一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构的制作方法
【专利摘要】一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管主要由外管和内管等部分组成多层结构，然后在至少一层上设避让结构，或者是设计异型换热管。由于本实用新型采用多层换热管或异形换热管，因此预留了换热管冻胀的空间，即使换热管因结冰胀裂，相变储热材料不会直接与水接触，恢复用水时，预留空间作为水的通道泻出起到警示作用，完全避免了相变材料的泄露。
【专利说明】一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，属于太阳能光热【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着中国经济快速发展，人民生活水平不断提高，对能源的需求亦随之递增。目前能源消耗主要为煤、石油和天然气等化石燃料。由于我国石油储量有限，目前将近50%的原油依靠进口，煤依然是我国主要的燃料动力来源，燃煤引起的环境问题已成为我国可持续发展战略中必须认真对待的问题。太阳能是一种巨大的对环境无污染的能源，地球每秒获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。
[0003]我国是世界上太阳能最丰富的国家之一，我国太阳能辐照总量大于502万千焦平方米，年日照时数2200小时的地区约占我国国土面积2/3以上，特别是西部地区，年日照时间达3000小时以上。我国利用太阳能取得了举世瞩目的成绩，其中太阳能热水器行业发展尤为迅速，正成为一个新兴产业。
[0004]近几年来，太阳能热水器以每年递增20%至30%的速度增长。我国太阳能产业起步较晚，尚处于发展初期，与国外同行差距较大，目前太阳能的应用主要集中在低品质太阳能利用方面，国内使用的太阳能热水器主要有:闷晒式太阳热水器、平板太阳热水器、玻璃真空管太阳能热水器和热管玻璃真空管太阳能热水器等。近年来也有采用塑料-水管的低端太阳能集热器的。这些低端的、以真空玻璃板/管直接走水的太阳能热水器，其缺点是保温性能差，接口多易漏水，抵抗低温能力差，易碎易爆裂，体积大，重量重，热效率较低。
[0005]相变储能及技术能将能量以相变潜热的形式储藏于相变材料(Phase ChangeMaterials, PCMs)中，实现能量在不同时空之间的转换。利用相变材料的相变潜热实现能量的储存和利用，有助于提高能源利用效率和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。与显热储能技术相比，相变储能技术具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军事工程、蓄热建筑和极端环境服装等众多领域具有广阔的前景。
[0006]现有相变储热式太阳能热水器换热管外表面直接与相变储热材料接触，冬季连续阴天时换热管内的水存在结冰的可能，一旦换热管冻胀破裂，恢复用水时相变材料会直接与换热管内的水接触，通过用水系统泄露，造成环境污染。
实用新型内容
[0007]本实用新型目的是提供一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构。
[0008]为达到上述目的，本实用新型采用的第一种技术方案是:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管包括外管和内管，所述外管套设在内管上，且外管和内管之间具有空腔，所述空腔内插设有至少一个截面为弧形的管片。[0009]优选的技术方案为:所述管片为一个，所述管片的弧形为优弧。
[0010]为达到上述目的，本实用新型采用的第二种技术方案是:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管由内管和外管组成，所述外管套设在内管上，且所述外管和内管传热接触；所述外管的内表面设有至少一个凹槽。
[0011]优选的技术方案为:所述凹槽沿着所述外管的径向设置。
[0012]为达到上述目的，本实用新型采用的第三种技术方案是:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管由内管和外管组成，所述外管套设在内管上，且所述外管和内管传热接触；所述内管的外表面设有至少一个凹槽。
[0013]优选的技术方案为:所述凹槽沿着所述内管的径向设置。
[0014]为达到上述目的，本实用新型采用的第四种技术方案是:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管的管壁沿径向设有至少一个孔。
[0015]优选的技术方案为:所述孔的形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形或梯形。
[0016]上述技术方案中的有关内容解释如下:
[0017]本实用新型采用多层换热管或异形换热管，预留换热管冻胀的空间，即使换热管因结冰胀裂，相变储热材料不会直接与水接触，恢复用水时，预留空间作为水的通道泻出起到警示作用，完全避免了相变材料的泄露。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图1为本实用新型实施方式一示意图；
[0019]附图2为本实用新型实施方式二示意图；
[0020]附图3为本实用新型实施方式三示意图；
[0021 ] 附图4为本实用新型实施方式四示意图；
[0022]以上附图中，1、热池管体；2相变储热材料；3、外管、4、管片；5、内管；6、换热管。【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0024]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0025]实施例一:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构
[0026]现有相变储热太阳能热水器一般为无水箱结构，因此相变储热材料2直接放置在相变储热太阳能热水器内，其具体结构为:相变储热太阳能热水器内包含若干个吸热储热单元，该吸热储热单元的结构为外部为全玻璃真空集热管，集热管内部设有一个不锈钢的热池筒体1，该热池筒体I内注有相变储热材料2，相变储热材料2内埋设有换热管。当用户使用时，打开相变储热太阳能热水器，水从换热管流过以带走相变储热材料2所吸收的由太阳辐射能转化而来的热能。当冬天时，存在于换热管内的水会因结冰而胀坏换热管。现有相变储热太阳能热水器的换热管一般采用U形换热管。因此相变储热太阳能热水器换热管需要具有冻胀保护结构。
[0027]参见附图1所示，一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管包括外管3和内管5，所述外管3套设在内管5上，且外管3和内管5之间具有空腔，所述空腔内插设有一个截面为弧形的管片4。且该管片的弧形为优弧。优弧的目的是增加外管3和内管5之间的换热效率。即使内管5胀坏，由于有外管3的缓冲，也不会造成相变储热材料2进入换热管的结果。而且由于管片4为优弧，由于存在缺口，使得内管5具有膨胀空间，因此因内管5不会发生账坏的结果。多个管片4时，除了安装稍微复杂，其他的结果是相同的。
[0028]实施例二:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构
[0029]参见附图2所示，一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管由内管5和外管3组成，所述外管3套设在内管5上，且所述外管3和内管5传热接触；所述外管3的内表面设有一个凹槽。该凹槽即为容许内管5膨胀的空间。所述凹槽最好沿着所述外管3的径向设置，且贯穿整个外管3的长度方向。
[0030]实施例三:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构
[0031]参见附图3所示，一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管由内管5和外管3组成，所述外管3套设在内管5上，且所述外管3和内管5传热接触；所述内管5的外表面设有一个凹槽。该凹槽即为容许内管5膨胀的空间。所述凹槽最好沿着所述外管3的径向设置，且贯穿整个外管3的长度方向。
[0032]实施例四:一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构
[0033]参见附图4所示，一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，所述换热管6的管壁沿径向设有至少一个孔。该孔即为容许内管5膨胀的空间。所述孔最好沿着所述管壁的径向设置，且贯穿整个管壁的长度方向。所述孔的形状可以选择为圆形、椭圆形、矩形、三角形或梯形。
[0034]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述换热管包括外管和内管，所述外管套设在内管上，且外管和内管之间具有空腔，所述空腔内插设有至少一个截面为弧形的管片。
2.根据权利要求I所述的相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述管片为一个，所述管片的弧形为优弧。
3.一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述换热管由内管和外管组成，所述外管套设在内管上，且所述外管和内管传热接触；所述外管的内表面设有至少一个凹槽。
4.根据权利要求3所述的相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述凹槽沿着所述外管的径向设置。
5.一种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述换热管由内管和外管组成，所述外管套设在内管上，且所述外管和内管传热接触；所述内管的外表面设有至少一个凹槽。
6.根据权利要求5所述的相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述凹槽沿着所述内管的径向设置。
7.—种相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述换热管的管壁沿径向设有至少一个孔。
8.根据权利要求7所述的相变储热太阳能热水器换热管冻胀保护结构，其特征在于：所述孔的形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形或梯形。
【文档编号】F24J2/46GK203413854SQ201320368014
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】陈小龙, 冯英俊, 范建峰 申请人:江苏启能新能源材料有限公司