓄热箱、真空吸热管、反射板、支架主要部件组成。蓄热箱由保温箱、蓄热材料、换热器、导热管、集热管主要部件组成。工作过程如下：真空吸热管吸收能量通过蓄热箱内的导热管、集热管将蓄热材料加热，使其升温、融化、相变蓄热、能量储存。使用时自来水进入换热器，由于温差，冷水即时加热，从而实现太阳能的使用，如果吹入冷空气进入换热器后，空气加热可以用于冬季夜间采暖。如果循环制冷剂，进入换热器后，可用于室内夏季空调制冷。
由于采用相变蓄热箱，有阳光就能储存热能；可以解决上水问题，不需要提前上水，使用时打开水龙头就可以加热冷水，水质新鲜卫生。由于相变蓄热材料没有消耗，且容积变化不大，因而不需要呼吸孔，保温性能良好。由于相变蓄热材料存在相变潜热，因而单位容积蓄热量大大增加，可以相应减小蓄热箱容积。由于真空吸热管是通过加热空气后将热量传递给相变蓄热材料储热，因而没有存水、污泥、结垢现象，从而提高真空吸热管的热效率。由于进、出水管不共同使用，关闭进水龙头后，出口管的水会流尽，因而使用时不会出现一段冷水。由于换热器管径小，承受压力大，因而不会出现水箱抽瘪和炸裂漏水问题。由于采用换热器加热，可以加热空气或制冷剂等介质。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是相变蓄热式太阳能加热器组装图
图2是相变蓄热箱剖面图
图中：
1.相变蓄热箱  2.真空吸热管      3.反射板    4.支架
5.保温箱体    6.相变蓄热材料    7.换热器    8.导热管
9.集热管
实例：
图1中：相变蓄热箱(1)、反射板(3)安装在支架(4)上，真空吸热管(2)紧插入相变蓄热箱(1)保温层内至内胆壁，导热管(8)插入真空吸热管紧插管内壁，尾端安装在支架(4)上。
图2中：相变蓄热箱由保温箱体(5)、相变蓄热材料(6)、换热器(7)、导热管(8)、集热管(9)主要部件组成。保温箱体(5)由内胆、保温层、外壳、加料口箱盖组成，内胆为普通铁板制作；保温层为聚胺脂发泡材料，也可采用多层保温材料复合而成；外壳采用不锈钢薄板或防酸铝板；保温箱体(5)为圆柱形，侧面横向开若干真空吸热管(2)接口；内胆孔径为φ15～φ20，保温层孔径φ47～φ57，箱体底部或侧壁上端开二只φ10～φ20孔。
换热器(7)采用符合饮用水管标准的紫铜管或不锈钢管制成，直管串接均布在保温箱体(5)内，直管中间肋片若干，两端为固定安装片，进出口均在箱体上部或安装一端倒U型管后，管孔安装在保温箱体(5)底部，在靠近导热管最近的一根管子串接集热管(9)，导热管(8)焊接在集热管(9)上，固定安装片焊接在内胆壁上。换热器也可用盘管式。导热管(8)为直径φ15～φ20紫铜管，长15～50cm，一端焊接在集热管(9)上，中间在箱体(5)内胆孔洞焊接密封，一端锯十字花至箱体内胆2～3cm，四瓣弯曲扩大管径，略大于真空管内壁。集热管(9)直径为φ40～φ120直管，材质与换热器(7)相同，两端用大小头串接在换热器末端。
相变蓄热材料采用相变温度40℃～80℃的材料，最佳相变温度为50℃～70℃，材料为石腊、高温沥青、松香、动物硬质油脂、金属纤维等高温融化后，捣拌均匀，制成颗粒或条状，热水器安装完毕后放入蓄热箱内。

Claims (8)

1、一种由反射板、真空吸热管、导热管、集热管、保温箱、蓄热材料、换热器、支架组成的太阳能加热器，其特征是：反射板(3)、真空吸热管(2)、吸收光能转为热能；导热管(8)、集热管(9)将热能传输给蓄热材料(6)，保温箱(5)防止热量散失；蓄热材料(6)储存热能；换热器(7)利用热能加热水、空气或制冷剂，达到利用太阳能加热目的。
2、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：真空吸热管(2)插入蓄热箱(1)保温层内，蓄热箱(1)内的导热管(8)插入真空吸热管(2)内，蓄热箱(1)、真空吸热管(2)、反射板(3)分别固定在支架(4)上。
3、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：蓄热箱由箱体(5)、蓄热材料(6)、换热器(7)、导热管(8)、集热管(9)组成，蓄热箱为圆柱形，横侧面开若干个真空吸热管接口，一端或底部伸出换热器进、出口接头，上部有一加料口孔，加料完毕后，加保温盖，螺丝固定。
4、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：蓄热材料为相变蓄热材料、相变温度为40℃～80℃，最佳温度为50℃～70℃，其成份为石腊50～90％，高温沥青10～30％，松香5～15％，动物硬质油脂5～30％，金属纤维1～3％，上述原料根据设计要求确定配比，然后加热搅拌均匀，制成颗粒或细棒状。
5、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：换热器(7)采用金属耐腐材料，如铜管、不锈钢管，换热器为直管串联式，中间加金属肋片若干，两端为固定安装片，肋片沿管孔轴向冲压辐射条若干并向二边弯曲，换热器(7)的进出水接口安装在蓄热箱最高处或采用加上一端倒U形管后安装在蓄热箱底部，换热器(7)未端处焊接集热管(9)，集热管(9)上面焊接若干个导热管(8)，换热器(7)进、出口与壳体内壁焊接牢，固定片也与壳体内壁用螺丝连接或焊接固定。换热器也可为盘管式。
6、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：导热管(8)采用φ15-φ20薄壁铜管，一端焊接在集热管(9)上，中间焊接在箱体内壁上，末端锯十字花分为四瓣，至壳体内壁2-3cm，并将四瓣铜片弯曲扩大管径使导热管(8)紧紧地插入真空吸热管(2)内，导热管长度为15-50cm。
7、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：集热管串接在换热器末端，上面焊接若干个导热管(8)，直径为φ50-φ120mm，材质与换热器一样。
8、根据权利要求1所述的太阳能加热器，其特征是：保温箱由内胆、保温层、外表保护层、加料口箱盖等组成，内胆可以采用普通铁板或工程塑料加工，保温层为聚胺脂发泡材料，外表保护层用不锈钢薄板或铝板制作，内胆与换热器进出口、导热管焊接密封，加料口箱盖为保温材料，用万能胶胶在圆形不锈钢板上。加料后用螺丝固定。
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