本发明专利技术涉及的利用能量传输中介将太阳能导向储水箱的太阳能热水器，其包括：一储水箱；一用于吸收太阳光或太阳光热量的太阳能集光板；一端与所述太阳能集光板相接触而末端置于储水箱内的用于吸收太阳能并将太阳能传导给储水箱内冷水的一能量传输装置；该能量传输装置吸收太阳能后直接对储水箱内的冷水进行升温，待加热冷水无须沿管道传输到储水箱体外界，该能量传输装置为液体金属传热装置、光波导光纤传热装置或热管传热装置；易于设置于任意楼层窗户、墙体等部位；其运行维护不受所住楼层限制，使用范围较宽；冷水升温速率快，可靠性高，无冻裂问题，安装及维护方便，具有大规模推广普及应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能热水器，特别涉及一种利用如液体金属传热系统、光波导光纤传光系统乃至热管传热系统等外部能量传输中介，将所吸收太阳能迅速传输到储水箱内从而对其中的水进行高效加热以迅速提升水温的利用能量传输中介将太阳能导向储水箱的太阳能热水器。
技术介绍
太阳光是最基本的可再生能源。太阳光透过大气层到达地球表面的能量是一个巨大而且洁净的自然能源。每年以太阳光辐射到达地球的总能量大约相当于30万亿吨标准煤。正因如此，围绕太阳能利用的研究，在科技界和产业界就一直没有停歇过，特别是在当前随着地球上可开采化石能源资源的日益枯竭，这种探索显得更加紧迫。 太阳能利用中的一种十分重要的方式是热利用。由于太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须适时贮存起来才能加以利用。此方面的一种重要途径是通过集热器吸收太阳光后对所流经的冷水进行升温后加以利用的热水器。传统的太阳能热水器主要由集热器、保温水箱、连接管道以及相应的控制系统组成。其中，集热元件用于吸收太阳的辐射热量，保温水箱一般采用搪瓷内胆，有承压功能，耐腐蚀；连接管道则旨在将吸热后的水从集热器输送到保温水箱。目前，市面上常见的太阳能热水器使用中一般搁置于房屋顶层，以便由连接管道输送而至的冷水尽可能在此处被太阳能加热后，再回流到储水箱内与原有的水进行混合，直至箱内全部冷水温度被提升到相应极限。 传统的太阳能热水器装置普遍存在体积较大，使用范围大多仅限于屋顶，系统各部件的固定方式比较僵化，不便维护，而冬季使用中还由于管道传输路径较长，沿途暴露于寒冷天气下的管道内的水容易被冻结继而引起管道冻裂；而且，被加热的水由于导热率较低，在流经集热管时，虽经太阳光照射加热，其温度提升幅度十分有限。低楼层住户使用热水器时，由于冷水输送路径太长，沿途热量易散失，使用起来极不方便，效率尤其低下。总之，为更大范围地普及太阳能热水器，必须确保此类装置的使用不受楼层的限制，且维护使用应相对方便。
技术实现思路
本专利技术目的在于一改传统太阳能热水器中依靠待加温冷水的输运来达到逐步升温的原理，而通供一种用能量传输中介将太阳能导向储水箱的太阳能热水器，该太阳能热水器采用外部能量传输中介吸收太阳能后直接传输到储水箱后对其中的冷水进行加热，由此实现高效快速的升温；该太阳能热水器中被加热的冷水无须沿管道传输到集热器，充当能量传输中介的对象如液体金属传热系统、光波导光纤传光系统乃至热管等易于设置于窗户；因此整套太阳能热水器的运行维护不受所住楼层的限制，使用十分简便，且成本更低。 本专利技术的技术方案如下 本专利技术提供的利用能量传输中介将太阳能导向储水箱的太阳能热水器，包括 —储水箱77，水箱内可设便于散热的搅拌装置； —用于吸收阳光或其热量的太阳能集光板4 ; —与所述太阳能集光板4相接触而末端置于储水箱内的用于吸收太阳能并将其传导给储水箱77内冷水的能量传输装置99 ; 所述的能量传输装置99为液体金属传热装置、光波导光纤传热装置或热管传热装置。所述液体金属传热装置包括 —直接与太阳能集热板4相接触的内设第一空心流道的导热平片l，所述太阳能集热板4的材质可为不锈钢、铝、铜、玻璃或有机聚合物等； —对装有微型泵14的导热通道33 —置于储水箱77内的肋片式散热器22 ;所述肋片式散热器22由一内设第二空心流道的散热底座2和装于所述散热底座2表面上的散热肋片5组成，所述散热底座2可为表面涂有黑色的导热性良好(如铝或铜)的材料制成； 所述一对传输管道33—端分别与所述导热平片1的第一空心流道相连通；所述一对传输管道33另一端分别与所述散热底座2内的第二空心流道相连通；相互连通的流道内装有流动的液体金属； 所述传输管道33为塑料、不锈钢、铝、铜、玻璃或有机聚合物材质的传输管道；所述微型泵14为电磁泵或机械泵。所述光波导光纤传热装置包括 —用于吸收阳光或其热量的太阳能集光板4 —与所述太阳能集光板4相接触的集光板32 ; —用于传输太阳光的光导纤维31 ;所述光导纤维31光学入口端置于所述集光板32上，所述光导纤维31光学出出口端置于储水箱77内。 所述的光导纤维31为玻璃光纤、石英光纤、塑料光纤、光纤传像束、液芯光纤或侧发光光纤。 所述太阳能集热板4为传统的太阳灶；该太阳灶为有机材料材质透镜或可变焦的液体透镜。 这里，之所以采用光纤作为能量传输中介，目的在于通过聚光镜及集光板，将太阳光能量注入光纤进行传输、分配，最终对冷水进行加热。所述光导纤维可分节段连接，可呈柔性方式，便于在窗户和房间内布置，其末端置于储水箱内，并正对储水箱内设置的表面涂覆成黑色的吸热块，由此可将光纤所吸收的太阳光直接传给吸热块继而快速加热冷水，达到高效供热的目的。所述的光纤可为玻璃光纤、石英光纤、塑料光纤、光纤传像束、液芯光纤及侧发光光纤等中的一种，此类产品在市场上已比较常见，直接选购即可。 所述热管传热装置包括 —直接与太阳能集光板4相接触的导热平片1 ; —安装在导热平片1上的热管阵列36 ; —内置有肋片式散热器22的储水箱77 ;所述肋片式散热器22由一内设第二空心流道的散热底座2和装于所述散热底座2表面上的散热肋片5组成； 所述热管阵列36的末端与所述散热底座2内的第二空心流道相连通；相互连通的5流道内装有流动的液体金属。 所述热管阵列36由多根热管组成。 所述热管为毛细抽吸两相循环热管或多根脉冲热管。 所述太阳能集光板4为不锈钢、铝、铜、玻璃、有机聚合物材质的集光板。 所述的液体金属为镓、钠、钾、水银、镓铟锡合金或钠钾合金。 本专利技术的独特性在于采用了有别于传统太阳能热水器的热量传输方式。这里，执行热量传输任务的并非待加热冷水，而是特定的传热或传光系统，因此储水箱内的冷水无须流动到外界，因而运行更为灵活，达到了简化机构、节省能量、安装更为方便的目的。由于新的能量传输系统如液体金属传热系统、光波导光纤传光系统乃至热管等中任何一种方式在吸热和传热性能上均明显优于水，因而整套装置的太阳能利用效率将得以大大提升。这是因为，液体金属具有远高于非金属流体如水、空气乃至其他混合液体的热导率，因而将其作为传热流体时，可以实现极为优异的集热性能；而且，由于液体金属具有导电性，因而可以采用电磁泵驱动，且功耗极低，这样就可利用光电池或半导体温差电池产生的微弱电流来驱动其运行。这就为利用太阳能驱动液体金属提供了可能。此外，光波导光纤传光系统的采用则将太阳能的输运任务大大简化，全部的能量通过设计并布置好的光纤即可导向储水箱内，能量利用起来十分简捷、灵活；至于热管，也有着与液体金属传热系统类似的功能，而且，柔性热管的布置也比较灵活，毕竟，驱动待加热冷水与直接采用自驱动的热管传输热量相比，热管效率显然高出许多。 本专利技术正是充分考虑到传统太阳能热水器在推向大规模应用中会严重受限于使用场合的难题提出的，突破了传统真空集热式太阳能热水器的概念，由此可确保实现高效的热水供应；由此建立的太阳能热水器既具备高效的吸热特色，又充分依靠了高效的能量传输过程自维持运行，整套装置中储水箱内的冷水无须流动，因而热量不易散失，是一种理想的高效太阳能集热器。以往，太阳能集热器主要依赖于真空管吸热后将热量传给水，再借助水的流动将热量传到储水箱内，逐步将全部冷水的温度提升上去。但由于水的导热率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用能量传输中介将太阳能导向储水箱的太阳能热水器，包括：一储水箱（７７）；一用于吸收太阳光或太阳光热量的太阳能集光板（４）；一端与所述太阳能集光板（４）相接触而末端置于储水箱（７７）内的用于吸收太阳能并将太阳能传导给储水箱（７７）内冷水的一能量传输装置（９９）；所述的能量传输装置（９９）为液体金属传热装置、光波导光纤传热装置或热管传热装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。