專利名稱：自然循環式太陽能儲熱系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能儲熱系統領域，更具體地，涉及ー種在太陽能儲熱系統中，配置能量傳遞控制裝置的防過熱保溫水箱，藉由能量傳遞控制裝置內材料跟隨溫度起相變之功能，當保溫水箱內溫度過高吋，由能量傳遞控制裝置將部分熱量快速傳遞至保溫水箱夕卜，使得太陽能儲熱系統具有較高的安全性。
背景技術：
電熱水器、太陽能熱水系統、太陽能供熱供暖裝置已進入市場多年，其中，保溫水箱一直是上述產品的重要部件。而保溫水箱的防過熱技術是ー個產品研發的關鍵技木。特別是，保溫水箱都是放置于室內，故當保溫水箱內的水溫過高時，可能會造成保溫水箱的爆裂，而危及到用戶的人身安全。 現有的電熱水器、太陽能熱水系統、太陽能供熱供暖裝置的保溫水箱一般都有防過熱的安全設計，包括(I)非承壓產品中的利用水蒸發防止過熱；(2)承壓產品中利用溫度壓カ安全閥(簡稱TP閥)排出熱水或蒸汽防止過熱；(3)還有利用散熱器進行散熱循環實現防過熱。其中，(I) (2)兩種方法需要排出水汽，除了給用戶帶來較多不便，也會造成人身安全、水資源浪費和結垢的問題；而第(3)種方法雖然可以起較佳的散熱效果，但系統復雜，成本較高。
實用新型內容為了解決現有的利用水汽排熱的防過熱保溫水箱，需要排出水汽給用戶帶來的不便，而且也會造成水資源浪費和結垢的問題，以及利用散熱器進行散熱循環實現防過熱，系統設計過于復雜及成本較高的問題。本實用新型之一主要目的在于提供ー種具有防過熱保溫水箱的自然循環式太陽能儲熱系統，藉由保溫水箱內部保溫層中的能量傳遞控制裝置，通過此能量傳遞控制裝置內包覆材料的相變功能，將過高溫度的保溫水箱中的部分熱能轉移出去，藉此防止保溫水箱發生過熱，使得本實用新型之防過熱保溫水箱具有較高的安全性。本實用新型之另ー主要目的在于提供ー種具有防過熱保溫水箱的自然循環式太陽能儲熱系統，是使用成本較低的能量傳遞控制裝置，通過此能量傳遞控制裝置內包覆材料的相變功能，將過高溫度的保溫水箱中的部分熱能轉移出去，藉此防止保溫水箱發生過熱，使得本實用新型之防過熱保溫水箱具有較低的制造成本。依據上述目的，本實用新型首先提供ー種自然循環式太陽能儲熱循環系統，系由一保溫水箱以及ー個與保溫水箱連接的太陽能集熱裝置所組成；其中之保溫水箱，包括一水箱內膽，一套設在所述水箱內膽外部之保溫層，一套設在所述保溫層外部之水箱外皮及至少ー嵌設在所述水箱內膽與所述水箱外皮間的保溫層中的能量傳遞控制裝置，其中，所述之能量傳遞控制裝置的特征在于一內包覆套，為一封閉結構；至少ー緩沖組件，為ー封閉結構并配置在所述內包覆套內；及ー相變材料，配置并封閉于所述內包覆套中；一外包覆套，包覆所述內包覆套。本實用新型接著提供ー種自然循環式太陽能儲熱系統的制備方法提供一太陽能集熱裝置，是由多個集熱組件所組成；提供一外部防過熱保溫水箱，其是于ー側面與所述之多個集熱組件連接，并具有一冷水進ロ及ー熱水出口，所述之外部防過熱保溫水箱包括一水箱內膽，一套設在所述水箱內膽外部之保溫層，一套設在所述保溫層外部之水箱外皮；及提供至少一能量傳遞控制裝置，是嵌設在所述水箱內膽與所述水箱外皮間的保溫層中，所述的能量傳遞控制裝置包括至少ー包覆套，為一封閉結構；及ー相變材料，配置并封閉于所述包覆套內。經由本實用新型所提供的太陽能儲熱系統設計，不僅可防止水箱發生過熱，亦可減少水資源的浪費及降低設計成本。
讀者在參照附圖閱讀本實用新型的具體實施方式
以后，將會更清楚地了解本實用 新型的各個方面。其中圖I是本實用新型的防過熱保溫水箱剖面圖；圖2是本實用新型的防過熱保溫水箱的保溫層剖面圖；圖3A是本實用新型的能量傳遞控制裝置另ー配置示意圖；圖3B是本實用新型的能量傳遞控制裝置另ー配置俯視圖；圖4A是本實用新型的能量傳遞控制裝置第一實施例示意圖；圖4B是本實用新型的能量傳遞控制裝置第二實施例示意圖；圖5A是本實用新型的能量傳遞控制裝置第一實施例剖面圖；圖5B是本實用新型的能量傳遞控制裝置第二實施例剖面圖；圖6是本實用新型的ー種自然式太陽能儲熱循環系統。附圖中主要組件符號說明防過熱保溫水箱I水箱內膽10冷水進ロ13熱水出口14進水口101進水閥1011出水ロ103出水閥1031循環出水ロ105循環出水閥1051太陽能集熱裝置2集熱組件21保溫層20水箱外皮30能量傳遞控制裝置40[0036]緩沖組件401尼龍繩4011內包覆套403外包覆套405相變材料50
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進ー步詳細的描述。由于本實用新型公開了ー種防過熱保溫水箱之構造，其中所使用的由相變材料所形成的能量傳遞控制裝置及由高分子材料所形成的保溫材料等，已為本領域普通技術人員所能理解，故以下文中的說明，不再對這些材料的特性作完整描述。同吋，以下文中所対照的附圖，意在表達與本實用新型特征有關 的結構的含義，并未亦不需要依據實際尺寸完整繪制，在先聲明。第一實施例防過熱保溫水箱本實用新型提出第一實施例，請參考圖1，是本實用新型的防過熱保溫水箱剖面圖。如圖I所示，防過熱保溫水箱1，包括一水箱內膽10，ー套設在所述水箱內膽10外部之保溫層20，ー套設在所述保溫層20外部之水箱外皮30 ;其中，防過熱保溫水箱I還包括ー進水口 101及控制進水量之進水閥1011 ; —出水ロ 103及控制出水量之出水閥1031 ; —循環出水ロ 105及控制循環出水量之循環出水閥1051。其中，水箱內膽10可采用搪瓷內膽、鋼塑內膽、不銹鋼內膽或者工程塑料等作為材料；保溫層20的材料可采用聚氨酯、聚苯こ烯、巖棉或者玻璃棉等；水箱外皮30可采用鍍鋅鐵皮、噴漆鐵皮、噴塑鐵皮、不銹鋼或者塑料等作為材料。接著，請參考圖2，是本實用新型的防過熱保溫水箱的保溫層剖面圖。如圖2所示，在水箱內膽10與水箱外皮30間的保溫層20中，嵌設至少一個能量傳遞控制裝置40，且每一能量傳遞控制裝置40是以縱向水平且間隔地嵌設在保溫層20中，且與水箱內膽10及水箱外皮30完全接觸，同時各個能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與水箱外皮30的兩端之間必須保留適當之空間。主要是當保溫層20以發泡材質來進行充填發泡時，能量傳遞控制裝置40周圍所保留的空間可利發泡材質流動，避免阻塞，以增加保溫層之保溫效果O再接著，請參考圖3A及圖3B，是本實用新型的能量傳遞控制裝置另ー配置示意圖，如圖3A所示，能量傳遞控制裝置40是以橫向水平且間隔地設置；再如圖3B所示，當能量傳遞控制裝置40以橫向水平且間隔地設置于保溫層20中時，其能量傳遞控制裝置40可以形成為C環結構，其中每ー個C環結構的能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與水箱外皮30的兩端之間必須保留適當之空間，以利發泡材質流動，避免阻塞。在此要強調，復數個能量傳遞控制裝置40其配置方式包括間隔地垂直、平行、斜向、彎曲或交錯配置等，本實用新型并不對配置方式加以限定。接著，請參考圖4A，是本實用新型的能量傳遞控制裝置示意圖。如圖4A所示，能量傳遞控制裝置40包括一外包覆套405，為耐高溫及膨脹性能高之絕緣材料，本實用新型采用橡膠材質的三元こ丙材料，但并無限定其它絕緣材料；一內包覆套403，配置在外包覆套405內，為具有導熱性的材質，本實用新型采用鋁塑復合材質；至少ー緩沖組件401，配置在內包覆套403內；以及一個被包覆在內包覆套403中的相變材料50所組成。在本實施例中的緩沖組件401可以是ー種充氣條，是于每一充氣條中充入氣體后封ロ，而充氣條也可以是鋁塑復合材質。要強調的是，配置緩沖組件401之目的，是在能量傳遞控制裝置40中的相變材料50由固態轉變成液態的相變過程中，起吸收體積増加的緩沖作用，同時將緩沖組件401分為竹節多段狀之目的，是當相變材料50相變為液態后，能夠通過竹節狀的間隙來増加液態的對流效果。很明顯地，増加外包覆套405之目的是將內包覆套403拘束在一定形狀及空間內，特別是于內包覆套403內的中的相變材料50相變為液態時，能夠均勻地保持在內包覆套403。再接著，請參考圖5A，是本實用新型的能量傳遞控制裝置剖面圖。如圖5A所示，在制作能量傳遞控制裝置40時，會先將充入氣體后并封ロ的緩沖組件401放入內包覆套403內，接著將熔化之相變材料50進行定量灌裝，使熔化之相變材料50裝入帶有緩沖組件401的內包覆套403內；之后，待相變材料50固化后進行抽真空封ロ ；再接著,再對其進行升溫熔化，查看內包覆套403是否漏料，如包裝無問題后，再將內包覆套403放入外包覆套405內，并再次進行抽真空封ロ，即完成能量傳遞控制裝置40。配置緩沖組件401之目的，是在 能量傳遞控制裝置40中的相變材料50由固態轉變成液態的相變過程中，起吸收體積増加的緩沖作用，同時也能藉由這些緩沖組件401所占的空間，來減少相變材料50的灌裝量。本實用新型之相變材料50可選擇石蠟、聚こニ醇，氯化鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、硫代硫酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硝酸鎂、氯化鎂、氫氧化鋇水合物，或者こ酰胺其中ー為材料。特別要強調，本實用新型之相變材料50在固態時，其具有導熱能力差之特性，而當相變材料50遇熱并達到相變溫度后，即會從固態相變為液態；當本實用新型之相變材料50相變為液態后，即具有對流傳熱之特性，傳熱能力迅速提高。故當本實用新型之能量傳遞控制裝置40已配置于防過熱保溫水箱I之保溫層20中，并且與水箱內膽10及水箱外皮30完全接觸后，當防過熱保溫水箱I中的水溫升高至相變材料50的相變溫度以上時，相變材料50會從固態相變為液態，即可利用相變材料50于液態具有對流傳熱之特性，通過液態的對流換熱能力，將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量通過水箱內膽10、相變材料變成液態的能量傳遞控制裝置40至與大氣室溫接觸的水箱外皮30的路徑后，將熱量傳遞至大氣中，達到快速散熱之效果；當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。以ー實施例來說，當選擇以石蠟作為相變材料50時，石蠟其密度為O. 9g/cm3,導熱系數為O. 15ff/m. K，其相變溫度為58飛2°C，亦即超過此溫度時，相變材料50便會熔化成液態。因此，當要將能量傳遞控制裝置40嵌設在水箱內膽10與水箱外皮30間的保溫層20中吋，可先將能量傳遞控制裝置40內的相變材料50升溫熔化，使能量傳遞控制裝置40可彎曲或形變，以便嵌設在保溫層20中(如上述的C環結構)；此方法除了可以方便將能量傳遞控制裝置40嵌設在保溫層20中，同吋，由于能量傳遞控制裝置40可彎曲或形變，故可以與水箱內膽10及水箱外皮30完全接觸，待降溫并固化后，便完成配置；之后，再進行發泡材質的充填。 以60L (公升)的防過熱保溫水箱I而言使用四道長450mm的能量傳遞控制裝置40軸向平行均布在60L水箱內，當防過熱保溫水箱I中溫度達80°C以上吋，由石蠟所形成的相變材料50便會熔化成液體；經測試及計算后，60L水箱總散熱功率為107W ;而在60°C以下吋，由石蠟所形成的相變材料50便會凝固成固體；經測試及計算后，總散熱功率降為32W。很明顯地，能量傳遞控制裝置40能起將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量快速傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。而以100L(公升)的防過熱保溫水箱I而言使用四道長650mm的能量傳遞控制裝置40軸向平行均布在100L水箱內，當防過熱保溫水箱I中溫度達80°C以上時，由石蠟所形成的相變材料50便會熔化成液體；經測試及計算后，1 00L水箱總散熱功率為180W ;而在60°C以下時，由石蠟所形成的相變材料50便會凝固成固體；經測試及計算后，總散熱功率降為57W。很明顯地，能量傳遞控制裝置40能起將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量快速傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。而以150L (公升)的防過熱保溫水箱I而言使用四道長1050mm的能量傳遞控制裝置40軸向平行均布在150L水箱內，當防過熱保溫水箱I中溫度達80°C以上時，由石蠟所形成的相變材料50便會熔化成液體；經測試及計算后，150L水箱總散熱功率為205W ;而在60°C以下吋，由石蠟所形成的相變材料50便會凝固成固體；經測試及計算后，總散熱功率降為62W。很明顯地，能量傳遞控制裝置40能起將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量快速傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。很明顯地，本實用新型之防過熱保溫水箱1，藉由防過熱保溫水箱I內部保溫層20中的能量傳遞控制裝置40，通過此能量傳遞控制裝置40中的相變功能將防過熱保溫水箱I中的部分熱能轉移出去，藉此防止防過熱保溫水箱I發生過熱，使得本實用新型之防過熱保溫水箱I具有較高的安全性。同時，本實用新型之防過熱保溫水箱1，是使用成本較低的中的相變材料50，也使得本實用新型之防過熱保溫水箱I具有較低的制造成本。而配置緩沖組件401之目的，是在能量傳遞控制裝置40中的相變材料50由固態轉變成液態的相變過程中，起吸收體積増加的緩沖作用，同時也能藉由這些緩沖組件401所占的空間，來減少相變材料50的灌裝量。第二實施例防過熱保溫水箱本實用新型提出第二實施例，請參考圖1，是本實用新型的防過熱保溫水箱剖面圖。如圖I所示，防過熱保溫水箱1，包括一水箱內膽10，ー套設在所述水箱內膽10外部之保溫層20，ー套設在所述保溫層20外部之水箱外皮30 ;其中，防過熱保溫水箱I還包括ー進水口 101及控制進水量之進水閥1011 ; —出水ロ 103及控制出水量之出水閥1031 ; —循環出水ロ 105及控制循環出水量之循環出水閥1051。水箱內膽10可采用搪瓷內膽、鋼塑內膽、不銹鋼內膽或者工程塑料等作為材料；保溫層20的材料可采用聚氨酯、聚苯こ烯、巖棉或者玻璃棉等；水箱外皮30可采用鍍鋅鐵皮、噴漆鐵皮、噴塑鐵皮、不銹鋼或者塑料等作為材料。接著，請參考圖2，是本實用新型的防過熱保溫水箱的保溫層剖面圖。如圖2所示，在水箱內膽10與水箱外皮30間的保溫層20中，嵌設至少一個能量傳遞控制裝置40，且每一能量傳遞控制裝置40是以縱向水平且間隔地嵌設在保溫層20中，且與水箱內膽10及水箱外皮30完全接觸，同時各個能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與水箱外皮30的兩端之間必須保留適當之空間。主要是當保溫層20是以發泡材質來進行充填發泡吋，能量傳遞控制裝置40周圍所保留的空間可利發泡材質流動，避免阻塞，以增加保溫層之保溫效果。再接著，請參考圖3A及圖3B，是本實用新型的能量傳遞控制裝置另ー配置示意圖。如圖3A所示，能量傳遞控制裝置40是以橫向水平且間隔地設置；再如圖3B所示，當能量傳遞控制裝置40以橫向水平且間隔地設置于保溫層20中時，其能量傳遞控制裝置40可以形成為C環結構，其中每ー個C環結構的能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與·水箱外皮30的兩端之間必須保留適當之空間，以利發泡材質流動，避免阻塞。在此要強調，復數個能量傳遞控制裝置40其配置方式包括間隔地垂直、平行、斜向、彎曲或交錯配置等，本實用新型并不對配置方式加以限定。接著，請參考圖4B，是本實用新型的能量傳遞控制裝置示意圖。如圖4B所示，能量傳遞控制裝置40包括一外包覆套405，為耐高溫及膨脹性能高之絕緣材料，本實用新型采用橡膠材質的三元こ丙材料，但并無限定其它絕緣材料；一內包覆套403，配置在外包覆套405內，為具有導熱性的材質，本實用新型采用鋁塑復合材質；至少ー緩沖組件401，配置在內包覆套403內；以及一個被包覆在內包覆套403中的相變材料50所組成。在本實施例中的緩沖組件401可以是ー種充氣條，是于每一充氣條中充入氣體后封ロ，而充氣條也可以是鋁塑復合材質。此外，更可進一步將緩沖組件401分為竹節多段狀；其中每ー緩沖組件401中充入氣體后并封ロ以尼龍繩4011將緩沖組件401分為多段狀，但本實用新型并不對分段方式加以限定。要強調的是，配置緩沖組件401之目的，是在能量傳遞控制裝置40中的相變材料50由固態轉變成液態的相變過程中，起吸收體積増加的緩沖作用，同時將緩沖組件401分為竹節多段狀之目的，是當相變材料50相變為液態后，能夠通過竹節狀的間隙來増加液態的對流效果。再接著，請參考圖5A，是本實用新型的能量傳遞控制裝置剖面圖。如圖5A所示，在制作能量傳遞控制裝置40時，會先將緩沖組件401放入內包覆套403內，接著將熔化之相變材料50進行定量灌裝，使熔化之相變材料50裝入帶有緩沖組件401的內包覆套403內；之后，待相變材料50固化后進行抽真空封ロ ；再接著,再對其進行升溫熔化,查看內包覆套403是否漏料，如包裝無問題后，再將內包覆套403放入外包覆套405內，并再次進行抽真空封ロ，即完成能量傳遞控制裝置40。而增加外包覆套405之目的是將內包覆套403拘束在一定形狀及空間內，并使能量傳遞控制裝置40具有弾性形變之能力，使能量傳遞控制裝置40與水箱內膽10及水箱外皮接觸更緊，特別是于內包覆套403內的中的相變材料50相變為液態吋，能夠均勻地保持在內包覆套403。本實用新型之相變材料50可選擇石蠟、聚こニ醇，氯化鈣、硫酸鈉、碳酸鈉、硫代硫酸鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硝酸鎂、氯化鎂、氫氧化鋇水合物，或者こ酰胺其中ー為材料。特別要強調，本實用新型之相變材料50在固態時，其具有導熱能力差之特性，而當相變材料50遇熱并達到相變溫度后，即會從固態相變為液態；當本實用新型之相變材料50相變為液態后，即具有對流傳熱之特性，傳熱能力迅速提高。故當本實用新型之能量傳遞控制裝置40已配置于防過熱保溫水箱I之保溫層20中，并且與水箱內膽10及水箱外皮30完全接觸后，當防過熱保溫水箱I中的水溫升高至相變材料50的相變溫度以上時，相變材料50會從固態相變為液態，即可利用相變材料50于液態具有對流傳熱之特性，通過液態的對流換熱能力，將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量通過水箱內膽10、液態的能量傳遞控制裝置40至與大氣室溫接觸的水箱外皮30的路徑后，將熱量傳遞至大氣中，達到快速散熱之效果；當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下時，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。以ー實施例來說，當選擇以石蠟作為相變材料50時，石蠟其密度為O. 9g/cm3,導熱系數為O. 15ff/m. K，其相變溫度為58飛2°C，亦即超過此溫度時，相變材料50便會熔化成液體。因此，當要將能量傳遞控制裝置40嵌設在水箱內膽10與水箱外皮30間的保溫層20 中吋，可先將能量傳遞控制裝置40內的相變材料50升溫熔化，使能量傳遞控制裝置40可彎曲或形變，以便嵌設在保溫層20中(如上述的C環結構)；此方法除了可以方便將能量傳遞控制裝置40嵌設在保溫層20中，同吋，由于能量傳遞控制裝置40可彎曲或形變，故可以與水箱內膽10及水箱外皮30完全接觸，并等降溫并固化后，便完成配置；之后，再進行發泡材質的充填。以60L (公升)的防過熱保溫水箱I而言使用四道長450mm的能量傳遞控制裝置40軸向平行均布在60L水箱內，當防過熱保溫水箱I中溫度達80°C以上吋，由石蠟所形成的相變材料50便會熔化成液體；經測試及計算后，60L水箱總散熱功率為107W ;而在60°C以下吋，由石蠟所形成的相變材料50便會凝固成固體；經測試及計算后，總散熱功率降為32W。很明顯地，能量傳遞控制裝置40能起將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量快速傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。而以100L(公升)的防過熱保溫水箱I而言使用四道長650mm的能量傳遞控制裝置40軸向平行均布在100L水箱內，當防過熱保溫水箱I中溫度達80°C以上時，由石蠟所形成的相變材料50便會熔化成液體；經測試及計算后，100L水箱總散熱功率為180W ;而在60°C以下吋，由石蠟所形成的相變材料50便會凝固成固體；經測試及計算后，總散熱功率降為57W。很明顯地，能量傳遞控制裝置40能起將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量快速傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。而以150L (公升)的防過熱保溫水箱I而言使用四道長1050mm的能量傳遞控制裝置40軸向平行均布在150L水箱內，當防過熱保溫水箱I中溫度達80°C以上時，由石蠟所形成的相變材料50便會熔化成液體；經測試及計算后，150L水箱總散熱功率為205W ;而在60°C以下時，由石蠟所形成的相變材料50便會凝固成固體；經測試及計算后，總散熱功率降為62W。很明顯地，能量傳遞控制裝置40能起將過高溫度的防過熱保溫水箱I中的部分熱量快速傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。很明顯地，本實用新型之防過熱保溫水箱1，藉由防過熱保溫水箱I內部保溫層20中的能量傳遞控制裝置40，通過此能量傳遞控制裝置40中的相變材料50的相變功能將防過熱保溫水箱I中的部分熱能轉移出去，藉此防止防過熱保溫水箱I發生過熱，使得本實用新型之防過熱保溫水箱I具有較高的安全性。同時，本實用新型之防過熱保溫水箱1，是使用成本較低的中的相變材料50，也使得本實用新型之防過熱保溫水箱I具有較低的制造成本。而增加外包覆套405之目的是將內包覆套403拘束在一定形狀及空間內，特別是于內 包覆套403中的相變材料50相變為液態時，能夠均勻地保持在內包覆套403。同時，在本實施例中，配置緩沖組件401之目的，是在能量傳遞控制裝置40中的相變材料50由固態轉變成液態的相變過程中，起吸收體積增加的緩沖作用，同時也能藉此些緩沖組件401所占的空間，來減少相變材料50的灌裝量。而緩沖組件401為竹節多段狀，更能夠通過竹節狀的間隙來增加液態的對流效果。防過熱保溫水箱的制作方法接下來，進ー步揭露本實用新型之防過熱保溫水箱的制作方法之ー實施例。ー種防過熱保溫水箱的制作方法，其步驟如下提供一水箱內膽，水箱內膽10可形成一容量之空間，且水箱內膽10可采用搪瓷內膽、鋼塑內膽、不銹鋼內膽或者工程塑料等作為材料。提供一水箱外皮，配置并包覆水箱內膽10周圍，并于水箱內膽10與水箱外皮30間形成一空隙；而水箱外皮30可采用鍍鋅鐵皮、噴漆鐵皮、噴塑鐵皮、不銹鋼或者塑料等作為材料。提供至少ー個能量傳遞控制裝置40，每一能量傳遞控制裝置40具有一厚度，且此能量傳遞控制裝置40的厚度大于水箱內膽10與水箱外皮30間的空隙；因此，當能量傳遞控制裝置40要嵌設于水箱內膽10與水箱外皮30間的空隙中吋，需要將能量傳遞控制裝置40中的相變材料50先加熱并由固態改為液態后，將每一能量傳遞控制裝置40嵌設于水箱內膽10與水箱外皮30間的空隙中，其中，每一能量傳遞控制裝置40可以是縱向水平且間隔地嵌設在水箱內膽10與水箱外皮30間的空隙中，或是以C環結構橫向且間隔地設置于保溫層20中；同時，每一能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與水箱外皮30的兩端之間必須保留適當之空間。由于液態可以有較大的形狀改變，使得能量傳遞控制裝置40可完全地貼附于水箱內膽10及水箱外皮30之間，且與水箱內膽10及水箱外皮30相接觸。此外，因每一能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與水箱外皮30的兩端之間均保留適當之空間，故有利發泡材質流動，避免阻塞。而能量傳遞控制裝置40須與水箱內膽10及水箱外皮30相接觸之目的，則是為了能讓熱能由水箱內膽10傳導至水箱外皮30タト，因此必須相互接觸。注入一發泡材質于水箱內膽10及水箱外皮30之間。是將ー發泡材質注入水箱內膽10及水箱外皮30之間，使得發泡材質可藉由能量傳遞控制裝置40周圍所保留的空隙灌滿水箱內膽10及水箱外皮30之間的空間，便與能量傳遞控制裝置40形成保溫層20，發泡材質的材料可采用聚氨酯、聚苯こ烯、巖棉或者玻璃棉等。接下來，再揭露本實用新型之防過熱保溫水箱的制作方法之另ー實施例。ー種防過熱保溫水箱的制作方法，其步驟如下提供一水箱內膽，水箱內膽10可形成一容量之空間，且水箱內膽10可采用搪瓷內膽、鋼塑內膽、不銹鋼內膽或者工程塑料等作為材料。提供至少ー個能量傳遞控制裝置40，每一能量傳遞控制裝置40具有一厚度；接著，將每個能量傳遞控制裝置40配置于水箱內膽10之外壁上，且每一能量傳遞控制裝置40是以縱向水平且間隔地嵌設在水箱內膽10上，同時，每一能量傳遞控制裝置40的兩端與水 箱內膽10的兩端之間必須保留適當之空間。提供一水箱外皮，將其配置并包覆水箱內膽10周圍，并于水箱內膽10與水箱外皮30間形成一空隙；而水箱外皮30可采用鍍鋅鐵皮、噴漆鐵皮、噴塑鐵皮、不銹鋼或者塑料等作為材料。注入一發泡材質于水箱內膽10及水箱外皮30之間。是將ー發泡材質注入水箱內膽10及水箱外皮30之間，使得發泡材質可藉由能量傳遞控制裝置40周圍所保留的空隙灌滿水箱內膽10及水箱外皮30之間的空間，便與能量傳遞控制裝置40形成保溫層20，發泡材質的材料可采用聚氨酯、聚苯こ烯、巖棉或者玻璃棉等。由于，本實用新型之能量傳遞控制裝置40的厚度大于水箱內膽10與水箱外皮30間的空隙；因此，當能量傳遞控制裝置40嵌入于水箱內膽10及水箱外皮30后，可完全地貼附于水箱內膽10及水箱外皮30之間且與水箱內膽10及水箱外皮30相接觸。此外，因每一能量傳遞控制裝置40的兩端與水箱內膽10與水箱外皮30的兩端之間均保留適當之空間，故有利發泡材質流動，避免阻塞。而能量傳遞控制裝置40須與水箱內膽10及水箱外皮30相接觸之目的，則是為了能讓熱能由水箱內膽10傳導至水箱外皮30外，因此必須相互接觸。能量傳遞控制裝置的制作方法接下來，本實用新型進ー步揭露能量傳遞控制裝置的制作方法之ー實施例。一種能量傳遞控制裝置的制作方法，其步驟如下提供一內包覆套403，內包覆套403的材料可采用鋁塑復合材質提供至少ー緩沖組件401，并將其置于內包覆套403中；而此緩沖組件401的材料可采用鋁塑復合材質；這些緩沖組件401可起吸收相變材料50由固態轉變成液態過程中產生體積增加的緩沖作用。提供ー相變材料50，將此相變材料50加熱并使其由固態改變為液態后，再將此液態的相變材料50以一定量灌入內包覆套403中，并且將每ー緩沖組件401包覆于液態的相變材料50中。在本實施例中的緩沖組件401可以是ー種充氣條，是于每一充氣條中充入氣體后封ロ，而充氣條也可以是鋁塑復合材質。封口內包覆套403，是將相變材料50封閉于內包覆套403中。[0087]提供一外包覆套405，包覆已封ロ的內包覆套403 ;外包覆套405為耐高溫及膨脹性能高之絕緣材料,本實用新型采用橡膠材質的三元こ丙材料。此外，本實用新型還可進一步在每一緩沖組件401上扎上至少ー個尼龍繩4011，使得每ー緩沖組件401上可形成多個間隔排列的竹節狀；例如使用15 20cm之尼龍繩4011將每ー緩沖組件401扎成竹節狀；抽真空封ロ所述外包覆套405，如圖5A或5B所示。再者，為避免能量傳遞控制裝置40中的固態之相變材料50與內包覆套403之間有空氣存在，而使得固態與液態傳遞過程，在內包覆套403中形成過多的氣泡，而導致能量傳遞控制裝置40之效能降低之現象；因此，在本實用新型之一較佳之實施例中，是在進行內包覆套403封ロ之前，先進行抽真空的步驟，即在抽真空后再進行封ロ，以確保能量傳遞控制裝置40中的相變材料50在固態與液態傳遞過程中，不會在內包覆套403中形成過多的氣泡。第三實施例自然式太陽能儲熱循環系統請參考圖6，是本實用新型之ー種自然式太陽能儲熱循環系統。如圖6所示，自然循環式太陽能儲熱系統系由一保溫水箱I及一太陽能集熱裝置2所組成；其中太陽能集熱裝置2中的集熱組件21可以是ー種玻璃式太陽真空管；當保溫水箱I與多個集熱組件21所形成之太陽能集熱裝置2連接后，太陽能集熱裝置2將太陽能之熱幅射轉換成熱能后，使得流出每ー個集熱組件21上半部的熱水能夠與儲熱水箱I內之冷水作熱交換，進而達到將保溫水箱I中的水加熱之效果；再由于加熱后之熱水因自身浮力自然上升，而未加熱之冷水則自然下降，當流體自然的進行冷、熱對流，可使保溫水箱I內部的水流與真空管中內部的水流反復自然循環；其中，保溫水箱I中的冷水由冷水進ロ 13進入，而經熱交換后之熱水由熱水出口 14送出保溫水箱1，以供使用者使用熱水。在本實用新型之自然循環式太陽能儲熱系統的較佳實施例中，所述的保溫水箱I是ー種具有防過熱功能的保溫水箱，此保溫水箱I包括ー個水箱內膽，一個套設在水箱內膽外部之保溫層，一個套設在保溫層外部之水箱外皮，以及至少ー個嵌設在保溫層與水箱外皮間的能量傳遞控制裝置40所形成；而每ー個能量傳遞控制裝置40的結構至少包括ー個外包覆套；ー個內包覆套，其為一個封閉結構并配置在外包覆套內；ー相變材料，配置并封閉于內包覆套內；此外，本實用新型還可以進ー步于能量傳遞控制裝置40的內包覆套中配置至少ー個充氣條，使充氣條能與相變材料接觸。很明顯地，能量傳遞控制裝置40之制造及配置方式，是與前述述第一實施方式及第ニ實現方式所述之結構相同，故不再進行贅述。接著，將本實用新型之具有防過熱功能的保溫水箱使用在自然循環式太陽能儲熱系統時，當太陽能集熱裝置2將太陽能之熱幅射轉換成熱能后，使得保溫水箱I中的水被持續地加熱。當保溫水箱I中溫度達80°C以上吋，則位于能量傳遞控制裝置40中的相變材料50 (例如石蠟)便會熔化成液體；根據前述之實施例所述，能量傳遞控制裝置40能將防過熱保溫水箱I中過高的溫度傳遞至防過熱保溫水箱Iタト，達到散熱之功能。當防過熱保溫水箱I中的水溫降低至相變材料50的相變溫度以下吋，能量傳遞控制裝置40中的相變材料50則會相變回固態，此時即可通過能量傳遞控制裝置40中的相變材料50于固態導熱差之特性，以達到水箱保溫之目的。再接著，基于使用者的需要，本實用新型之自然循環式太陽能儲熱系統可以系由ー個放置于戶外的外部保溫水箱I、一個與戶外保溫水箱I連接的太陽能集熱裝置2，以及ー個放置于室內的內部保溫水箱(未顯示于圖中)所組成，而內部保溫水箱是經由管線與外部保溫水箱I之熱水出口 14連接，使得內部保溫水箱能夠具有保溫之功能。而在本實用新型之自然循環式太陽能儲熱系統的另ー個實施例，其可以選擇將內部保溫水箱也形成具有防過熱功能的保溫水箱，而形成此具有防過熱功能的保溫水箱之方式，也是于內部保溫水箱中加入至少ー個能量傳遞控制裝置40，使得當內部保溫水箱中的水溫低于60°C以下吋，則位于能量傳遞控制裝置40中的相變材料50 (例如石蠟)便會處在固態之狀態，由于能量傳遞控制裝置40中的相變材料50 (例如石蠟)于固態時的熱傳遞效果差，故可以達到水箱保溫之目的；而若在使用者使用熱水的過程中，當進入內部保溫水箱的水溫過高而使得內部保溫水箱中的能量傳遞控制裝置40之相變材料50 (例如石蠟)熔化成液體后，此能量傳遞控制裝置40能起將防過熱保溫水箱I中過高的溫度傳遞至防過熱保溫水箱I外，達到散熱之功能；故能増加使用者的安全。自然式太陽能儲熱循環系統的制作方法接下來，本實用新型進ー步揭露自然式太陽能儲熱循環系統的制作的實施例。 自然循環式太陽能儲熱系統的制備方法，其步驟如下首先，提供一個太陽能集熱裝置2，是由多個集熱組件21所組成；接著，提供ー個外部防過熱保溫水箱1，其是于外部防過熱保溫水箱的一個側面與多個集熱組件21連接，并具有一冷水進ロ 13及ー熱水出口 14，其中外部防過熱保溫水箱I包括一水箱內膽10，一個套設在水箱內膽10外部之保溫層20，一個套設在保溫層20外部之水箱外皮30 '及提供至少一能量傳遞控制裝置40，是嵌設在水箱內膽10與水箱外皮30之間的保溫層20中，而能量傳遞控制裝置包括至少ー個包覆套403，為一封閉結構；及ー相變材料，配置并封閉于包覆套403內。在此要強調，本實用新型前述所揭露之防過熱保溫水箱的制作方法以及能量傳遞控制裝置的制作方法，均可以使用在前述之第一實施例至第二實施例中，故自然式太陽能儲熱循環系統的制作方法不再重復贅述。以上所述僅為本實用新型較佳實施例，并非用以限定本實用新型申請的權利范圍；同時以上的描述對于本領域普通技術人員應可明了與實施，因此其它未脫離本實用新型所掲示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于權利要求書的范圍中。
權利要求1.ー種自然循環式太陽能儲熱系統，包括一太陽能集熱裝置，系由多個集熱組件所組成，一防過熱保溫水箱，其是于ー側面與所述之多個集熱組件連接，并具有一冷水進ロ及ー熱水出口，其中所述自然循環式太陽能儲熱循環系統之特征在于所述之防過熱保溫水箱中配置有至少ー個能量傳遞控制裝置，此能量傳遞控制裝置包括:一包覆套，為一封閉結構；及ー相變材料，配置并封閉于所述包覆套內。
2.根據權利要求I所述的自然循環式太陽能儲熱系統，其特征在干，進ー步于所述之包覆套上包覆一外包覆套。
3.根據權利要求I所述的自然循環式太陽能儲熱系統，其特征在干，進ー步于所述之包覆套內配置至少ー緩沖組件。
4.根據權利要求3所述的自然循環式太陽能儲熱系統，其特征在于，所述的緩沖組件上形成至少ー個竹節狀的流道。
5.根據權利要求3所述的自然循環式太陽能儲熱系統，其特征在于，所述的緩沖組件為鋁塑復合材料。
6.ー種自然循環式太陽能儲熱系統，包括一太陽能集熱裝置，系由多個集熱組件所組成，一外部防過熱保溫水箱，其是于ー側面與所述之多個集熱組件連接，并具有一冷水進ロ及ー熱水出口，一內部保溫水箱，其是與所述之外部防過熱保溫水箱之熱水出ロ連接，其中所述自然循環式太陽能儲熱循環系統之特征在于所述之外部防過熱保溫水箱中配置有至少ー個能量傳遞控制裝置，此能量傳遞控制裝置包括一包覆套，為一封閉結構；及ー相變材料，配置并封閉于所述包覆套內。
7.根據權利要求6所述的自然循環式太陽能儲熱系統，其特征在于，所述的內部保溫水箱中配置有至少ー個所述之能量傳遞控制裝置。
8.根據權利要求7所述的自然循環式太陽能儲熱系統，其特征在于，所述的能量傳遞控制裝置包括一包覆套，為一封閉結構；及ー相變材料，配置并封閉于所述包覆套內。
專利摘要本實用新型涉及一種自然循環式太陽能儲熱系統，系由一保溫水箱以及一個與保溫水箱連接的太陽能集熱裝置所組成；其中之保溫水箱，包括一水箱內膽，一套設在所述水箱內膽外部之保溫層，一套設在所述保溫層外部之水箱外皮及至少一嵌設在所述水箱內膽與所述水箱外皮間的保溫層中的能量傳遞控制裝置，其中，所述之能量傳遞控制裝置的特征在于一內包覆套，為一封閉結構；至少一緩沖組件，為一封閉結構并配置在所述內包覆套內；及一相變材料，配置并封閉于所述內包覆套中；一外包覆套，包覆所述內包覆套。
文檔編號F24J2/34GK202511501SQ20112047401
公開日2012年10月31日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者蘇樹強 申請人:皇明太陽能(上海)有限公司