無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，包括蓄熱容器，蓄熱容器的側(cè)壁上設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)，蓄熱容器內(nèi)具有第一容腔以及第二容腔，第一容腔內(nèi)設(shè)置有第一相變材料，第二容腔內(nèi)設(shè)置有第二相變材料，第一相變材料的相變溫度低于第二相變材料的相變溫度，蓄熱容器上設(shè)置有依次穿過第一容腔以及第二容腔的導(dǎo)熱管道以及供水管道，導(dǎo)熱管道上設(shè)置有用于對(duì)導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體進(jìn)行加熱的太陽能集熱器，導(dǎo)熱管道上設(shè)置有導(dǎo)熱流體閥門，供水管道上設(shè)置有供水閥門，導(dǎo)熱流體閥門以及供水閥門分別位于蓄熱容器的兩側(cè)，導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體與供水管道內(nèi)的水在蓄熱容器內(nèi)的流向相反，蓄熱密度大，多溫度點(diǎn)蓄熱，可有效兼顧夏季和冬季使用。
【專利說明】
無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，具體為一種具有集熱與蓄熱功能的無水箱結(jié)構(gòu)的太陽能熱水器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的太陽能熱水器大多是帶水箱式的，主要由集熱管、儲(chǔ)水箱及支架等相關(guān)零配件組成，體積大，易漏水，水箱保溫效果不好，熱損耗大，壽命短，不夠美觀，不利于與建筑物配套使用。
[0003]現(xiàn)在也有少量無水箱式太陽能熱水器，通常稱為相變蓄熱式太陽能熱水器，是利用高效的相變儲(chǔ)熱材料(PCMs)替代水作為蓄熱介質(zhì)的太陽能熱水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱水器的無水箱化、模塊化、建筑一體化，并可有效解決太陽能晚間無法利用的問題。相比于水箱式熱水器，具有無笨重水箱，熱效率高，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，新鮮熱水，熱啟動(dòng)塊，可24小時(shí)供熱水等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]目前，無水箱式太陽能熱水器的技術(shù)關(guān)鍵在于相變蓄熱材料，相變材料(PCMs-Phase Change Materials)是指隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時(shí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。適用于太陽能熱水系統(tǒng)的相變材料要求溫度合適，導(dǎo)熱良好，相變潛熱大，穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)等。但現(xiàn)在可使用的相變材料蓄熱密度偏低，蓄熱溫度單一，蓄放熱過程不穩(wěn)定，無法同時(shí)兼顧夏季和冬季日照量，都不能很好匹配于太陽能熱水器，是限制其在太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用的主要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，從而提供一種蓄熱密度大，多溫度點(diǎn)蓄熱，可有效兼顧夏季和冬季使用的無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器。
[0006]發(fā)明所采用的技術(shù)方案是這樣的:無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，包括蓄熱容器，所述蓄熱容器的側(cè)壁上設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)，所述蓄熱容器內(nèi)具有兩個(gè)相互隔離的第一容腔以及第二容腔，所述第一容腔內(nèi)設(shè)置有第一相變材料，所述第二容腔內(nèi)設(shè)置有第二相變材料，所述第一相變材料的相變溫度低于所述第二相變材料的相變溫度，所述蓄熱容器上設(shè)置有依次穿過所述第一容腔以及所述第二容腔的導(dǎo)熱管道以及供水管道，所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有用于對(duì)所述導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體進(jìn)行加熱的太陽能集熱器，所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有導(dǎo)熱流體閥門，所述供水管道上設(shè)置有供水閥門，所述導(dǎo)熱流體閥門以及所述供水閥門分別位于所述蓄熱容器的兩側(cè)，導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體與供水管道內(nèi)的水在所述蓄熱容器內(nèi)的流向相反。
[0007]進(jìn)一步改進(jìn)的是:所述第一相變材料的相變溫度為50-60°C，所述第二相變材料的相變溫度為80-120 °C。
[0008]進(jìn)一步改進(jìn)的是:所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有循環(huán)栗。
[0009]進(jìn)一步改進(jìn)的是:所述導(dǎo)熱流體為導(dǎo)熱油。
[0010]通過采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本熱水器無水箱結(jié)構(gòu)，采用兩種蓄熱材料蓄熱，可有效匹配夏季和冬季日照狀況，夏季可同時(shí)利用兩種相變材料蓄熱，冬季可利用50-60°C相變材料蓄熱，可有效利用能源，提高熱水器利用效率;可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)熱水供應(yīng)，且熱水出口溫度相對(duì)穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明示意圖。
[0012]圖中:1、太陽能集熱器;2、導(dǎo)熱流體;3、循環(huán)栗;4、導(dǎo)熱流體閥門；5、水;6、蓄熱容器;7、第一相變材料;8、第二相變材料;9、保溫結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明公開一種無水5箱式太陽能相變蓄熱熱水5器，包括蓄熱容器6，所述蓄熱容器6的側(cè)壁上設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)9，所述蓄熱容器6內(nèi)具有兩個(gè)相互隔離的第一容腔以及第二容腔，所述第一容腔內(nèi)設(shè)置有第一相變材料7，所述第二容腔內(nèi)設(shè)置有第二相變材料8，所述第一相變材料7的相變溫度低于所述第二相變材料8的相變溫度，所述蓄熱容器6上設(shè)置有依次穿過所述第一容腔以及所述第二容腔的導(dǎo)熱管道以及供水管道，所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有用于對(duì)所述導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體2進(jìn)行加熱的太陽能集熱器1，所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有導(dǎo)熱流體閥門4，所述供水管道上設(shè)置有供水閥門，所述導(dǎo)熱流體閥門4以及所述供水閥門分別位于所述蓄熱容器6的兩側(cè)，導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體2與供水管道內(nèi)的水5在所述蓄熱容器6內(nèi)的流向相反。
[0015]工作原理:實(shí)現(xiàn)通過兩個(gè)過程，蓄熱過程和供熱過程。蓄熱過程:太陽能集熱器I收集陽光熱量，傳遞給導(dǎo)熱流體2，導(dǎo)熱流體2經(jīng)過導(dǎo)熱管道進(jìn)入蓄熱容器6，依次與第二相變材料8和第一相變材料7進(jìn)行熱交換，然后通過循環(huán)栗3回到太陽能集熱器I;供熱過程:水5通過控制閥門進(jìn)入蓄熱容器6，依次通過第一相變材料7和第二相變材料8進(jìn)行熱交換，出口處獲得一定溫度的熱水5。白天可通過蓄熱過程進(jìn)行蓄熱，到晚上通過供熱過程進(jìn)行放熱，從而可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)提供熱水5。
[0016]夏季時(shí)，日照強(qiáng)度較大，太陽能集熱器I收集陽光熱量，可將第二相變材料8和第一相變材料7同時(shí)加熱至完全熔化，蓄熱容器6可將兩種材料熱量全部存儲(chǔ);冬季或日照強(qiáng)度不大時(shí)，太陽能集熱器I收集陽光熱量可將第一相變材料7加熱至完全熔化，可有效利用第一相變材料7的熱量，從而增加熱量利用效率，本無水箱太陽能相變蓄熱式熱水器可供一年四季都有效利用。
[0017]相變材料指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。當(dāng)加熱到熔化溫度時(shí)，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲(chǔ)存大量的潛熱，當(dāng)相變材料冷卻時(shí)，儲(chǔ)存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變，在這兩種相變過程中，所儲(chǔ)存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。
[0018]本實(shí)施例中兩種相變材料的優(yōu)化選擇為，所述第一相變材料7的相變溫度為50-600C，所述第二相變材料8的相變溫度為80-120 °C。
[0019]本實(shí)施例中優(yōu)選的實(shí)施方式為，所述第一相變材料7為石蠟，三十烷，五水硫代硫酸鈉，庚二酸-棕櫚酸混合物中的一種，所述第二相變材料8為六水硝酸鎂，木糖醇，赤蘚糖醇，硝酸鋰-硝酸鉀中的一種，此外第一相變材料7以及第二相變材料8并不局限于上述幾種。
[0020]所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有循環(huán)栗3，蓄熱過程中，當(dāng)太陽能集熱器I與蓄熱容器6距離較近時(shí)，導(dǎo)熱流體2可通過冷熱密度差進(jìn)行自然循環(huán)，當(dāng)太陽能集熱器I與蓄熱容器6距離較遠(yuǎn)時(shí)，導(dǎo)熱流體2可通過循環(huán)栗3進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。
[0021]為了保證導(dǎo)熱效果而且降低成本，本實(shí)施例中優(yōu)選的實(shí)施方式為，所述導(dǎo)熱流體2為導(dǎo)熱油。
[0022]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及其優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，其特征在于:包括蓄熱容器，所述蓄熱容器的側(cè)壁上設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)，所述蓄熱容器內(nèi)具有兩個(gè)相互隔離的第一容腔以及第二容腔，所述第一容腔內(nèi)設(shè)置有第一相變材料，所述第二容腔內(nèi)設(shè)置有第二相變材料，所述第一相變材料的相變溫度低于所述第二相變材料的相變溫度，所述蓄熱容器上設(shè)置有依次穿過所述第一容腔以及所述第二容腔的導(dǎo)熱管道以及供水管道，所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有用于對(duì)所述導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體進(jìn)行加熱的太陽能集熱器，所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有導(dǎo)熱流體閥門，所述供水管道上設(shè)置有供水閥門，所述導(dǎo)熱流體閥門以及所述供水閥門分別位于所述蓄熱容器的兩側(cè)，導(dǎo)熱管道內(nèi)的導(dǎo)熱流體與供水管道內(nèi)的水在所述蓄熱容器內(nèi)的流向相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，其特征在于:所述第一相變材料的相變溫度為50-60°C，所述第二相變材料的相變溫度為80-120°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，其特征在于:所述導(dǎo)熱管道上設(shè)置有循環(huán)栗。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水箱式太陽能相變蓄熱熱水器，其特征在于:所述導(dǎo)熱流體為導(dǎo)熱油。
【文檔編號(hào)】F24J2/46GK106016786SQ201610611035
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月29日
【發(fā)明人】李明廣, 申雁鳴, 劉小晉, 柯昌
【申請(qǐng)人】賀邁新能源科技（上海）有限公司