CN101144653B - 扁盒式系统集成太阳热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扁盒式系统集成太阳热水器，能将自然循环机制高度集成在一块扁盒式集热板芯范围之内，从而使扁盒式自然循环热水器系统，得以实现集贮分离，简易组合、协调安装、高效运行；保温水箱建筑一体化隐蔽安装。实现了超薄、超轻型和一体化整体结构的扁盒式集一热水器，可根据既有建筑的安装条件，选择相适应的专利脚架系统，简易协调地直接锚固在瓦面坡屋顶、阳台护栏或平屋面上。安装在平屋面上的系统，不仅可根据日照情况，简易调整正对太阳的安装角和方位角；而且，置于平屋面脚架上的水箱，其隔夜的散热余水，在有日照时，还能自动进行无源二次循环增温，以节约水资源和确保供水质量。

Description

扁盒式系统集成太阳热水器

技术领域

本发明涉及太阳能热利用领域，是一种能将整个自然循环机制集成在一块扁盒式集热板芯之内，以满足建筑一体化分体协调安装集热器，隐蔽配置保温水箱的平板型扁盒式太阳热水装置。

背景技术

一般的自然循环太阳热水器，必须配置一只高位保温循环贮热水箱，并通过冷水下循环管和热水上循环管与集热器相连接，才能形成温差对流循环换热回路。这种结构存在的问题是，保温循环贮热水箱必须置于整个系统的最高部位，否则温差对流循环换热现象就不会发生；从而造成自然循环太阳热水器的高位保温循环贮热水箱，必然裸露在建筑造型之外，难以实现建筑一体化隐蔽安装。怎样才能将自然循环系统的高位保温循环贮热水箱，从系统中分离出来，并实现低位进家入户、分体壁挂、隐蔽安装；从上个世纪以来，就一直是国内、外太阳能业界谋求取得的技术突破，而又一直未能得到彻底解决的“世纪难题”。直到目前为止，自然循环系统集贮分离，水箱低位配置，按建筑设计要求隐蔽安装的难题；仍未见到成功解决的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种能将整个自然循环机制高度集成在一块扁盒式集热板芯范围之内的新型集-热水器，从而使扁盒式自然循环太阳热水器系统，得以实现集贮分离，简易组合、协调安装、高效运行；保温水箱建筑一体化隐蔽安装的全新技术成果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由扁盒式集热器板芯、绝热边框、背板、透明盖板、保温贮热水箱、温控冷水补水阀、低温水二次循环温控阀、射流三通、“放气止水阀”、逆止阀、平屋面可调安装角脚架、阳台护栏可调安装角脚架，“太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架”共同组合而成的一种扁盒式系统集成太阳热水器，在“梳状掌式流道”上、下两端头部分，预留有上、下集管的循环回流通道；其特征在于：集热板芯上盖板上的集热排管兼上循环管和下盖板上的下循环管之间，装有密封绝热板。

热水出口，通过热水输水管经“放气止水阀”，与保温贮热水箱相连接。

低温水二次循环温控阀，通过逆止阀、射流三通与温控冷水补水阀控制的冷水供水管相连接。

扁盒式系统集成太阳热水器可与平屋面上的脚架系统；或阳台护栏上的支架系统；以及“太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架”系统相匹配使用。

将自然循环系统不可或缺的上、下循环管，上、下集管，集热排管，放气管，溢流管，排污管和冷水进水管(口)、热水出水管(口)，以及保温循环水箱，十一个管、口、部件的功能，全部有机协调高度集成在一块板芯范围之内；并进一步将其优化设计为一组“梳状掌式流道”冲压模具；利用该模具同时加工扁盒式集热器板芯的上、下盖板；然后，将其中一块定位为上盖板，另外一块横向翻身，再纵向旋转180°后作为下盖板。并将两块横向左右完全对称吻合；纵向和正反面相互颠倒，外形几何尺寸完全相同的传热金属薄板“梳状掌式流道”冲压件，组合成的板芯上、下盖板中间的流道部分，用耐热、抗腐蚀、无毒副作用的绝热材料加以隔绝；只在“梳状掌式流道”上下两端头部分，保留有沟通上下两块盖板上的上、下集管的循环回路通道；最后，对板芯组件进行整体全面抗压缝合密封；从而构成本发明扁盒式集热器的核心组件：新型自然循环系统集成集热板芯。

将该板芯与“多功能平板集热器边框型材”(专利号：ZL200420104531.7)以及背板、保温层、透明盖板相组合；即可完成本发明全新一代自然循环平板型扁盒式集-热水器系统的组装。该平板集-热水器内部装满水后，在太阳光热辐射下，处于上盖板上的下集管和集热排管兼上循环管中的水，首先吸收太阳光热被加热，温度升高的水分子比重变小，顺“梳状掌式流道”上浮到端头，经上口预留的循环回路通道转入到下盖板上的上集管内；同时挤压上集管和下循环管中的低温水；在重力作用下低温水沿下循环管下沉到端头，并经下方向预留的循环回路通道补充到上盖板上的下集管内，再转入集热排管兼上循环管中接受太阳光热辐射加热。周而复始，在该板芯自动产生的温差自然循环换热机制的作用下；密闭在平板集-热水器扁盒空腔中的水，很快就会被加热到系统设定的温度(例如：50℃±5°)；并被置于下盖板上的上集管中的温控冷水补水阀的温度传感器探测到，自动开启冷水补水阀，将冷水供水管中的自来水，经板芯下集管中的冷水进水口，导入上盖板上的下集管内；同时挤压集-热水器扁盒空腔中的达标热水，由上集管上的热水出水口，经热水输水管，过“放气止水阀”(专利号：ZL200420104530.2)，直达处于建筑一体化、低位、隐蔽安装的保温贮热水箱内贮存待用。

由于整个自然循环系统的循环管道，均被高度集成在一块扁盒式的平板集-热水器板芯范围之内；这样，不仅大大简化了系统的管网结构，而且降低了系统管网的内部循环阻力和散热面积，从而减少了热损，相应提高了系统的循环换热效率和总的可得热产量；同时，降低了产品的原材料消耗和制造成本。

因为，新型集-热水器本身已完全具备了温差自然循环换热的功能，故不再需要保温贮热水箱参与系统的宏观循环换热过程；作为功能已经单一化了的保温贮热水箱，故可完全按建筑承重的要求，协调放置在任何方便隐蔽安装和更接近用户取用热水的地方。

由于本发明已将整个温差自然循环系统的功能，集成在实现了超薄、超轻型和一体化整体结构的扁盒式集-热水器之内，剪除了外部循环管网的强制和拖累，故可根据任何既有建筑的安装的条件，选择相适应的专利脚架系统，即可简易协调地直接锚固在瓦面坡屋顶、阳台护栏或平屋面上。安装在平屋面上的系统，不仅可根据日照变化情况，简易调整正对太阳的安装角和方位角；而且，置于平屋面脚架上的水箱，其隔夜的散热余水，在次日有日照时，还能利用自来水动压，通过逆止阀、“射流三通”自动进行无源二次循环增温，以节约水资源和确保热水供水质量。

本发明配置有将集-热水器安装在平屋面上的平屋面可调安装角脚架(21)《与“定补双循环太阳热水器”(专利号：ZL200320104776.5)脚架通用》；或安装在阳台护栏上的可调安装角脚架(22)；至于需要安装在瓦面坡屋顶上的系统，可采用“太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架”(专利号：ZL200520099968.0)所提供的新技术、新产品来实现；上述不同支架，可供既有建筑安装条件不同的用户按需选用。

本发明的有益效果是，利用本发明高技术含量的新型扁盒式集热板芯，配合国家专利技术产品：“定补双循环太阳热水器”(专利号：ZL200320104776.5)；“放气止水阀”(专利号：ZL200420104530.2)；“多功能平板集热器边框型材”(专利号：ZL200420104531.7)；以及“太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架”(专利号：ZL200520099968.0)；等提供的新技术和新产品，集成创新，优化设计的全新一代建筑一体化平板型扁盒式自然循环系统集成太阳热水器；其系统结构更简单，功能和适用范围更广泛，更方便进行产业化大规模生产，也更便于面向各类既有建筑用户，包括：高层建筑(阳台系统)、现代大中城市(坡屋顶和平屋面系统)、小城镇、农村民族民居(土木结构瓦面坡屋顶系统)；以及国内、外(特别是低纬度回归带或西部地区)，广大无电地区的家庭或集体单位用户选用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明的内容进一步说明。

图1为本发明扁盒式集-热水器的板芯结构示意图；

图2为本发明扁盒式集-热水器的纵向中心剖面结构示意图；

图3为本发明的平屋面热水系统安装结构示意图；

图4为本发明的阳台热水系统安装结构示意图；

图中，1、扁盒式系统集成集热板芯；2、集热板芯上盖板上的下集管；3、集热板芯上盖板上的集热排管兼上循环管；4、绝热边框；5、背板；6、透明盖板；7、集热板芯下盖板上的上集管；8、集热板芯下盖板上的下循环管；9、上、下循环管道之间的密封绝热板；10、保温层；11、冷水进水口(兼排污管口)；12、热水出水口(兼放气管口，溢流管口)；13、“梳状掌式流道”上、下集管的循环回路通道；14、保温贮热水箱；15、温控冷水补水阀；16、低温水二次循环温控阀；17、射流三通；18、放气止水阀；19、热水输水管；20、冷水供水管；21、平屋面可调安装角脚架；22、阳台护栏可调安装角脚架；23、逆止阀；

本发明结构不仅限于附图所示。

具体实施方式

用集热板芯平面视图所示的“梳状掌式流道”模具，冲压耐腐蚀传热金属薄板，成型集热板芯(1)的上、下盖板；在将下盖板横向翻身，再纵向旋转180°后，与上盖板四边对齐；再在集热板芯上盖板上的集热排管兼上循环管(3)和下方向相对应处的集热板芯下盖板上的下循环管(8)之间，除“梳状掌式流道”两端预留的上、下集管循环回路通道(13)外，其余部分加装密封绝热板(9)；同时，在集热板芯下盖板规定位置处安装冷水进水口(11)；热水出水口(12)和温控冷水补水阀(15)后；将集热板芯(1)上、下盖板(含密封绝热板)进行全面抗压、密封缝合而构成扁盒式集-热水器板芯组件；并经通水耐压检验；涂镀选择性吸热涂层；从而完成扁盒式(自然循环)系统集成太阳热水器集热板芯(1)部分的制造检验过程。

将已检验合格的集热板芯(1)总成部件，置于已安装好背板(5)的“多功能平板集热器边框型材”绝热边框(4)内，再用发泡材料建立保温层(10)，并将集热板芯(1)、背板(5)和绝热边框(4)粘接为一个整体；最后再加装透明盖板(6)；完成整个平板型扁盒式(自然循环)系统集成太阳集-热水器部分的系统组装。

本发明的保温贮热水箱(14)，可以根据用户既有建筑安装条件，选用直接进家入户，悬挂在卫生间、厨房，天花板之上的小直径圆卧保温水箱；也可以配置直立于阳台地面，或厨房角柜中的立式圆筒保温水箱。由于本发明的保温贮热水箱不再参加系统的宏观循环换热，箱内只装来自集-热水器的定温热水；供水方式则完全靠重力自流；或增压泵取水，故无所谓冷、热水渗混问题；并能保证集-热水器当日所产热水，可全部有效被提取使用。

系统采用无源(或有源)温控冷水补水阀(15)进行定温控制；当集-热水器腔内的存水在太阳照射下，通过自然循环加热到设定温度(例如：50℃±5°)之后，温控冷水补水阀(15)会自动打开自来水供水管(20)的冷水通道，将自来水通过冷水进水口(11)补入到集热板芯下集管(2)和与其相连接的集热排管兼上循环管(3)和下循环管(8)内，挤压集热板芯(1)中的达标热水由热水出口(12)处，通过热水输水管(19)，经“放气止水阀”(18)，在重力作用下直接流到处于低位的保温贮热水箱(14)内贮存待用。在集-热水器板芯(1)内重新装满冷水后，温控冷水补水阀(15)会自动关闭冷水通道，集-热水器进入新一轮的内部自然循环加热过程；同时，“放气止水阀”(18)之后的热水管道(19)会自动延时排空，将热水输水管道(19)内的全部管道余留热水，导入保温贮热水箱(14)内保存；热水输水管道(19)内，不会再产生散热管道余水的排弃浪费问题。

被置于平屋面集-热水器下方支架上的圆卧保温贮热水箱(14)内，若有头天用剩的，达到水箱总容积1/5以上数量，温度又低于一定值(如：35℃)的剩余冷水；靠近水箱底部的有源或无源低温水二次循环温控阀(16)会自动打开，在温控冷水补水阀(15)工作时，水箱内的低温余水会通过逆止阀(23)和射流三通(17)，在冷水供水管(20)提供的自来水动压作用下，自动渗混到集热板芯(1)中，进行二次循环增温。

本发明是在一系列国家专利新技术、新产品、新工艺的基础上，集成创新，优化设计开发出来的，全新一代建筑一体化自然循环系统板芯集成系列新产品之一。其新成果试验样机的技术性能，经国家质监部门检测，其热性能指标体系达到国际先进，国内领先水平。

Claims (3)

1.一种扁盒式系统集成太阳热水器，由扁盒式集热板芯(1)、绝热边框(4)、背板(5)、透明盖板(6)、保温贮热水箱(14)、温控冷水补水阀(15)、低温水二次循环温控阀(16)、射流三通(17)、放气止水阀(18)、逆止阀(23)和支架共同组合而成，在梳状掌式流道上、下两端头部分，预留有上、下集管的循环回流通道(13)；在太阳照射下，温控冷水补水阀(15)会自动打开冷水供水管(20)的冷水通道，将自来水通过冷水进水口(11)补入到集热板芯下集管(2)和与其相连接的集热排管兼上循环管(3)和下盖板上的下循环管(8)内，挤压集热板芯(1)中的达标热水由热水出水口(12)处，通过热水输水管(19)，经放气止水阀(18)，在重力作用下直接流到处于低位的保温贮热水箱(14)内贮存待用，其特征在于：集热板芯(1)上盖板上的集热排管兼上循环管(3)和下盖板上的下循环管(8)之间，装有密封绝热板(9)；热水出水口(12)通过热水输水管(19)经放气止水阀(18)，与保温贮热水箱(14)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种扁盒式系统集成太阳热水器，其特征在于：低温水二次循环温控阀(16)，通过逆止阀(23)、射流三通(17)与温控冷水补水阀(15)控制的冷水供水管(20)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种扁盒式系统集成太阳热水器，其特征在于：扁盒式系统集成太阳热水器放置在平屋面上使用平屋面可调安装角脚架(21)作为支架；放置在阳台护栏上使用安装在阳台护栏上的可调安装角脚架(22)作为支架；放置在瓦面坡屋顶上使用太阳能瓦面坡屋顶专用锁固支架作为支架。

Images