專利名稱：太陽能速熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能熱水器。
背景技術(shù)：
太陽能熱水器一般包括有分體承壓式太陽能熱水器、一體非承壓式太陽能熱水器 和一體承壓式太陽能熱水器。一般的分體承壓式太陽能熱水器由三大模塊組成集熱器、包 括循環(huán)泵在內(nèi)的太陽能工作站和承壓水箱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；一體非承壓式的太陽能熱水 器不但有個(gè)龐大的筒型水箱，還因?yàn)檎婵占療峁苁秦Q立排列的，所以必須和太陽保持一定 的傾斜角，才能得熱率高，所以需要傾角支架，水箱、集熱管中的水也不能用盡、剩余積水在 溫暖環(huán)境下長期滋生細(xì)菌，非但不能飲用連洗澡都可能危害皮膚，空曬上水會(huì)炸玻璃真空 管，空曬容易老化聚氨酯保溫層，有些廠家做的保溫層質(zhì)量偽劣效果差，冬天晚上熱水就涼 了，很多太陽能熱水器冬天就不能使用了，控制儀表的水位傳感器一般一、二年就因結(jié)水垢 而失靈，輸水管路長，冬天易凍裂，剛出水時(shí)需要放掉近一臉盆冷水，浪費(fèi)水資源，安裝也有 較多限制，體積龐大，風(fēng)阻大、不能抗強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，放在面積有限、產(chǎn)權(quán)不明的房屋頂部，容易引 起民間糾紛，組件多，安裝麻煩，也不易做成建筑一體化，使用壽命短，不美觀，所以有些高 檔住宅小區(qū)還加以限制，我國大量充斥的是這種廉價(jià)太陽能熱水器幾乎都成擺設(shè)；一體承 壓式太陽能熱水器體積也比較龐大；所以現(xiàn)在幾乎所有的太陽能熱水器都不能做到很好的 建筑一體化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、體積龐大，組件多安裝麻煩，能效比差是普遍問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能有效解決上述問題的一體化太陽能速熱 水器，采用相變材料，使用儲(chǔ)熱箱替代傳統(tǒng)的熱水箱，體積更小，重量更輕，能效比更高，使 用時(shí)通過熱交換加熱用水、即開即用，無需控制儀表，泄壓閥、膨脹罐，集熱管不受太陽光角 度限制，無需傾斜支架；一體化薄型整體結(jié)構(gòu)，可壁掛、內(nèi)嵌在朝南的墻體或屋頂，與建筑一 體化，適用范圍廣，更美觀。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種太陽能速熱水器，包括有殼體、保溫層、集熱器和熱交換水管，所述殼體內(nèi)設(shè) 有儲(chǔ)熱箱，所述儲(chǔ)熱箱包括有箱體，所述箱體內(nèi)填充有第一相變材料，所述的相變材料內(nèi)埋 設(shè)所述的熱交換水管；所述集熱器由多個(gè)并排布置的玻璃真空集熱管組成，所述玻璃真空 集熱管內(nèi)填充有第二相變材料，所述的儲(chǔ)熱箱上設(shè)有連接所述玻璃真空集熱管的接口，所 述玻璃真空集熱管的一端封閉，另一端敞口，所述玻璃真空集熱管的敞口端連接儲(chǔ)熱箱的 接口，所述儲(chǔ)熱箱中的第一相變材料與玻璃真空集熱管內(nèi)相鄰端的第二相變材料直接連接 進(jìn)行熱傳遞；所述熱交換水管的一端為進(jìn)水端，一端為出水端。相變材料是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛能的物質(zhì)。目前對國內(nèi)外相變材 料(phase change materials, PCM)儲(chǔ)熱性能的研究越來越多，相變材料有獨(dú)特的潛熱性 能它在其物相變化過程中，可以從環(huán)境吸收熱(冷)量或向環(huán)境放出熱(冷)量從而達(dá)到熱量儲(chǔ)存和釋放的目的。從現(xiàn)在應(yīng)用普遍程度來看，相變材料主要使用的是固液相變材料 和固固相變材料。把載體基質(zhì)做成微膠囊、多孔泡沫塑料或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再把相變材料灌 注于其中，這樣微觀上仍是發(fā)生固-液相變，進(jìn)行儲(chǔ)能控溫。但從蓄能材料的整個(gè)宏觀特性 上來看仍然保持其固體形狀。所述儲(chǔ)熱箱呈平板式回形框架結(jié)構(gòu)，所述的第一相變材料填充在回形管路中，所 述集熱器布置在所述儲(chǔ)熱箱回形框架內(nèi)，所述接口布置在回形框架內(nèi)壁的一側(cè)，回形框架 內(nèi)壁對應(yīng)另一側(cè)安裝有支撐玻璃真空集熱管的管托。所述熱交換水管為紫銅盤管。所述第一、第二相變材料是固-固相變材料。所述的儲(chǔ)熱箱由鋁合金型材構(gòu)成。所述的第一、第二相變材料為納米多孔石墨基相變儲(chǔ)能復(fù)合材料。所述的第一、第二相變材料為膨脹陶瓷微粒基相變復(fù)合材料。所述保溫層安裝在殼體內(nèi)，布置在儲(chǔ)熱箱的外側(cè)，殼體、保溫層與儲(chǔ)熱箱形狀匹 配。所述儲(chǔ)熱箱呈普通的長方體結(jié)構(gòu)，玻璃真空集熱管布置在儲(chǔ)熱箱的側(cè)面。所述儲(chǔ)熱箱呈圓筒結(jié)構(gòu)，玻璃真空集熱管布置在儲(chǔ)熱箱的側(cè)面。本發(fā)明的工作原理是經(jīng)過太陽光照射的集熱器，通過導(dǎo)熱良好的相變材料，把熱 量傳遞到儲(chǔ)熱箱中的相變材料中并保存起來，使用時(shí)才進(jìn)行熱交換。使用時(shí)，打開水龍頭， 冷水流經(jīng)儲(chǔ)熱箱中的熱交換水管，熱交換水管內(nèi)的水獲得熱量升高溫度，到達(dá)出口處時(shí)，水 已到達(dá)理想的使用溫度，達(dá)到了即開即用即熱的目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、采用熱交換結(jié)構(gòu)，集熱器中不走水，采用高儲(chǔ)熱性能和導(dǎo)熱 性能的相變材料，使用時(shí)才通過置換儲(chǔ)熱箱中相變材料的熱量出來加熱用水，可以通過選 擇相變材料的相變溫度點(diǎn)來選擇合適的相變材料，比如說60攝氏度，這樣儲(chǔ)熱材料熱輻射 少，熱量損失少，保溫要求不高，可以比傳統(tǒng)太陽能熱水器的保溫層??；2、由于相變材料能 存儲(chǔ)大量的熱能，相同質(zhì)量的相變材料能比水存儲(chǔ)多一倍以上的熱能，因此體積可以做的 更小；3、由于相變材料能存儲(chǔ)大量的熱能，而溫度卻并沒多大的升高，因此空曬也不至于導(dǎo) 致溫度升高到破壞保溫層，而傳統(tǒng)太陽能熱水器空曬會(huì)引起超高溫，暴曬會(huì)引起高溫水蒸 汽來老化損壞聚氨酯保溫層，降低使用壽命；4、實(shí)際上對本發(fā)明而言空曬也是種使用形式， 就像對蓄電池充電一樣，給儲(chǔ)熱箱充熱能，使用時(shí)再接水管也沒問題，是軍事、野外作業(yè)的 一種移動(dòng)應(yīng)用形式；5、采用一體薄型板式整體結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕，方便運(yùn)輸、安裝快捷， 可內(nèi)嵌在朝南的墻體內(nèi)或放置屋頂上，產(chǎn)品與建筑一體化，適用范圍廣，更美觀；6、除熱交 換水管外不需要承壓，耐低溫寒凍，而且輸水管路短，有效避免了管路凍裂的問題；7、所述 儲(chǔ)熱箱只要密閉、承壓力不強(qiáng)，采用鋁合金型材，不需焊接設(shè)備，加工簡單，制造高效；8、所 述系統(tǒng)用水時(shí)即開即熱，基本恒溫，不需要電腦控制系統(tǒng)、泄壓閥、膨脹罐，結(jié)構(gòu)簡單可靠。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)示意圖。(五)具體實(shí)施例實(shí)施例一參照附圖1，一種太陽能速熱水器，包括有殼體6、保溫材料5組成的保溫層、集熱 器和熱交換水管4，所述熱交換水管為紫銅盤管，為了提高熱交換效率，熱交換水管可以套 裝肋片。所述殼體內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)熱箱2，所述儲(chǔ)熱箱包括有箱體21，所述箱體內(nèi)填充有第一相變 材料3，所述的相變材料內(nèi)埋設(shè)所述的熱交換水管；所述集熱器由多個(gè)并排布置的玻璃真 空集熱管1組成，所述玻璃真空集熱管內(nèi)填充有第二相變材料8，所述的儲(chǔ)熱箱上設(shè)有連接 所述玻璃真空集熱管的接口，所述玻璃真空集熱管的一端封閉，另一端敞口，接口與儲(chǔ)熱箱 一體成型，所述玻璃真空集熱管的敞口端插入儲(chǔ)熱箱的接口，儲(chǔ)熱箱在接口處設(shè)有0型硅 橡膠圈，套住玻璃真空集熱管，起固定、密封作用，所述儲(chǔ)熱箱中的第一相變材料與玻璃真 空集熱管內(nèi)相鄰端的第二相變材料直接連接進(jìn)行熱傳遞；所述熱交換水管的一端為進(jìn)水端 41，一端為出水端42。所述儲(chǔ)熱箱由鋁合金型材構(gòu)成，呈回形框架結(jié)構(gòu)，所述的第一相變材料填充在回 形管路中，所述集熱器布置在所述儲(chǔ)熱箱回形框架內(nèi)，所述接口布置在回形框架內(nèi)壁的一 側(cè)，回形框架內(nèi)壁對應(yīng)另一側(cè)安裝有支撐玻璃真空集熱管的管托7。所述的第一、第二相變材料為納米多孔石墨基相變儲(chǔ)能復(fù)合材料，屬于固-固相 變材料。所述保溫層安裝在殼體內(nèi)，布置在儲(chǔ)熱箱的外側(cè)，殼體、保溫層與儲(chǔ)熱箱形狀匹 配，所述殼體由鋁合金型材或其它金屬材料構(gòu)成，所述儲(chǔ)熱箱為板式結(jié)構(gòu)，保溫層同時(shí)起到 保溫和作為內(nèi)部的支撐作用。所述殼體由玻璃纖維復(fù)合樹脂板構(gòu)成，所述殼體的4個(gè)角設(shè) 有固定結(jié)構(gòu)，可以通過膨脹螺栓和建筑物固定。玻璃真空集熱管內(nèi)管的外表面是特種材料涂層，可以有效吸收太陽輻射能。當(dāng)太 陽能光子撞擊膜層的時(shí)候，光能轉(zhuǎn)化為熱能，并傳導(dǎo)給玻璃真空集熱管內(nèi)的第二相變材料， 第二相變材料把熱能傳遞到儲(chǔ)熱箱中的第一相變材料并儲(chǔ)存起來，需要用水時(shí)，冷水流經(jīng) 儲(chǔ)熱箱中的管路被加熱成熱水后流出，由于相變材料具有恒溫特性，所以熱水幾乎也是恒 溫的。本發(fā)明所述的太陽能速熱水器為一體薄型整體板式，采用壁掛南墻、屋頂?shù)陌惭b 結(jié)構(gòu)，太陽能速熱水器的四個(gè)角上有緊固螺母，可通過膨脹螺栓固定在墻體或屋頂，由于結(jié) 構(gòu)一體，運(yùn)輸安裝簡單，使用中幾乎是免維護(hù)的。實(shí)施例二 所述的第一、第二相變材料為膨脹陶瓷微?；嘧儚?fù)合材料，屬于 固-固相變材料，其他同實(shí)施例一。實(shí)施例三所述的第一相變材料為膨脹陶瓷微?；嘧儚?fù)合材料，第二相變材料 為納米多孔石墨基相變儲(chǔ)能復(fù)合材料，均屬于固-固相變材料，所述儲(chǔ)熱箱中的熱交換水 管是不銹鋼材質(zhì)的承壓水管，其他同實(shí)施例一。實(shí)施實(shí)例四參考附圖2，所述儲(chǔ)熱箱52為長方體，置于殼體51的保溫層55內(nèi)，熱交換水管M 置于儲(chǔ)熱箱中的相變材料53中，一端為進(jìn)水口 M1，一端為出水口 M2，玻璃真空集熱管51 安裝在儲(chǔ)熱箱的側(cè)面，另一頭由支架57和管托58支撐，玻璃真空集熱管55內(nèi)填充有相變 材料59，其他同實(shí)施例一。
實(shí)施實(shí)例五所述儲(chǔ)熱箱為圓筒狀，其它同實(shí)施實(shí)例四。
權(quán)利要求
1.一種太陽能速熱水器，包括有殼體、保溫層、集熱器和熱交換水管，其特征在于所 述殼體內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)熱箱，所述儲(chǔ)熱箱包括有箱體，所述箱體內(nèi)填充有第一相變材料，所述的相 變材料內(nèi)埋設(shè)所述的熱交換水管；所述集熱器由多個(gè)并排布置的玻璃真空集熱管組成，所 述玻璃真空集熱管內(nèi)填充有第二相變材料，所述的儲(chǔ)熱箱上設(shè)有連接所述玻璃真空集熱管 的接口，所述玻璃真空集熱管的一端封閉，另一端敞口，所述玻璃真空集熱管的敞口端連接 儲(chǔ)熱箱的接口，所述儲(chǔ)熱箱中的第一相變材料與玻璃真空集熱管內(nèi)相鄰端的第二相變材料 直接連接進(jìn)行熱傳遞；所述熱交換水管的一端為進(jìn)水端，一端為出水端。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述儲(chǔ)熱箱呈平板式回形框架 結(jié)構(gòu)，所述的第一相變材料填充在回形管路中，所述集熱器布置在所述儲(chǔ)熱箱回形框架內(nèi)， 所述接口布置在回形框架內(nèi)壁的一側(cè)，回形框架內(nèi)壁對應(yīng)另一側(cè)安裝有支撐玻璃真空集熱管的管托。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述熱交換水管為紫銅盤管。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述第一、第二相變材料是 固-固相變材料。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述的儲(chǔ)熱箱由鋁合金型材構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求4所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述的第一、第二相變材料為納 米多孔石墨基相變儲(chǔ)能復(fù)合材料。
7.如權(quán)利要求4所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述的第一、第二相變材料為膨 脹陶瓷微?；嘧儚?fù)合材料。
8.如權(quán)利要求4所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述保溫層安裝在殼體內(nèi)，布置 在儲(chǔ)熱箱的外側(cè)，殼體、保溫層與儲(chǔ)熱箱形狀匹配。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述儲(chǔ)熱箱呈普通的長方體結(jié) 構(gòu)，玻璃真空集熱管布置在儲(chǔ)熱箱的側(cè)面。
10.如權(quán)利要求1所述的太陽能速熱水器，其特征在于所述儲(chǔ)熱箱呈圓筒結(jié)構(gòu)，玻璃 真空集熱管布置在儲(chǔ)熱箱的側(cè)面。
全文摘要
一種太陽能速熱水器，包括有殼體、保溫層、集熱器和熱交換水管，所述殼體內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)熱箱，所述儲(chǔ)熱箱包括有箱體，所述箱體內(nèi)填充有第一相變材料，所述的相變材料內(nèi)埋設(shè)所述的熱交換水管；所述集熱器由玻璃真空集熱管組成，所述玻璃真空集熱管內(nèi)填充有第二相變材料，所述儲(chǔ)熱箱中的第一相變材料與玻璃真空集熱管內(nèi)的第二相變材料直接連接進(jìn)行熱傳遞。本發(fā)明集熱器中不走水，采用相變材料，使用時(shí)才通過置換儲(chǔ)熱箱中相變材料的熱量出來加熱用水，這樣儲(chǔ)熱材料熱輻射少，熱量損失少，保溫要求不高，可以比傳統(tǒng)太陽能熱水器的保溫層薄。
文檔編號(hào)F24J2/34GK102109227SQ201110056090
公開日2011年6月29日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者俞險(xiǎn)峰 申請人:俞險(xiǎn)峰