申请日2015.04.24
公开(公告)日2016.06.01
IPC分类号F24J2/24; F24J2/34; F24J2/46; F24J2/51
摘要
本实用新型一般涉及太阳能热水器，特别是用玻璃真空管兼作太阳能收集器和热能储存装置、不需要热水箱的太阳能热水器。首先，公开了一种新的、基于硫酸铝溶液的溶解热的储能介质，其中含有40%到47%的Al2(SO4)3，其余是水。上述热能存储介质密封于塑料胶囊中，胶囊浸没在充满于玻璃真空管的水中。第二，公开了一个水处理装置，用于把玻璃真空管中储存的热能传递给自来水，并调节输出水的温度。系统根据自然力自动工作，不需要电泵和电气控制单元。
权利要求书
1.一种无水箱真空管太阳能热水器，该热水器用玻璃真空管收集太阳辐射并存储热能，其特征在于：所述热水器包括填充有水的玻璃真空管，玻璃真空管中放置有塑料胶囊，所述塑料胶囊中密封有存储热能的介质;所述存储热能的介质为硫酸铝重量占40%至47%的硫酸铝水溶液。
2.根据权利要求1所述的无水箱真空管太阳能热水器，其特征在于：所述玻璃真空管的内径的在80毫米至120毫米之间。
3.根据权利要求1所述的无水箱真空管太阳能热水器，其特征在于：所述塑料胶囊是由工作温度高于100℃的塑料所制成的胶囊，包括但不限于聚丙烯胶囊或高密度聚乙烯胶囊。
4.根据权利要求1所述的无水箱真空管太阳能热水器，其特征在于：所述的塑料胶囊是两端封闭的管，管的横截面为圆形、圆角矩形或者具有若干个凹槽的圆角矩形;塑料胶囊内的存储热能的介质的任何一点与最接近的塑料胶囊表面的距离小于10毫米。
5.根据权利要求1所述的无水箱真空管太阳能热水器，其特征在于：所述硫酸铝水溶液为保持在设定温度范围内的纯液体溶液。
6.根据权利要求1所述的无水箱真空管太阳能热水器，其特征在于：所述的塑料胶囊包括管体和用于密封管体的管盖，管体中填充有由自动填充机注入其中的所述硫酸铝水溶液。
7.一种用于将玻璃真空管内存储的热能转移到流水的无水箱真空管太阳能热水器的水处理装置，包括：
一个方形横截面的水平热水腔室，所述热水腔室的长度由玻璃真空管的数量和真空管轴线之间的距离来确定;其中，玻璃真空管轴线之间的距离等于玻璃真空管的外径与玻璃真空管外壁之间的间隔之和;
所述热水腔室的下侧连接有一组垂直管，垂直管的数目与玻璃真空管的数目相同，每一个垂直管插到一个玻璃真空管中;每个垂直管的外部镶有一个或多个密封胶圈，每个上述密封胶圈与每个上述玻璃真空集热管内表面密封设置;
所述热水腔室由泡沫塑料热绝缘层包围;
所述热水腔室内部装有一根水平的冷水管，所述水平的冷水管连接到一组直管，直管的数目与玻璃真空管的数目相同，每个上述直管延伸到每个上述玻璃真空管的底部;
所述热水腔室的上端装有一个或多个用于释放水蒸气的出口管;
一个冷水供应腔室，其入口端连接到自来水供应管道，其出口端连接到上述热水腔室;所述冷水供应腔室中装有一个用于控制水位以使热水腔室的水位保持半满的上水阀;
所述热水腔室的下端设有一根热水出水管，所述热水出水管连接到一个输出水温保持在使用者要求数值的恒温混水阀的热水入口，恒温混水阀的冷水入口连接到所述冷水供应腔室的下端。
8.根据权利要求7所述的水处理装置，其特征在于：所述热水腔室是由工作温度高于100℃的塑料制成的热水腔室，包括但不限于聚丙烯热水腔室。
9.根据权利要求7所述的水处理装置，其特征在于：所述泡沫塑料热绝缘层包括但不限于聚氨基甲酸乙酯绝缘层。
10.根据权利要求7所述的水处理装置，其特征在于：所述密封胶圈的材料包括但不限于弹性有机硅密封胶圈与丁腈橡胶密封胶圈。
说明书
无水箱真空管太阳能热水器及其水处理装置
技术领域
本实用新型总体上涉及太阳能热水器，特别是使用硫酸铝的溶解热储存能量的无水箱真空管太阳能热水器，以及一种把在真空管中储存的能量转移到流水的水处理装置。该系统可以不用热水储能罐而正常运作。
背景技术
迄今为止，绝大多数的太阳能热水器，无论是用平板集热器，还是用真空管集热器，热水贮存箱是一个基本组成部分，因为阳光是间歇性的。为了在没有阳光的夜间和阴天保持水的温度，热水箱容量必须足够大，一般是100升至250升。在对流式太阳能热水器系统中，热水箱必须放在太阳辐射收集器的上端。热水箱的重量集中的作用于屋顶的小块面积上。如果热水箱不高于太阳辐射收集器，就必须有电动泵。电动泵，控制单元，连接太阳热能收集器和热水箱之间的管道和阀是昂贵的，并且需要频繁的维修和保养。
作为太阳能辐射收集器的玻璃真空管本身是优异的热能存储设备。对于熟悉太阳能热水器的人员，很明显，真空管可用于存储能量。因此，只用一组真空管，不用热水箱，就可能形成一个完整的太阳能热水器。这样的设计是很有利的：与具有热水箱的对流驱动的一体式太阳能热水器相比较，总的结构简化了，屋顶上的机械压力降低了，而且均匀分布。与分体的太阳能热水器相比较，电动泵和控制单元可以取消;因此，该系统可以不需要维护。然而，通过使用水的显热储存热能，体积必须非常大，必须使用直径非常大的真空管。因此，为了形成无水箱的太阳能热水器，有两个问题必须解决。首先，要找到一种具有以下性质的热能量存储介质：(1)在水温度的上段，热容量比水大得多;(2)在热循环下没有迟滞或不一致的现象;(3)价格便宜;和(4)无毒性。第二，要设计一个具有以下性质的自动把对存储在真空管内的热能转移到流水中的水处理装置：(1)不需要电;(2)依靠物质本身的性质自动控制;(3)确保尽可能高的效率;(4)尽量减少热损失;(5)生产成本低廉;(6)安装方便。本实用新型的目的就是为了为解决上述问题，来形成无水箱的真空管太阳能热水器。
实用新型内容
首先，本实用新型公开了一种新颖的热能储存介质：利用硫酸铝的溶解热储能。直接实验表明，在70℃至90℃的温度范围内，在适当浓度范围内的硫酸铝溶液每单位体积的热容量是水的热容量的2倍以上。因此，储存的热能所需要的体积减少到二分之一以下。然后，本实用新型公开了满足前面的段落中所有的要求的水处理装置的设计。
