专利名称：相变蓄热太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能热水器，具体地说，是一种以相变材料为蓄热介质的太阳 能热水器。
背景技术：
现有的太阳能热水器是以水作为蓄热介质，其是利用水温的升高(显热)来蓄热 的，因而蓄热能力很低；而且随着水温的升高，其散失的热量也较多。因此，利用相变材料作为太阳能热水器的蓄热介质，可以大大提高热水器的蓄热 能力。虽然一些专利也已考虑到利用相变材料作为太阳能热水器的蓄热介质，但是他们忽 略了一点，就是这些相变材料的导热性能和流动性能都很差，不能很好地将太阳能转变的 热能传给相变材料的问题。例如，仅仅将太阳能集热器获得的热量传到蓄热箱的底部，尽管 通过翅片，也很难将热量传到蓄热箱的上部。
发明内容本实用新型要解决的是现有的相变蓄热太阳能热水器相变材料的导热性能和流 动性能都很差，不能很好地将太阳能转变的热能传给相变材料的问题。本实用新型所述的相变蓄热太阳能热水器，包括蓄热箱和太阳能集热器；蓄热箱 的内胆与外壳之间有保温层，蓄热箱上还设置有进水口和出水口。在蓄热箱内装有相变材 料；翅片管换热器设置在蓄热箱内，翅片管换热器充满整个蓄热箱，翅片管换热器中设置 有冷凝管和换热水管，在翅片管换热器中冷凝管和换热水管间隔排列；蓄热箱上还设置有 与冷凝管相连的接口——汽管接口和液管接口，换热水管的两端分别与进水口和出水口相 连，此外还设置有一个相变材料充注口。所述翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，相变材料 除在蓄热箱顶部留有少许膨胀空间外，充满整个翅片管换热器的翅片之间。集热器的热管 蒸发端与蓄热箱的冷凝管之间通过一根汽管和一根液管相联接，汽管和液管外设置有保温 套；集热器的一个接口通过一个角阀与液管相联。角阀除具备与液管相联接的功能外，还具 备充注工质后自动关闭的功能。充注的工质可以是水、酒精、丙酮。采用翅片管换热器，翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，在翅片管换热器中冷凝 管和换热水管间隔排列等措施，就是为了让相变材料与翅片管换热器充分接触，充分换热。 解决现有的相变蓄热太阳能热水器相变材料的导热性能和流动性能都很差，不能很好地将 太阳能转变的热能传给相变材料的问题。其工作过程蓄热箱内的蓄热介质即相变材料在常温下为固态，当晴天时，太阳能 集热器吸收太阳能并将太阳能转换为热能，并传递给集热器的热管蒸发端内充注的工质， 使得工质汽化。蒸发端的工质汽化后，由汽管进入蓄热箱内的冷凝管，冷凝后的液态工质由 液管流回蒸发端。工质在冷凝管内冷凝的同时放出大量的热量，通过翅片管换热器传给翅 片间的相变材料，使得相变材料的温度逐渐升高。当相变材料温度升至相变温度时，开始由 固态到液态的相变过程。开始相变时，部分相变材料变为液态，随着太阳能的转换，相变材料吸收的热量逐渐增多，由固态变为液态的相变材料越来越多，直至全部变为液态。此后， 液态的相变材料可以以温度升高的方式继续蓄热。当用水时，冷水从进水口流入换热水管， 在换热水管内逐渐吸收相变材料存储的热量，温度升高成为热水再从出水口流出。液态的 相变材料将热量传递给换热管中的水，温度会逐渐下降。当其温度降至由液态到固态的相 变温度时，少量的相变材料会由液态变为固态。随着用水量的不断增加，相变材料中的固态 部分逐渐增多，直至全部变为固态。此后，固态的相变材料仍然可以以温度下降的方式继续 放出热量，加热换热管中的冷水。作为对本实用新型的改进，所述相变材料的相变温度为45°C -85°C。对于上面所述的任一种相变蓄热太阳能热水器，所述太阳能集热器可以为平板集 热器或全玻璃真空管集热器。对于上面所述的任一种相变蓄热太阳能热水器，它还可包括设置在蓄热箱内的电 加热器，电加热器插入翅片管换热器中，以便在阴雨天时可以启用电加热器来进行加热。本实用新型的有益效果1、由于采用相变材料为蓄热介质，其蓄热能力是同样体 积大小(指的是蓄热箱容积相同)的普通太阳能热水器的几倍或者更高。在晴天时，可以 存储更多的热量以备阴雨天使用。2、可以大大缩小蓄热箱的体积。3、采用分体结构，可以 与建筑物完美地结合。4、蓄热箱不承压，便于制造，成本低。5、热水仍然以承压方式出水， 洗浴舒适。
图1是实施例1的结构示意图；图2是实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。实施例1 相变蓄热平板太阳能热水器。图1中所示的相变蓄热平板太阳能热水器，包括蓄热箱1、和太阳能集热器16 ；蓄 热箱1的内胆4与外壳6之间有保温层5，蓄热箱上还设置有进水口 10和出水口 7。在蓄 热箱内装有相变材料3 ；翅片管换热器12设置在蓄热箱1内，翅片管换热器12中设置有冷 凝管11和换热水管8，在翅片管换热器12中冷凝管11和换热水管8间隔排列；蓄热箱1上 还设置与冷凝管相连的接口——汽管接口和液管接口 9，换热水管8的两端分别与进水口 10和出水口 7相连，此外还设置有一个相变材料充注口 2。所述翅片管换热器12几乎充满 整个蓄热箱1，相变材料3除在蓄热箱顶部留有少许膨胀空间外，充满整个翅片管换热器12 的翅片之间。平板集热器20中的蒸发端17与蓄热箱的冷凝管11之间通过一根汽管16和 一根液管15相联接，汽管16和液管15外设置有保温套；平板集热器20下端通过一个角阀 19与液管相联，角阀19用于抽真空和充注工质。当晴天时，太阳能集热器20中的集热翅片 18吸收太阳能并将太阳能转换为热能，传递给集热器蒸发端17内充注的工质，使得工质汽 化，由汽管16进入蓄热箱内的冷凝管11，冷凝后的液态工质由液管15流回蒸发端17。工 质在冷凝管11内冷凝的同时放出大量的热量，通过翅片管换热器12传给翅片间的相变材 料3，使得相变材料3的温度逐渐升高，开始由固态到液态，直至全部变为液态。此后，液态的相变材料可以以温度升高的方式继续蓄热。当用水时，冷水从进水口流入换热水管，在 换热水管内逐渐吸收相变材料存储的热量，温度升高成为热水再从出水口流出。液态的相 变材料将热量传递给换热管中的水，温度会逐渐下降，直至全部变为固态。在蓄热箱1内还 设置有电加热器13，电加热器13插入翅片管换热器12中，以便在阴雨天时可以启用电加热 器来进行加热。实施例2 相变蓄热真空管太阳能热水器。其工作过程同实施例1，不同之处是真空管太阳能集热器22由全玻璃真空集热管 21和联箱23构成，真空管集热器22的联箱23内有带翅片的金属管(热管的蒸发端17)， 蒸发端17的两端分别与汽管16和液管15相联接，汽管16和液管15外设置有保温套；集 热器22的一个接口通过一个角阀19与液管相联。当晴天时，真空管集热器22中的真空集 热管21吸收太阳能并将太阳能转换为热能，加热真空集热管21内的水，并将热量传递给联 箱23内的蒸发端17内充注的工质，使得工质汽化，由汽管16进入蓄热箱内的冷凝管11，冷 凝后的液态工质由液管15流回蒸发端17。
权利要求1.相变蓄热太阳能热水器，包括蓄热箱和太阳能集热器；蓄热箱的内胆与外壳之间有 保温层，蓄热箱上还设置有进水口和出水口 ；其特征在于在蓄热箱内装有相变材料；翅片 管换热器设置在蓄热箱内，翅片管换热器中设置有冷凝管和换热水管，在翅片管换热器中 冷凝管和换热水管间隔排列；蓄热箱上还设置有与冷凝管相连的接口一汽管接口和液管 接口，换热水管的两端分别与进水口和出水口相连，此外还设置有一个相变材料充注口。
2.根据权利要求1所述的相变蓄热太阳能热水器，其特征在于所述翅片管换热器充 满整个蓄热箱，相变材料在蓄热箱顶部留有膨胀空间，并充满整个翅片管换热器的翅片之 间。
3.根据权利要求1或2所述的相变蓄热太阳能热水器，其特征在于所述太阳能集热 器为平板集热器，平板集热器的热管蒸发端与蓄热箱的冷凝管之间通过一根汽管和一根液 管相联接，汽管和液管外设置有保温套；平板集热器下端接口通过一个角阀与液管相联。
4.根据权利要求1或2所述的相变蓄热太阳能热水器，其特征在于所述太阳能集热 器为真空管集热器；真空管集热器的联箱内设置有带翅片的热管蒸发端；集热器的热管蒸 发端与蓄热箱的冷凝管之间通过一根汽管和一根液管相联接，汽管和液管外设置有保温 套；集热器的一个接口通过一个角阀与液管相联。
5.根据权利要求1或2所述的相变蓄热太阳能热水器，其特征在于所述相变材料的 相变温度为45°C -85°C。
6.根据权利要求1或2所述的相变蓄热太阳能热水器，其特征在于它还包括设置在 蓄热箱内的电加热器，电加热器插入翅片管换热器中。
7.根据权利要求1或2所述的相变蓄热太阳能热水器，其特征在于集热器内充注的 工质可以是水、酒精、丙酮。
专利摘要本实用新型是以相变材料为蓄热介质的太阳能热水器，解决的是现有的相变蓄热太阳能热水器相变材料的导热性能和流动性能都很差，不能很好地将太阳能转变的热能传给相变材料的问题。包括蓄热箱和太阳能集热器；蓄热箱内装有相变材料和翅片管换热器，翅片管换热器几乎充满整个蓄热箱，集热器与蓄热箱的冷凝管之间通过一根汽管和一根液管相联接。本实用新型由于采用相变材料为蓄热介质，其蓄热能力是普通太阳能热水器的几倍或者更高，可以存储更多的热量以备阴雨天使用。另外，可以大大缩小其蓄热箱的体积，采用分体结构，可以与建筑物完美地结合；而且蓄热箱不承压，便于制造，成本低，而热水仍然以承压方式出水。
文档编号F24J2/34GK201875960SQ201020509520
公开日2011年6月22日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者黄奎林, 黄永伟 申请人:江苏省华扬太阳能有限公司