CN203771747U - 阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置 - Google Patents

Abstract

阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置，包括：真空集热管，集热管支撑槽，阳台栏杆上联箱，下联箱，相变材料，波纹换热水管，冷水进水管，供热水管，电磁辅助加热器，保温绝热层。集热管支撑槽竖直根植固定于阳台地面上，上端与阳台栏杆上联箱相连，真空集热管镶嵌固定于集热管支撑槽中，真空集热管的开口端与阳台栏杆上联箱密封相连，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波纹换热水管，波纹换热水管是弯曲的U形管，并浸没在相变材料中。

Description

阳台一体化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。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。 

实用新型内容

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：阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置包括：真空集热管，集热管支撑槽，阳台栏杆上联箱，下联箱，相变材料，波纹换热水管，冷水进水管，供热水管，电磁辅助加热器，保温绝热层，集热管支撑槽竖直根植固定于阳台地面上，上端与阳台栏杆上联箱相连，真空集热管镶嵌固定于集热管支撑槽中，真空集热管的开口端与阳台栏杆上联箱密封相连，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波纹换热水管，波纹换热水管是弯曲的U形管，并浸没在箱变材料中。波纹换热水管的出水端和进水端均放置于阳台栏杆上联箱中，并有保温绝热层保温，分别于与冷水进水管和供热水管相连，供热水管上设置有电磁辅助加热器，构成整个太阳能热水装置系统。 

本实用新型热水循环过程，太阳能辐射光线照射在在真空集热管上，加热真空集热管内的相变材料，使相变材料蓄热发生相变，由于真空管的绝热保温作用，其热量一直储存在箱变材料中，用水时打开冷水进水管，水流经波纹换热水管与相变材料进行换热，并进行逐级换热，冷水被逐步加热，热水及时的由供热水管流出，当相变材料存储的热能加热的水温度低于设定值时，自动启动供热水管安置的电磁辅助加热器，以保证供热系统的稳定性。 

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，把相变材料和波纹换热水管的换热部分封装在真空集热管中。 

优选的波纹换热水管为带翅片的铜管或铝管，波纹换热水管是弯曲的U管安置于真空集热管中，在真空集热管中的部分为圆管或扁平管，大于一支真空集热管内的波纹换热水管是由一条波纹管线折弯而成。 

优选的保温绝热层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，波纹换热水管浸没在相变材料中，相变材料相变温度在65-200℃。 

本实用新型的有益效果： 

1、采用了太阳能集热器与阳台一体化设计，本装置不仅具有阳台栏杆功能还具备供热功能，使太阳能光热应用与建筑完美结合，实现了太阳能与建筑一体化的实际应用，降低了太阳能光热应用成本。

2、充分利用阳台竖立面，并且成为阳台构筑物的一部分，安装维护方，用热管线距离短，提高了热能利用效率，降低了使用成本。 

3、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相变蓄热无水箱太阳能热水装置结构示意图： 

1、真空集热管，2、集热管支撑槽，3、阳台栏杆上联箱，4、下联箱，5、相变材料，6、波纹换热水管，7、冷水进水管，8、供热水管，9、电磁辅助加热器，10、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作进一步说明，阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置包括真空集热管1，集热管支撑槽2，阳台栏杆上联箱3，下联箱4，相变材料5，波纹换热水管6，冷水进水管7，供热水管8，电磁辅助加热器9，保温绝热层10。集热管支撑2槽竖直根植固定于阳台地面上，上端与阳台栏杆上联箱3相连，真空集热管1镶嵌固定于集热管支撑槽2中，真空集热管1的开口端与阳台栏杆上联箱3密封相连，真空集热管1的盲端固定于下联箱4中，真空集热管1内部填装相变材料5和波纹换热水管6，波纹换热水管6是弯曲的U形管，并浸没在箱变材料5中，波纹换热水管6的出水端和进水端均放置于阳台栏杆上联箱3中，并有保温绝热层10保温，出口端分别于与冷水进水管7和供热水管8相连，供热水管8上设置有电磁辅助加热器9，构成整个太阳能热水装置系统。 

优选的真空集热管1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1内部放置相变材料5，太阳辐照时真空集热管1的吸热膜吸收大量的热，同时把热量传递到相变材料5，相变材料5发生相变，把热能蓄储在相变材料5中，真空集热管1的出口端有隔热塞，把相变材料5和波纹换热水管1换热部分封装在真空集热管1中。 

优选的波纹换热水管6为带翅片的铜管或铝管，波纹换热水管6是弯曲的U管安置于真空集热管1中，在真空集热管1中的部分为圆管或扁平管，大于一支真空集热管1内的波纹换热水管6是由一条波纹管线折弯而成。 

优选的保温绝热层10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5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，波纹换热水管6浸没在相变材料5中，相变材料5相变温度在65-200℃。 

本实用新型实施时的热水循环过程，太阳能辐射光线照射在在真空集热管1上，加热真空集热管1内的相变材料，使相变材料5蓄热发生相变，由于真空管的绝热保温作用，其热量一直储存在箱变材料5中，用水时打开冷水进水管6，水流经波纹换热水管4与相变材料5进行换热，并进行逐级换热，冷水被逐步加热，热水及时的由供热水管7流出，当相变材料5存储的热能加热的水温度低于设定值时，自动启动供热水管7安置的电磁辅助加热器10，以保证供热系统的稳定性。 

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 (4)

1.阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置，包括：真空集热管，集热管支撑槽，阳台栏杆上联箱，下联箱，相变材料，波纹换热水管，冷水进水管，供热水管，电磁辅助加热器，保温绝热层；其特征在于集热管支撑槽竖直根植固定于阳台地面上，上端与阳台栏杆上联箱相连，真空集热管镶嵌固定于集热管支撑槽中，真空集热管的开口端与阳台栏杆上联箱密封相连，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波纹换热水管，波纹换热水管是弯曲的U形管，并浸没在相变材料中。

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

3.根据权利要求1所述的阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的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，把相变材料和波纹换热水管的换热部分封装在真空集热管中。

4.根据权利要求1所述的阳台一体化相变蓄热无水箱太阳能热水装置，其特征在于所述的波纹换热水管为带翅片的铜管或铝管，波纹换热水管是弯曲的U管安置于真空集热管中，在真空集热管中的部分为圆管或扁平管，大于一支真空集热管内的波纹换热水管是由一条波纹管线折弯而成。