CN101113845A - 承压双循环直插式真空管太阳热水器 - Google Patents

承压双循环直插式真空管太阳热水器 Download PDF

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Abstract

一种由真空集热管、集水管、保温水箱及其管道系统组成的承压双循环直插式真空管太阳热水器，将集水管与水箱一体化制造，使一部分水箱壁成了热交换器，这样既节约了原材料，又提高了传热效率。在系统中，水箱是承压的，可省去水位自动控制系统，有喷淋压力高，系统寿命长，操作简单的优点，加热循环系统是非承压的，有热阻小、成本低的优点。本发明的真空管中充满循环液，在高寒地区使用不会冻坏真空管，空晒不炸管。本发明热交换面积大，热交换温度低，热交换面上不易结垢，可永远保持较高的传热效率。本发明承压、抗冻、高效、低成本，双循环，是直插式真空管太阳热水器的更新换代产品，有广阔的市场前景。

Description

承压双循环直插式真空管太阳热水器
所属技术领域
本发明涉及太阳能热利用中一种真空管太阳热水器，尤其是一种承压双循环直插式真空管太阳热水器。
背景技术
目前，市场上最常见的直插式真空管太阳热水器，多为非承压单循环式，它结构简单，售价低，市场占有率非常高。由于它的空晒温度很高，所以在空晒状态下上水常常引起炸管，由于它不能承压，使用一次就必须上一次水，操作非常麻烦，如果增加水位自动控制系统，既增加了产品的成本，又降低了系统的可靠性，还减少了系统的使用寿命。由于是单循环，所以它没有抗冻性，又因管内易结垢而导致其传热效率下降和使用寿命缩短，虽然热管式真空集热管属双循环工作方式，由于它的冷凝端面积很小且工作温度很高，所以它的冷凝端特别容易结垢而使其传热效率大大下降，况且其价格也难以被普通用户所接受。
发明内容
为了充分发挥直插式真空集热管太阳热水器的优点，克服其缺点，本发明提供了一种结构简单、造价低、高效、承压、双循环、永不结垢的承压双循环直插式真空集热管太阳热水器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将集水管与水箱一体化制造，使水箱壁的一部分成为集水管的共用部分，有光照时，集水管中的循环液通过其共用水箱壁将水箱内的水加热，在系统中，水箱是承压的，其工作方式为顶水式，集水管是非承压的，其工作方式与直插式真空集热管太阳热水器工作方式相同。
本发明的有益效果是，水箱壁的一部分又是集水管的一部分，使水箱壁成了一个热交换器，这样既节约了原材料，又提高了传热效率。
本发明的真空集热管内永远充满了抗冻循环液，在高寒地区工作也不会冻坏真空集热管，且空晒不炸管。
本发明系承压双循环工作制式，加热循环液系抗冻剂，真空集热管内可永不结垢。
本发明的进/供水系统处于承压工作状态，不但可以省去水位自动控制系统，而且还有操作简单，喷淋压力高的优点。
本发明有足够大的热交换面积，因而热阻小且热交换温度低，热交换面上不易结垢，可永远保持较高的热交换效率。
本发明承压、抗冻、高效、低成本、双循环，适合温带、寒带及高寒地区使用，是直插式真空集热管太阳热水器的更新换代产品，有广阔的市场前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图2是图1的A--A剖面示意图。
图3是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图4是图3的B-B剖面示意图。
图5是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图6是图5的C--C剖面示意图。
图7是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图8是图7的D--D剖面示意图。
图9是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图10是图9的E--E剖面示意图。
图11是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图12是图11的F--F剖面示意图。
图13是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图14是图13的G--G剖面示意图。
图15是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图16是图15的H--H剖面示意图。
图17是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图18是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图19是图18的I--I剖面示意图。
图20是又一种承压双循环直插式真空管太阳热水器的剖面示意图。
图中1.尾托盒，2.真空集热管，3.水箱外壳，4.管，5.水箱端盖，6.水箱端盖，7.循环液加入管，8.保温层，9.水箱，10.出热水管，11.循环液加入管，12.水箱端盖，13.水箱端盖，14.管，15.水箱壁凹陷，16.弧形板，17.支架，18.进冷水管，19.弧形板，20.水箱壁波浪形凹陷，21.管，22.水箱端盖，23.水箱端盖，24.循环液加入管，25.水箱，26.出热水管，27.进冷水管，28.弧形板，29.水箱壁花瓣形凹陷，30.循环液加入管，31.水箱，32.弧形板，33.水箱壁弧形凹陷，34.管，35.换热管，36.水箱，37.循环液加入管，38.管，39.槽，40.保温材料，41.水箱外壳，42.槽，43.水箱，44.水箱端盖，45.水箱端盖，46.循环液加入管，47.出热水管，48.循环液加入管，49.水箱端盖，50.水箱端盖，51.集水管，52.进冷水管，53.水箱外壳，54.槽，55.水箱，56.循环液加入管，57.槽，58.水箱外壳，59.槽，60.水箱，61.水箱端盖，62.水箱端盖，63.循环液加入管，64.真空集热管，65.保温集水管，66.管，67.循环液管，68.水箱端盖，69.进冷水管，70.出热水管，71.环形管，72.水箱，73.水箱壁内的孔，74.水箱延长接头，75.循环液加入管，76.保温材料，77.水箱外壳，78.水箱端盖，79.环形孔，80.循环液管，81.管，82.管，83.管，84.水箱端盖，85.金属螺旋接口，86.环形孔，87.水箱，88.水箱壁内的孔，89.环形孔，90.管，91.保温膨胀液箱，92.循环液加入管，93.出热水管，94.水箱端盖，95.金属螺旋接口，96.保温集水管，97.管，98.管，99.水箱端盖，100.水箱端盖，101.管，102.管，103.水箱端盖，104.水箱端盖，105.循环液加入管，106.保温膨胀液箱，107.出热水管，108.水箱，109.进冷水管，110.保温集水管，111.管，112.水箱端盖，113.水箱端盖，114.循环液加入管，115.水箱，116.水箱端盖，117.出热水管，118.进冷水管，119.管，120.保温集水管。
具体实施方式
图1、图2共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：真空集热管(2)的尾部安装在尾托盒(1)内。真空集热管(2)的头部安装在弧形板(16)与水箱壁凹陷(15)共同围成的集水管内。水箱端盖(6)的凹陷与水箱壁凹陷(15)相吻合，这两个凹陷与弧形板(16)、水箱端盖(5)共同围成管(4)。水箱端盖(5)、水箱端盖(6)分别与水箱(9)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(4)与集水管相连通，上部通过循环液加入管(7)与大气相连通。水箱端盖(12)的凹陷与水箱壁凹陷(15)相吻合，这两个凹陷与弧形板(16)、水箱端盖(13)共同围成管(14)。水箱端盖(12)、水箱端盖(13)分别与水箱(9)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(14)与集水管相连通，上部通过循环液加入管(11)与大气相连通。水箱外壳(3)与水箱(9)之间填充有保温材料(8)。出热水管(10)与水箱(9)的上部相连通。水箱外壳(3)安放在支架(17)上。进冷水管(18)与水箱(9)的下部相连通。使用前，先从循环液加入管(7)加入抗冻循环液，将进冷水管与自来水管接通，将出热水管与热水供应系统的管接通，有光照时，被真空集热管加热的循环液通过水箱壁的凹陷部分和水箱的两端头将水箱中的水加热。
图3、图4共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：弧形板(19)上开有多个真空集热管插孔，弧形板与水箱(25)固定在一起后，与水箱壁波浪形凹陷(20)共同围成集水管。水箱壁波浪形凹陷可为弧形、锯齿形和不规则形。水箱端盖(23)的凹陷与水箱壁波浪形凹陷(20)相吻合，这两个凹陷与弧形板(19)、水箱端盖(22)共同围成管(21)。水箱端盖(22)、水箱端盖(23)分别与水箱(25)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(21)与集水管相连通，上部通过循环液加入管(24)与大气相连通。
图5、图6共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：弧形板(28)上开有多个真空集热管插孔，弧形板与水箱(31)固定在一起后，与水箱壁花瓣形凹陷(29)共同围成集水管。循环液加入管(30)一端与集水管上部相连通，另一端与大气相连通。
图7、图8共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：弧形板(32)上开有多个真空集热管插孔，弧形板与水箱(36)固定在一起后，与水箱壁弧形凹陷(33)共同围成集水管。换热管(35)通过管(34)、(38)与集水管上部相连通，循环液加入管(37)一端与换热管上部相连通，另一端与大气相连通。使用前，先经循环液加入管(37)加满循环液，有光照时，集水管中的循环液被加热，热循环液经管(34)、换热管(35)、管(38)回到集水管完成换热循环，一部分热量通过水箱壁弧形凹陷(33)传给水箱中的水。
图9、图10共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：槽(42)上开有多个真空集热管插孔，水箱端盖(44)、水箱端盖(49)与水箱(43)连接在一起后组成一个承压水箱。槽(42)、水箱端盖(45)、水箱端盖(50)与水箱(43)共同围成一个空间为集水管(51)。循环液加入管(46)、循环液加入管(48)一端与集水管(51)相连通，另一端与大气相连通。槽(39)上开有多个真空集热管插孔，它与水箱外壳(41)固定在一起后围成一个空间，这个空间内填充有保温材料(40)。
图11、图12共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：槽(54)上开有多个真空集热管插孔，槽与水箱(55)固定在一起共同围成一个空间为集水管。集水管的上部通过循环液加入管(56)与大气相连通。
图13、图14共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：水箱端盖(62)与水箱(60)固定在一起后形成一个承压水箱。槽(59)上开有多个真空集热管插孔，槽(59)、水箱端盖(61)与水箱(60)共同围成一个空间为集水管。集水管上部通过循环液加入管(63)与大气相连通。槽(57)上开有多个真空集热管插孔，它与水箱外壳(58)固定在一起后围成一个空间。
图15、图16共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：水箱(72)及其端盖(68)、(78)可用金属或高分子材料制成，当它使用金属材料制造时，可采用挤出或浇铸工艺成型，水箱两端盖与箱体可采用螺旋+胶接的方式联接。当它使用高分子材料制造时，可采用挤出或注塑工艺成型，水箱两端盖(68)、(78)上的环形槽与箱体(72)热熔对接(热熔插接、胶接或焊接)在一起后形成环形孔(71)、(79)，环形孔与水箱壁内的孔(73)相互连通，孔(73)的横断面为圆形、椭圆形、三角形、多边形。环形孔(71)、(79)分别与循环液管(67)、(80)相连通。循环液管(67)通过管(66)与保温集水管(65)相连通。循环液管(80)通过管(81)与保温集水管(65)相连通。水箱延长接头(74)与水箱(72)连接在一起。有光照时，被真空集热管加热了的循环液，经管(66)、循环液管(67)、环形孔(71)、水箱壁内的孔(73)、环形孔(79)、循环液管(80)、管(81)到保温集水管(65)完成加热循环，热循环液经水箱壁内的孔(73)时，通过水箱壁与水箱内的水发生热交换使水温升高。
图17描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：水箱(87)及其端盖(84)、(94)可用金属或高分子材料制成，当它使用金属材料制造时，可采用挤出或浇铸工艺成型，水箱两端盖与箱体可采用螺旋+胶接的方式联接。当它使用高分子材料制造时，可采用挤出或注塑工艺成型，水箱两端盖(84)、(94)上的环形槽与水箱(87)热熔对接(热熔插接、胶接或焊接)在一起后形成环形孔(86)、(89)，环形孔与水箱壁内的孔(88)相互连通，孔(88)的横断面可为圆形、椭圆形、三角形、多边形。环形孔(86)通过管(82)、(83)与保温集水管(96)相连通。有光照时，被真空集热管加热了的抗冻循环液，经管(83)、环形孔(86)、水箱壁内的孔(88)、环形孔(89)、水箱壁内的孔(88)、管(82)到保温集水管(96)完成加热循环，热循环液经水箱壁内的孔(88)时，通过水箱壁与水箱内的水发生热交换使水温升高。
图18、图19共同描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：水箱端盖(99)、水箱端盖(100)分别与水箱(108)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(97)、(98)与保温集水管(110)相连通，上部通过管(102)进入水箱端盖(103)、(104)分别与水箱(108)固定在一起后形成空间的下部，水箱端盖(103)、水箱端盖(104)分别与水箱(108)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(101)，与水箱端盖(99)、(100)形成空间的上部相连通，这个空间的上部通过管与保温膨胀液箱(106)相连通。有光照时，真空集热管把保温集水管中的抗冻循环液加热，热循环液经管(98)进入水箱端盖(99)、(100)形成空间的下部，再经管(102)，水箱端盖(103)、(104)围成的空间，管(101)，水箱端盖(99)、(100)围成的空间，管(97)，到保温集水管(110)完成加热循环。
图20描述了一种承压双循环直插式真空管太阳热水器：水箱端盖(112)、水箱端盖(113)分别与水箱(115)固定在一起后形成一个空间，这个空间通过管(111)、管(119)与保温集水管(120)相连通，有光照时，真空集热管把保温集水管中的抗冻循环液加热，热循环液经管(119)进入水箱端盖(112)、水箱端盖(113)形成空间的上部，通过水箱端盖(113)将水箱中的水加热。被冷却的循环液经管(111)回到保温集水管。

Claims (1)

1.一种承压双循环直插式真空管太阳热水器，由真空集热管、集水管、保温水箱及其管道系统组成，其特征是：
a.真空集热管(2)的头部安装在弧形板(16)与水箱壁凹陷(15)共同围成的集水管内。水箱端盖(6)的凹陷与水箱壁凹陷(15)相吻合，这两个凹陷与弧形板(16)、水箱端盖(5)共同围成管(4)。水箱端盖(5)、水箱端盖(6)分别与水箱(9)固定在一起后围成一个空间，这个空间的下部通过管(4)与集水管相连通，上部通过循环液加入管(7)与大气相连通。水箱端盖(12)的凹陷与水箱壁凹陷(15)相吻合，这两个凹陷与弧形板(16)、水箱端盖(13)共同围成管(14)。水箱端盖(12)、水箱端盖(13)分别与水箱(9)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(14)与集水管相连通，上部通过循环液加入管(11)与大气相连通。
b.弧形板(19)上开有多个真空集热管插孔，弧形板与水箱(25)固定在一起后，与水箱壁波浪形凹陷(20)共同围成集水管。水箱壁波浪形凹陷可为弧形、锯齿形和不规则形。水箱端盖(23)的凹陷与水箱壁波浪形凹陷(20)相吻合，这两个凹陷与弧形板(19)、水箱端盖(22)共同围成管(21)。水箱端盖(22)、水箱端盖(23)分别与水箱(25)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(21)与集水管相连通，上部通过循环液加入管(24)与大气相连通。
c.弧形板(28)上开有多个真空集热管插孔，弧形板与水箱(31)固定在一起后，与水箱壁花瓣形凹陷(29)共同围成集水管。循环液加入管(30)一端与集水管上部相连通，另一端与大气相连通。
d.弧形板(32)上开有多个真空集热管插孔，弧形板与水箱(36)固定在一起后，与水箱壁弧形凹陷(33)共同围成集水管。換热管(35)通过管(34)、(38)与集水管上部相连通，循环液加入管(37)一端与換热管上部相连通，另一端与大气相连通。
e.槽(42)上开有多个真空集热管插孔，水箱端盖(44)、水箱端盖(49)与水箱(43)连接在一起后组成一个承压水箱。槽(42)、水箱端盖(45)、水箱端盖(50)与水箱(43)共同围成一个空间为集水管(51)。循环液加入管(46)、循环液加入管(48)一端与集水管(51)相连通，另一端与大气相连通。槽(39)上开有多个真空集热管插孔，它与水箱外壳(41)固定在一起后围成一个空间，这个空间内填充有保温材料(40)。
f.槽(54)上开有多个真空集热管插孔，槽与水箱(55)固定在一起共同围成一个空间为集水管。集水管的上部通过循环液加入管(56)与大气相连通。
g.水箱端盖(62)与水箱(60)固定在一起后形成一个承压水箱。槽(59)上开有多个真空集热管插孔，槽(59)、水箱端盖(61)与水箱(60)共同围成一个空间为集水管。集水管上部通过循环液加入管(63)与大气相连通。槽(57)上开有多个真空集热管插孔，它与水箱外壳(58)固定在一起后围成一个空间。
h.水箱(72)及其端盖(68)、(78)可用金属或高分子材料制成，当它使用金属材料制造时，采用挤出或浇铸工艺成型，水箱两端盖与箱体可采用螺旋+胶接的方式联接。当它使用高分子材料制造时，采用挤出或注塑工艺成型，水箱两端盖(68)、(78)上的环形槽与箱体(72)热熔对接(热熔插接、胶接或焊接)在一起后形成环形孔(71)、(79)，环形孔与水箱壁内的孔(73)相互连通，孔(73)的横断面可为圆形、椭圆形、三角形、多边形。环形孔(71)、(79)分别与循环液管(67)、(80)相连通。循环液管(67)通过管(66)与保温集水管(65)相连通。循环液管(80)通过管(81)与保温集水管(65)相连通。水箱延长接头(74)与水箱(72)连接在一起。
i.水箱(87)及其端盖(84)、(94)可用金属或高分子材料制成，当它使用金属材料制造时，采用挤出或浇铸工艺成型，水箱两端盖与箱体可采用螺旋+胶接的方式联接。当它使用高分子材料制造时，采用挤出或注塑工艺成型，水箱两端盖(84)、(94)上的环形槽与水箱(87)热熔对接(热熔插接、胶接或焊接)在一起后形成环形孔(86)、(89)，环形孔与水箱壁内的孔(88)相互连通，孔(88)的横断面可为圆形、椭圆形、三角形、多边形。环形孔(86)通过管(82)、(83)与保温集水管(96)相连通。
j.水箱端盖(99)、水箱端盖(100)分别与水箱(108)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(97)、(98)与保温集水管(110)相连通，上部通过管(102)进入水箱端盖(103)、(104)分别与水箱(108)固定在一起后形成空间的下部，水箱端盖(103)、水箱端盖(104)分别与水箱(108)固定在一起后形成一个空间，这个空间的下部通过管(101)，与水箱端盖(99)、(100)形成空间的上部相连通，这个空间的上部通过管与保温膨胀液箱(106)相连通。
k.水箱端盖(112)、水箱端盖(113)分别与水箱(115)固定在一起后形成一个空间，这个空间通过管(111)、管(119)与保温集水管(120)相连通。
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