本實用新型涉及一種太陽能熱水用墻體嵌入式相變蓄能模塊，屬于天然能源利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前用于提供民用熱水或采暖的太陽能集熱器主要為真空管式集熱器和平板集熱器兩類。真空管式集熱器集熱效率相對較高，集熱溫度相對較高，熱損失相對較少，目前國內(nèi)外應(yīng)用極為廣泛。

太陽能集熱一般不能隨集隨用，通常需要蓄熱裝置。目前太陽能蓄熱裝置一般采用太陽能蓄熱水箱。由于水箱貯熱主要是依靠水的顯熱蓄熱，其單位蓄熱量小，因而導致太陽能熱水系統(tǒng)中的蓄熱水箱體積較大。同時，由于太陽能熱水與外界氣溫溫差較大，相同保溫條件下，其溫差越大，熱量散失越大。

利用相變材料進行蓄熱，蓄熱密度相對較高，蓄放熱過程中蓄熱材料溫度保持不變，利用高潛熱相變材料進行太陽能集熱蓄熱，可大大減小太陽能蓄熱箱的體積，提高供熱的穩(wěn)定性。

專利申請200920069574.9公開了“一種太陽能相變蓄熱熱水器”，其技術(shù)思路是將相變材料通過套管的方式置入真空管內(nèi)，以實現(xiàn)太陽能熱水器的無水箱化，其蓄熱材料與換熱介質(zhì)通過一層金屬管壁相隔，換熱通過金屬管壁進行；專利申請201310178000.6公開了一種蓄熱管與換熱管完全分離“蓄能型太陽能集熱器”，蓄熱管獨立生產(chǎn)，裝配簡單，更換時不影響水系統(tǒng)。然而，上述相變蓄熱熱水器或蓄能型太陽能集熱器的相變蓄能模塊與太陽能集熱管集成在一起，雖然經(jīng)過良好的保溫處理，但其熱量損失仍不可避免，在冬季外界溫度較低情況下，熱量損失尤其嚴重，這部分損失的熱量未能得到充分利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決目前的太陽能相變蓄熱熱水器熱量損失嚴重、熱穩(wěn)定性欠缺的問題，本實用新型提出了一種可實現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)與蓄熱系統(tǒng)的分體式安裝，其應(yīng)用有助于減少熱損失，實現(xiàn)太陽能的高效利用、并且不占空間的墻體嵌入式相變蓄能模塊。

本實用新型所述的太陽能熱水用墻體嵌入式相變蓄能模塊，其特征在于：包括用于太陽能熱水循環(huán)的第一腔體和用于填充相變材料的第二腔體，所述第一腔體圍在所述第二腔體外圍并與之固接，且所述的第一腔體與所述的第二腔體彼此不連通，且所述第一腔體圍在所述第二腔體的連通管兩側(cè)并與之固接，正好與第二腔體圍成一個長方體結(jié)構(gòu)；所述的第二腔體設(shè)有相變液入口和相變液出口，所述的相變液入口和所述的相變液出口配有相應(yīng)的密封件；所述的第二腔體內(nèi)部裝有蛇形水管，所述蛇形水管的作為進液口的第一端與外界冷水連通，作為出液口的第二端與外部用水設(shè)備連通；所述腔體設(shè)有總熱水出口和總冷水進口，所述總冷水進口通過三通閥分別與外界冷水管、冷熱水循環(huán)管路的熱水出口連通，所述的總熱水出口與冷熱水循環(huán)管路的冷水進口管路連通。

所述的第二腔體包括上腔、下腔以及至少一根連通管，所述的連通管沿腔體長邊方向的中軸線均勻排列；所述的上腔與所述的下腔水平布置；所述的連通管垂直布置，并每根連通管兩端分別與上腔、下腔連通。

所述的蛇形水管分為多個直管段以及多個彎管段，所述的直管段通過彎管段首尾順次相連，蛇形水管順次貫穿連通管，并從最外側(cè)的連通管上端穿出固定在腔體上，保證每根連通管內(nèi)至少有一個蛇形管的直管段。

所述相變材料為相變溫度為48～80℃的有機相變材料。

所述的上腔與所述的下腔對稱，并且所述的上腔以及所述的下腔縱剖面均為六邊形結(jié)構(gòu)，由寬70～100mm、高30～40mm矩形與上底30～50mm、下底70～100mm、高20～30mm梯形組合而成，所述的上腔以及所述的下腔的長度為490～1120mm；所述連通管的個數(shù)為8～12根，并且所述的連通管內(nèi)徑為50～80mm、壁厚為1.8～2.5mm、高度為540～1060mm；所述的蛇形進水管內(nèi)徑為8～12mm、壁厚為0.5～1mm、長度為18～40m。

根據(jù)本實用新型所述的一種太陽能熱水用墻體嵌入式相變蓄能模塊，其制備方法包括以下步驟：

1)將相變材料加熱到相變溫度以上至使其液化，獲得相變液；

2)將相變蓄能模塊的腔體的相變液出口密封，然后將相變液經(jīng)腔體剩余的相變液入口灌注于腔體中，灌注至相變液液面距離灌注口20～50mm為止；

3)靜置冷卻，待腔體內(nèi)的相變液冷卻固化后，再將密封件裝在相變液入口處進行密封；

根據(jù)本實用新型所述的一種太陽能熱水用墻體嵌入式相變蓄能模塊，其施工方法包括以下步驟：

(1)將墻體嵌入式太陽能相變蓄能模塊安裝進入外墻的預留位置，安裝后在模塊周圍均設(shè)置保溫緊密貼合的保溫材料，防止熱量散失。

(2)將蓄能模塊腔體總冷水進口的三通閥通向腔體與冷水管路的閥門連通，打開冷水管路閥門，將蓄能模塊腔體充滿冷水；

(3)將蓄能模塊腔體總冷水進口的三通閥門通向太陽能集熱器與冷水管路的閥門連通，打開冷水管路閥門，將太陽能集熱器充滿冷水；

(4)將蓄能模塊腔體總冷水進口的三通閥門通向太陽能集熱器和蓄能模塊腔體，使太陽能集熱器的冷熱水循環(huán)管路與腔體連通；

(5)將外界冷水管與蛇形管冷水進口連通，將蛇形管的出液口與后續(xù)的用水設(shè)備管道連通。

本實用新型的工作原理是：太陽能集熱器產(chǎn)生的太陽能熱水經(jīng)循環(huán)泵輸送進入太陽能熱水相變蓄能模塊的腔體，腔體中太陽能熱水的熱能通過腔體與腔體之間的金屬連通管壁傳遞給相變材料，使相變材料溫度升高。溫度達到相變溫度后，相變材料發(fā)生相變，儲存熱能。太陽能熱水溫度進一步升高時，相變材料溫度也進一步升高，進一步儲存顯熱。

釋放熱能時，冷水由進水口引入蛇形管道，與腔體中的液態(tài)相變材料通過金屬蛇形管管壁換熱，冷水吸熱后變成熱水，熱水供后續(xù)的用水系統(tǒng)使用。腔體中相變材料因換熱導致溫度下降，使相變材料溫度低于腔體中的太陽能熱水溫度，腔體中的太陽能熱水通過腔體與腔體之間的金屬連通管管壁傳遞給相變材料，導致腔體中的太陽能熱水和腔體中的相變材料溫度均有所下降。當相變材料溫度下降至相變溫度時，相變材料將儲存的熱能釋放出來，釋放的熱能經(jīng)金屬蛇形管管壁換熱，冷水吸熱后變成熱水，熱水供后續(xù)的用水系統(tǒng)使用。當相變材料相變過程全部完成后，尚處于較高溫度的相變材料中的顯熱繼續(xù)通過蛇形管管壁傳遞給冷水，冷水吸熱后變成熱水，熱水供后續(xù)的用水系統(tǒng)使用。

本實用新型的有益效果是：1、可實現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)與蓄熱系統(tǒng)的分體式安裝；2、采用相變蓄能模塊中灌注的相變材料蓄積太陽能熱水中的熱量，其單位體積蓄熱介質(zhì)的蓄熱能力強；3、采用墻體嵌入式構(gòu)造，可減少對室內(nèi)房屋面積的占用，并減少墻體材料的消耗。4、嵌入墻體的相變蓄能模塊散失的熱量直接進入室內(nèi)，有助于冬季室內(nèi)溫度的升高，減少熱量損失與浪費。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是圖1的B-B剖視圖。

圖4是圖1的C-C剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型

參照附圖：

實施例1本實用新型所述的一種太陽能熱水用墻體嵌入式相變蓄能模塊，包括包括用于太陽能熱水循環(huán)的第一腔體1和用于填充相變材料的第二腔體2，所述第一腔體1圍在所述第二腔體2外圍并與之固接，且所述的第一腔體1與所述的第二腔體2彼此不連通，且所述第一腔體1圍在所述第二腔體的連通管兩側(cè)并與之固接，正好與第二腔體2圍成一個長方體結(jié)構(gòu)；所述的第二腔體管壁上設(shè)有相變液入口21和相變液出口22，所述的相變液入口21和所述的相變液出口22配有相應(yīng)的密封件；所述的第二腔體內(nèi)部裝有蛇形水管3，所述蛇形水管的作為進液口的第一端與外界冷水連通，作為出液口的第二端與外部用水設(shè)備連通；所述腔體設(shè)有總熱水出口和總冷水進口，所述總冷水進口通過三通閥分別與外界冷水管、冷熱水循環(huán)管路的熱水出口連通，所述的總熱水出口與冷熱水循環(huán)管路的冷水進口管路連通。

所述的第二腔體包括上腔23、下腔24以及至少一根連通管25，所述的連通管25沿保溫腔體長邊方向的中軸線均勻排列；所述的上腔23與所述的下腔24水平布置；所述的連通管25垂直布置，并每根連通管25兩端分別與上腔23、下腔24連通。

所述蛇形水管3的作為進液口的第一端與外界冷水連通，作為出液口的第二端與外部用水設(shè)備連通；所述第一腔體設(shè)有總熱水出口11和總冷水進口12，所述總冷水進口11通過三通閥分別與外界冷水管、冷熱水循環(huán)管路的熱水出口連通，所述的總熱水出口12與冷熱水循環(huán)管路的冷水進口管路連通。

所述的蛇形水管內(nèi)徑為8～12mm、壁厚為0.5～1mm、長度為18～40m。

所述的蛇形水管3分為多個直管段31以及多個彎管段32，所述的直管段31通過彎管段32首尾順次相連，蛇形水管3順次貫穿連通管25，并從最外側(cè)的連通管上端穿出固定在第二腔體2上，保證每根連通管25內(nèi)至少有一個蛇形管的直管段31。

所述總熱水出口12處設(shè)置一個帶光控與一個帶溫控開關(guān)的循環(huán)泵，其中有光照時光控開關(guān)使循環(huán)泵開關(guān)處于開啟狀態(tài)，無光照時，光控開關(guān)使循環(huán)泵開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。溫度低于額定溫度時，溫控開關(guān)使循環(huán)泵開關(guān)處于開啟狀態(tài)，溫度高于額定溫度時，溫控開關(guān)使循環(huán)泵開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。

所述相變材料為相變溫度為48℃的石蠟。

所述的上腔與所述的下腔對稱，并且所述的上腔以及所述的下腔縱剖面均為六邊形結(jié)構(gòu)，由寬100mm、高40mm矩形與上底50mm、下底100mm、高30mm梯形組合而成，所述的上腔以及所述的下腔的長度為1120mm；所述連通管的個數(shù)為12根，并且所述的連通管內(nèi)徑為80mm、壁厚為2.5mm、高度為1060mm；所述的蛇形進水管內(nèi)徑為12mm、壁厚為1mm、長度為40m。

實施例2對實施例1所述的一種墻體嵌入式太陽能相變蓄能熱水系統(tǒng)，其相變蓄能模塊的制備方法，包括以下步驟：

1)將相變材料石蠟加熱到60℃至使其液化，獲得相變液；

2)用同直徑絲堵將嵌入墻體內(nèi)的保溫腔體第二腔體的相變液出口密封，然后將相變液經(jīng)保溫腔體剩余的相變液入口灌注于第二腔體中，灌注至相變液液面距離灌注口20mm為止；

3)靜置冷卻，待第二腔體內(nèi)的相變材料冷卻固化后，再用同直徑絲堵將相變液入口處進行密封；

實施例3對實施例2所述的一種墻體嵌入式太陽能相變蓄能熱水系統(tǒng)的施工方法，包括以下步驟：

4)將墻體嵌入式太陽能相變蓄能模塊安裝進入外墻的預留位置，安裝后在模塊周圍均設(shè)置保溫緊密貼合的保溫材料，防止熱量散失。

5)將蓄能模塊第一腔體總冷水進口的三通閥通向第一腔體與冷水管路的閥門連通，打開冷水管路閥門，將蓄能模塊第一腔體充滿冷水；

6)將蓄能模塊第一腔體總冷水進口的三通閥門通向太陽能集熱器與冷水管路的閥門連通，打開冷水管路閥門，將太陽能集熱器充滿冷水；

7)將蓄能模塊第一腔體總冷水進口的三通閥門通向太陽能集熱器和蓄能模塊第一腔體，使太陽能集熱器的冷熱水循環(huán)管路與第一腔體連通；

8)將外界冷水管與蛇形管冷水進口連通，將蛇形管的出液口與后續(xù)的用水設(shè)備管道連通。

實施例4～13按表1～表3將不同尺寸的蛇形管、不銹鋼上腔和下腔、連通管組成的第一腔體與第二腔體經(jīng)無縫焊接形成墻體嵌入式太陽能相變蓄能熱水系統(tǒng)用相變蓄能模塊的腔體結(jié)構(gòu)。

將表4相變材料加熱至表4各實施例所列溫度液化后，灌注加入按實施例4～13加工而成的第二腔體中。通過相變材料灌注連接口灌注相變材料至表4所示的距離灌注口高度后，靜置冷卻，待第二腔體內(nèi)的相變材料冷卻固化后，再用同直徑絲堵將相變液入口處進行密封；(實施例4～13)。按實施例4～13所述的墻體嵌入式太陽能相變蓄能熱水系統(tǒng)的施工方法，其施工方法與實施例3相同。

表1第二腔體連通管尺寸表

表2六邊形截面不銹鋼橫腔尺寸表

表3蛇形管尺寸表

表4實施例4～13

本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。