[发明专利]太阳能速热水器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及太阳能热水器。

(二)背景技术

太阳能热水器一般包括有分体承压式太阳能热水器、一体非承压式太阳能热水器和一体承压式太阳能热水器。一般的分体承压式太阳能热水器由三大模块组成：集热器、包括循环泵在内的太阳能工作站和承压水箱，结构复杂、成本高；一体非承压式的太阳能热水器不但有个庞大的筒型水箱，还因为真空集热管是竖立排列的，所以必须和太阳保持一定的倾斜角，才能得热率高，所以需要倾角支架，水箱、集热管中的水也不能用尽、剩余积水在温暖环境下长期滋生细菌，非但不能饮用连洗澡都可能危害皮肤，空晒上水会炸玻璃真空管，空晒容易老化聚氨酯保温层，有些厂家做的保温层质量伪劣效果差，冬天晚上热水就凉了，很多太阳能热水器冬天就不能使用了，控制仪表的水位传感器一般一、二年就因结水垢而失灵，输水管路长，冬天易冻裂，刚出水时需要放掉近一脸盆冷水，浪费水资源，安装也有较多限制，体积庞大，风阻大、不能抗强台风，放在面积有限、产权不明的房屋顶部，容易引起民间纠纷，组件多，安装麻烦，也不易做成建筑一体化，使用寿命短，不美观，所以有些高档住宅小区还加以限制，我国大量充斥的是这种廉价太阳能热水器几乎都成摆设；一体承压式太阳能热水器体积也比较庞大；所以现在几乎所有的太阳能热水器都不能做到很好的建筑一体化设计，生产工艺复杂、体积庞大，组件多安装麻烦，能效比差是普遍问题。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效解决上述问题的一体化太阳能速热水器，采用相变材料，使用储热箱替代传统的热水箱，体积更小，重量更轻，能效比更高，使用时通过热交换加热用水、即开即用，无需控制仪表，泄压阀、膨胀罐，集热管不受太阳光角度限制，无需倾斜支架；一体化薄型整体结构，可壁挂、内嵌在朝南的墙体或屋顶，与建筑一体化，适用范围广，更美观。

为此，本发明采取以下技术方案：

一种太阳能速热水器，包括有壳体、保温层、集热器和热交换水管，所述壳体内设有储热箱，所述储热箱包括有箱体，所述箱体内填充有第一相变材料，所述的相变材料内埋设所述的热交换水管；所述集热器由多个并排布置的玻璃真空集热管组成，所述玻璃真空集热管内填充有第二相变材料，所述的储热箱上设有连接所述玻璃真空集热管的接口，所述玻璃真空集热管的一端封闭，另一端敞口，所述玻璃真空集热管的敞口端连接储热箱的接口，所述储热箱中的第一相变材料与玻璃真空集热管内相邻端的第二相变材料直接连接进行热传递；所述热交换水管的一端为进水端，一端为出水端。

相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜能的物质。目前对国内外相变材料(phase change materials，PCM)储热性能的研究越来越多，相变材料有独特的潜热性能：它在其物相变化过程中，可以从环境吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量从而达到热量储存和释放的目的。从现在应用普遍程度来看，相变材料主要使用的是固液相变材料和固固相变材料。把载体基质做成微胶囊、多孔泡沫塑料或三维网状结构，再把相变材料灌注于其中，这样微观上仍是发生固-液相变，进行储能控温。但从蓄能材料的整个宏观特性上来看仍然保持其固体形状。

所述储热箱呈平板式回形框架结构，所述的第一相变材料填充在回形管路中，所述集热器布置在所述储热箱回形框架内，所述接口布置在回形框架内壁的一侧，回形框架内壁对应另一侧安装有支撑玻璃真空集热管的管托。

所述热交换水管为紫铜盘管。

所述第一、第二相变材料是固-固相变材料。

所述的储热箱由铝合金型材构成。

所述的第一、第二相变材料为纳米多孔石墨基相变储能复合材料。

所述的第一、第二相变材料为膨胀陶瓷微粒基相变复合材料。

所述保温层安装在壳体内，布置在储热箱的外侧，壳体、保温层与储热箱形状匹配。

所述储热箱呈普通的长方体结构，玻璃真空集热管布置在储热箱的侧面。

所述储热箱呈圆筒结构，玻璃真空集热管布置在储热箱的侧面。

本发明的工作原理是：经过太阳光照射的集热器，通过导热良好的相变材料，把热量传递到储热箱中的相变材料中并保存起来，使用时才进行热交换。使用时，打开水龙头，冷水流经储热箱中的热交换水管，热交换水管内的水获得热量升高温度，到达出口处时，水已到达理想的使用温度，达到了即开即用即热的目的。