[发明专利]一种太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热水器技术领域，更具体地，涉及一种采用液态金属和低沸点工质为储存和传导热量的介质的太阳能热水器。

背景技术

热水器是一种通过各种物理原理在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置，按照原理不同，可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、磁能热水器、空气能热水器和暖气热水器等。

太阳能热水器是一种利用太阳能加热的热水器，使用时仅需要将其安装在阳光可以照射到的地方即可利用太阳能将冷水加热，太阳能热水器由于具有安全节能、绿色环保、使用成本低和使用寿命长等优点越来越受到广泛的关注。

在现有技术中，太阳能热水器包括两种，其中一种安装在屋顶上，通过水管与用户连接，这种太阳能热水器安装很不方便，在安装过程中还有可能破坏屋面的防水层，此外，由于居住在低层的用户所用的进、出水管过长，会导致热量的流失以及压力的损失，特别是高层、小高层用户由于有限的楼顶面积，无法安装使用太阳能热水器，再者，太阳能热水器因为先天性的热源不稳定因素，导致其供水温度不稳定及造成浪费；另外一种太阳能热水器为挂壁式，将集热管安装在向阳的墙壁上，集热管上方设置流道，流道与集热管内部联通，水箱安装在室内并与流道通过循环水管相连，这种挂壁式太阳能热水器的流道与水箱的水循环较慢，从而流道内的热水大量失温，加热效果不好。

综上所述，在太阳能热水器的研究开发过程中，如何克服现有太阳能热水器中所存在的缺陷，提供一种加热效果好、换热效率高、结构简单且安装方便的太阳能热水器是目前亟待解决的关键技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种太阳能热水器。

本发明采用如下技术方案：

一种太阳能热水器，包括水箱、设置在水箱内部的换热腔、设置在水箱外部的集热腔，所述集热腔内填充有液态金属和低沸点工质，所述换热腔和集热腔的内腔之间通过换热工质管道连通。

在上述技术方案中，所述液态金属为镓基液体金属合金、铋基液态金属合金、铟基液态金属合金、锡基液态金属合金中的一种，所述低沸点工质为异戊烷、二氯甲烷、二硫化碳、乙醚、戊烷、丙酮中的一种或多种。

在上述技术方案中，所述换热工质管道包括并列设置的第一管道和第二管道，位于所述集热腔内的所述第一管道端部与集热腔底部的距离大于位于所述集热腔内的所述第二管道端部与集热腔底部的距离，位于所述换热腔内的所述第一管道端部与换热腔底部的距离大于位于所述换热腔内的所述第二管道端部与换热腔底部的距离，所述第一管道的内径大于第二管道的内径。

优选地，在上述技术方案中，所述第一管道和第二管道分别为不锈钢软管、金属软管、波纹软管、橡胶软管和塑料软管中的一种。

在上述技术方案中，所述太阳能热水器还包括，用于将太阳光聚拢到所述集热腔上的聚光组件，所述聚光组件设置在集热腔的外部一侧。

优选地，在上述技术方案中，所述聚光组件为槽式反射系统、菲涅尔反射系统和菲涅尔折射系统中的一种。

在上述技术方案中，所述集热腔外表面涂覆有太阳能选择性吸收涂料。

在上述技术方案中，所述换热腔为内、外周均匀设置有多个翘片的翘片管。

在上述技术方案中，所述换热腔设置在水箱的内侧底部。

在上述技术方案中，所述集热腔和换热腔分别采用PMMA、氮化铝、不锈钢、铜、碳素钢、低合金钢、铜镍合金、铝合金、钛、石墨、陶瓷或聚四氟乙烯中的一种材料制成。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的太阳能热水器通过选用液态金属和低沸点工质的组合作为储存热量和传导热量的介质，一方面能使太阳能热水器能吸收低品位热源，提高太阳能热水器的热能利用率，另一方面能将吸收到的热量通过热传导快速传输并对水快速加热；

(2)本发明所提供的太阳能热水器通过选用两根并列设置且直径不同的第一管道和第二管道作为储存热量和传导热量的介质的循环流通管道，巧妙利用低沸点工质能在较低温度下沸腾的物理特性，达到让液态金属和低沸点工质在集热腔和换热腔内不断循环流动的目的；

(3)本发明所提供的太阳能热水器结构简单，设计科学合理，占用空间小，安装方便，连接管道易于弯曲，安全节能，使用成本低，太阳能的利用率高，安全环保，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为根据本发明实施例1提供的一种太阳能热水器的结构示意图；

图2为根据本发明实施例2提供的一种太阳能热水器的结构示意图；