CN203771736U - 阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置 - Google Patents

Abstract

阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，包括：太阳能聚光器，真空集热管，聚光器加强筋，阳台栏杆上联箱，下联箱，玻璃盖板，边框，相变材料，换热水管，冷水进水管，供热水管，电磁辅助加热器，保温绝热层。太阳能聚光器的背面固定聚光器加强筋，聚光器加强筋竖直根植于阳台地板上，太阳能聚光器的聚光焦带上放置有真空集热管，真空集热管的开口端与阳台栏杆上联箱相连，真空集热管的盲端固定于下联箱中，真空集热管内部填装相变材料和换热水管，换热水管是弯曲的U形管，浸没在箱变材料中，换热水管的出水端和进水端均放置于阳台栏杆上联箱中，分别于与冷水进水管和供热水管相连，并有保温绝热层保温。

Description

阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置

技术领域

    本实用新型涉及太阳能热水器领域，具体涉及阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置。 

背景技术

在全球能源紧张、气候恶化，严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在发展中获取优势地位。随着人们节能环保意识的不断加强，太阳能以其安全、节能、环保、卫生、经济，等显著优势，迅速赢得了广大消费者的青睐。太阳能热水器将太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。我国自上世纪70年代引进全玻璃真空集热管的样管以来，在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术已有40多年的发展过程，在这40多年的发展过程中，产量虽是突飞猛进，技术性能并非成熟完善，由于太阳能热水器的节能和便捷性越来越多的消费者选择了太阳能热水器。但是在热水器的技术方面却没有太大进步，产品本身的构造、性能等技术状态则基本保持着原始风貌，进展仅仅限于组装保温等范围和生产工艺方面的改进，技术、构造和性能没有革命性突破。目前太阳能热水器主要有以下不足，太阳能利用不足，水温较低，对列管式太阳能热水器而言，由于每个太阳能热水器玻璃管之间存在空隙，该处的太阳能光没有得到很好地应用，而且水温较低。太阳能热水器耐寒问题，由于现有热水器的水箱和水管始终都有水，冬季，太阳能热水器与水接触的管、阀器件在冰的冷涨作用下极易造成管道冻裂，阀门失灵无法使用，甚至损坏，以及由此引发的连锁反应，大量自来水外溢；使用伴热带防冻效果不理想还易发生火灾。太阳能热水器冬季难以安全越冬，其根本原因是太阳能热水器构造缺陷所致。 太阳能热水器的卫生问题，太阳能热水器水箱内的水在没有用尽前就开始补充，使得部分水长期蓄积在热水器水箱中成为“死水”，不流动而导致水体自身水质恶化，并且，太阳能热水器更是在反复不断地对“死水”进行加热，“死水”长期处于高温状态下，产生一些致癌的亚硝酸盐，久耗使其进一步浓缩，再次加重了水质恶化，致使太阳能热水器的水不仅不能饮用，就是洗澡、洗菜也很勉强，只能用于洗涤衣物，严重限制了太阳能热水器的应用范围。太阳能热水器的安装问题，太阳能热水器安装主要安装在建筑物顶部，施工难度大，安装不牢固，常有太阳能热水器被风吹落事故发生，且维护不变及易受雷击等，同时安装在屋顶与建筑物外貌不协调，影响建筑物美观；也有阳台壁挂式太阳能热水器，壁挂式太阳能热水器安装大多以倾斜的三角支架作为安装基础，要墙外登高施工，施工难度大，且维护十分困难，由于安装有倾角，要凸出建筑物墙外，与原建筑外观不协调，影响建筑美观；也有少量的阳台太阳能热水器，采用在阳台面竖立安装，一种是真空管热水器竖立安装，真空管热水器竖立安装时，大大减少了太阳能光的垂直入射光线，降低了太阳能热水器的集热效果，且在阳台安装容易受到家人及小孩的触碰，使用不安全；另一种是平板热水器竖直安装，集热效率更低，且由于平板热水器表面涂层是黑色或深蓝色，包围阳台四周色调十分不协调，影响建筑物美观，且不能兼顾阳台栏杆功能，还要另外安装阳台栏杆，造成投资浪费，成本高，不宜推广。以上太阳能热水器应用存在诸多问题亟待解决。 

发明内容

为了提高太阳能光热利用效率，解决上述太阳能热水器系统存在的问题，以及充分利用太阳能与建筑物相结合的优势，便于安装和维护，本实用新型提供阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置。本实用新型为实现其目的所采取的技术方案：阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置包括：太阳能聚光器，真空集热管，聚光器加强筋，阳台栏杆上联箱，下联箱，玻璃盖板，边框，相变材料，换热水管，冷水进水管，供热水管，电磁辅助加热器，保温绝热层；太阳能聚光器的背面固定聚光器加强筋，聚光器加强筋竖直根植于阳台地板上，太阳能聚光器的聚光焦带上放置有真空集热管，真空集热管的开口端与阳台栏杆上联箱相连，真空集热管的盲端固定于下联箱中，真空集热管内部填装相变材料和换热水管，换热水管是弯曲的U形管，浸没在箱变材料中。换热水管的出水端和进水端均放置于阳台栏杆上联箱中，分别于与冷水进水管和供热水管相连，并有保温绝热层保温，太阳能聚光器聚光面的四周有边框，玻璃盖板镶嵌于边框中，以保护聚光器内的真空集热管，供热水管的出口段安置有电磁辅助加热器，当阴雨天气，太阳能辐射较低时，相变材料蓄热不能满足供热需要时，启动电磁辅助加热器对供热水管内的水进行加热，以满足供热需要。 

优选的太阳能聚光器是铝质抛物面聚光器，聚光器的聚光面经电解并镀上一层银镜膜，聚光器开口面的宽度为70-330mm。 

优选的太阳能聚光器是双层的，外层是一抛物面铝壳，聚光层是一抛物面玻璃银镜膜，玻璃银镜镶嵌在铝壳中，聚光器开口面的宽度为70-330mm。 

优选的太阳能聚光器的上端嵌入于阳台栏杆上联箱中，下端嵌入于下联箱中，聚光器的加强筋为C型槽钢。 

优选的真空集热管是双层高透光镀膜真空玻璃管，真空管为一端封闭的盲管，两层玻璃之间为真空层，真空层的真空度≦10^-3Pa，内玻璃管的内壁镀一层高吸热膜，高效吸收太阳的辐射能量，真空集热管封闭端的内管端固定有金属片和吸气带或吸气片，以吸收真空层因高温而释放的气体。真空集热管内部放置相变材料，太阳辐照时真空集热管的吸热膜吸收大量的热，同时把热量传递到相变材料，相变材料发生相变，把热能蓄储在相变材料中，真空集热管的出口端有隔热塞，把相变材料和换热水管封装在真空集热管中。 

优选的换热水管为铜管波纹管或铝管波纹管，换热水管及其翅片浸没与相变材料中，每支真空集热管的开口端均有隔热塞，穿过一组真空接管的换热水管是一条管子弯曲而成，穿过隔热塞与阳台栏杆上联箱外的冷水进水管和用热水管相连。阳台栏杆上联箱里有保温绝热层，对露出真空集热管的换热水管部分进行保温。 

优选的保温材料为聚氨酯保温材料或保温石棉。 

优选的相变材料为掺杂纳米铝石蜡相变材料，以液态形式灌装于真空集热管中，换热水管浸没在相变材料中，相变材料相变温度在55-95℃。 

本实用新型的有益效果： 

1、采用了太阳能聚光和相变蓄热技术相结合，提高了真空集热管的太阳能辐照能量，提高了相变材料的相变温度，扩大了相变材料的选择性，提高了太阳能的利用率。

2、采用相变蓄热技术，使太阳能蓄热装置不在需要蓄水箱进行蓄水加热，降低了设备成本，同时安全卫生，即开即用，方便快捷。 

由于采用了上述技术方案，从而使本实用新型解决了传统太阳能热水器，太阳能利用率低，水温低，安装不便，水箱长期蓄水不卫生，容易破裂漏水等问题，突破了传统太阳能热水器应用的制约条件，实现了真正的太阳能与建筑物有机结合，利于太阳能光热的应用和推广，符合节能减排的发展战略目标。 

附图说明

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1本实用新型阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置结构示意图： 

1、太阳能聚光器，2、真空集热管，3、聚光器加强筋，4、阳台栏杆上联箱，5、下联箱，6、玻璃盖板，7、边框，8、相变材料，9、换热水管，10、冷水进水管，11、供热水管，12、电磁辅助加热器，13、保温绝热层。

具体实施方式

参见附图1，结合附图对本实用新型进行进一步说明：阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置包括太阳能聚光器1，真空集热管2，聚光器加强筋3，阳台栏杆上联箱4，下联箱5，玻璃盖板6，边框7，相变材料8，换热水管9，冷水进水管10，供热水管11，电磁辅助加热器12，保温绝热层13。实施时太阳能聚光器1的背面固定聚光器加强筋3，聚光器加强筋3竖直根植于阳台地板上，太阳能聚光器1的聚光焦带上放置有真空集热管2，真空集热管2的开口端与阳台栏杆上联箱4相连，真空集热管2的盲端固定于下联箱5中，真空集热管2内部填装相变材料8和换热水管9，换热水管9是弯曲的U形管，浸没在箱变材料8中，换热水管9的出水端和进水端均放置于阳台栏杆上联箱4中，分别于与冷水进水管10和供热水管11相连，并有保温绝热层13保温，太阳能聚光器1聚光面的四周有边框7，玻璃盖板6镶嵌于边框7中，以保护聚光器内的真空集热管2，供热水管11的出口段安置有电磁辅助加热器12，当阴雨天气，太阳能辐射较低时，相变材料8蓄热不能满足供热需要时，启动电磁辅助加热器12对供热水管11内的水进行加热，以满足供热需要。 

优选的太阳能聚光器1是铝质抛物面聚光器，聚光器的聚光面经电解并镀上一层银镜膜，聚光器开口面的宽度为70-330mm。 

优选的太阳能聚光器1是双层的，外层是一抛物面铝壳，聚光层是一抛物面玻璃银镜膜，玻璃银镜镶嵌在铝壳中，聚光器开口面的宽度为70-330mm。 

优选的太阳能聚光器1的上端嵌入于阳台栏杆上联箱4中，下端嵌入于下联箱5中，聚光器的加强筋3为C型槽钢。 

优选的真空集热管2是双层高透光镀膜真空玻璃管，真空管为一端封闭的盲管，两层玻璃之间为真空层，真空层的真空度≦10^-3Pa，内玻璃管的内壁镀一层高吸热膜，高效吸收太阳的辐射能量，真空集热管2封闭端的内管端固定有金属片和吸气带或吸气片，以吸收真空层因高温而释放的气体。真空集热管2内部放置相变材料8，太阳辐照时真空集热管2的吸热膜吸收大量的热，同时把热量传递到相变材料8，相变材料8发生相变，把热能蓄储在相变材料8中，真空集热管2的出口端有隔热塞，把相变材料8和换热水管9封装在真空集热管2中。 

优选的换热水管9为铜管波纹管或铝管波纹管，换热水管94浸没与相变材料8中，每支真空集热管2的开口端均有隔热塞，穿过一组真空接管2的换热水管9是一条管子弯曲而成，穿过隔热塞与阳台栏杆上联箱4外的冷水进水管10和用热水管11相连。阳台栏杆上联箱4里有保温绝热层13，对露出真空集热管2的换热水管9部分进行保温。 

优选的保温绝热层13的保温材料为聚氨酯保温材料或保温石棉。 

优选的相变材料8为掺杂纳米铝石蜡相变材料，以液态形式灌装于真空集热管2中，换热水管9浸没在相变材料8中，相变材料8相变温度在55-95℃。 

上述实施例只是说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让本领域的普通技术人员能够了解本实用新型的特点并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所进行的等效变化或修饰，均应涵盖在本实用新型的保护范围。 

Claims (8)

1.阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，包括：太阳能聚光器，真空集热管，聚光器加强筋，阳台栏杆上联箱，下联箱，玻璃盖板，边框，相变材料，换热水管，冷水进水管，供热水管，电磁辅助加热器，保温绝热层；其特征在于太阳能聚光器的背面固定聚光器加强筋，聚光器加强筋竖直根植于阳台地板上，太阳能聚光器的聚光焦带上放置有真空集热管，真空集热管的开口端与阳台栏杆上联箱相连，真空集热管的盲端固定于下联箱中，真空集热管内部填装相变材料和换热水管，换热水管是弯曲的U形管，浸没在箱变材料中。

2.根据权利要求1所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的换热水管的出水端和进水端均放置于阳台栏杆上联箱中，分别与冷水进水管和供热水管相连，并有保温绝热层保温。

3.根据权利要求1所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的太阳能聚光器聚光面的四周有边框，玻璃盖板镶嵌于边框中，以保护聚光器内的真空集热管。

4.根据权利要求1所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的供热水管的出口段安置有电磁辅助加热器，当阴雨天气，太阳能辐射较低时，相变材料蓄热不能满足供热需要时，启动电磁辅助加热器对供热水管内的水进行加热，以满足供热需要。

5.根据权利要求1所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的太阳能聚光器是铝质抛物面聚光器，聚光器的聚光面经电解并镀上一层银镜膜，聚光器开口面的宽度为70-330mm。

6.根据权利要求1所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的太阳能聚光器是双层的，外层是一抛物面铝壳，聚光层是一抛物面玻璃银镜，玻璃银镜镶嵌在铝壳中，聚光器开口面的宽度为70-330mm。

7.根据权利要求1或2所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的换热水管为铜管波纹管或铝管波纹管，换热水管及其翅片浸没与相变材料中，每支真空集热管的开口端均有隔热塞，穿过一组真空接管的换热水管是一条管子弯曲而成，穿过隔热塞与阳台栏杆上联箱外的冷水进水管和用热水管相连，阳台栏杆上联箱里有保温绝热层，对露出真空集热管的换热水管部分进行保温。

8.根据权利要求1所述的阳台一体化嵌入式聚光相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的相变材料为掺杂纳米铝石蜡相变材料，以液态形式灌装于真空集热管中，换热水管浸没在相变材料中，相变材料相变温度在55-95℃。