CN101349485A - 太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热水器，它主要有包括太阳能集热群和储水箱，所述的太阳能集热群由直通式太阳能真空集热管和连接体串联或串并联组成，所述的太阳能集热群、储水箱以及安装在室内的控制器分别通过连接管和导线连接；所述的连接体主要包括直管或L形管或U型管、保温材料、胶体密封件和连接件外壳；所述的直通式太阳能真空集热管为至少三根，并分别通过直管或L形管和U型管串联插接，在各个插接处套接有胶体密封件；在所述的连接体内安装有与控制器相连的热敏元件；它具有热能利用率高，不会堆积杂物，不易结水垢，安全卫生，操作方便，控制灵敏，结构合理；适用范围广，是一种安全可靠的节能环保新产品。

Description

太阳能热水器

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能热水器，尤其是一种能实现自动控制的串联式太阳能热水器，属于太阳能利用技术领域。

技术背景

现有的太阳能热水器主要由太阳能集热群和储水箱构成，所述的太阳能集热群由多根太阳能集热管的一端插入储水箱，利用冷水下沉热水上浮的原理工作。使用时，冷水先放进储水箱再灌入多根并联着的太阳能集热管中，太阳能集热管经太阳辐射使其中的水逐步升温，并通过储水箱内水的冷热比重而循环，使整箱水升温后供人们使用。由于太阳辐射的热能是通过太阳能集热管的缓慢加热途径再使整箱水升温的，故而存在：1、加温速度慢、热效率低；2、整个装置露于室外极易散热，热损耗大；3、太阳能热水器一般都是倾斜安装的，真空集热管内的剩水无法排出和取用，利用率低；4、受太阳光强弱的限制，无法设定使用者所需要的热水温度；5、真空集热管内容易堆积杂物和产生水垢，热水不能食用，而且无法清洗内部。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种通过改变太阳能真空集热管的结构，能提高热利用率，并能全自动控制的太阳能热水器。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要有包括太阳能集热群、储水箱和控制器；所述的太阳能集热群由直通式太阳能真空集热管和连接体串联或串并联组成，所述的太阳能集热群、储水箱以及安装在室内的控制器分别通过连接管和导线连接。

所述的连接体主要包括直管或L形管或U型管、保温材料、胶体密封件和外壳；所述的直通式太阳能真空集热管为至少二根，并分别通过直管或L形管和U型管串联插接，在各个插接处套有胶体密封件；所述的外壳和连接体之间安装有与控制器相连的热敏元件。

所述的直通式太阳能真空集热管包括至少有一根为一种以上金属元素复合在内并形成吸热膜层的内玻璃管和一个外玻璃管，内外玻璃管两端封口后使它们之间形成有真空；所述的热敏元件被保温材料、连接体和外壳组成一体。

所述的直通式太阳能真空集热管的上下端部分别通过连接体串联成太阳能集热群，在其中的至少一根直通式太阳能真空集热管上连接有进水管，而在至少另一根直通式太阳能真空集热管上连接出水管，该进水管和出水管分别通过受到控制器调控的进水调节阀和出水温控阀与储水箱相连通。

所述的储水箱由内层的内胆、外层的外壳体以及中层的保温材料组成，在储水箱内设置有水位控制装置，安装有温度传感器以及储水箱排气阀和出水口；且所述的温度传感器是通过导线与控制器连接。

所述的控制器，包括各种电子电器元件组成的控制装置、进水调节阀、出水温控阀及排空阀；所述的控制装置、进水调节阀、出水温控阀、排空阀以及太阳能集热群中的热敏元件通过导线与控制器相连接。

本发明所述的太阳能集热群安装在建筑物的外部，储水箱安装在室内或室外，控制器安装在室内相应的位置。

当太阳能集热群受太阳辐射温度升高后，热信号被送入室内的控制器中，达到设定的进水温度时进水调节阀打开，冷水流入串联式太阳能集热群中逐步升温；达到设定的出水温度时，出水温控阀打开，热水流入储水箱，储水箱内的水位控制装置控制箱内的水位；当太阳能集热群中温度发生变化时，控制器会自动调节出水温控阀的开启程度；当太阳能集热群内温度低于设定的进水温度时，进水调节阀(流量控制阀)关闭，排空阀打开，将太阳能集热群中的剩水排空；当太阳能集热群中由于温度过高而产生一定压力的气压时，安全阀自动打开，排出蒸气。

本发明与现有热水器的技术相比，具有以下优点：1、热能利用率提高50％以上；2、不会堆积杂物，不易结水垢，安全卫生，热水可以食用，经济实用；3、出水温度根据用户需要设定，操作方便控制灵敏，结构合理；4、适用范围广，可根据各种用户的需要设计和配置不同容量的集热群和储水箱；5、不受安装位置的限制，与建筑物可贴合安装，与台风也无影响；是一种安全可靠的节能环保新产品。

附图说明

图1为本发明的整体结构和连接结构示意图。

图2为本发明的单支集热管的结构示意图。

图3为本发明的单支集热管的另一种结构示意图。

图4为本发明的操作控制示意图。

图5为本发明的控制器信号传输示意图。

图6为本发明的一种安装结构示意图。

图7为本发明的另一种安装结构示意图。

图8为本发明的又一种安装结构示意图。

具体实施方法

图1所示：本发明是由太阳能集热群A、储水箱B、控制器C三大部分组成。

太阳能集热群A主要由多根直通式太阳能真空集热管1和连接体构成；所述的连接体包括直管或L形管和U形管2，保温材料3，连接体外壳4，胶体密封件5，进水管6和出水管7组成，在连接体内装有热敏元件8。直管或L形管及U形管2、热敏元件8被经发泡的保温材料3和连接体外壳4组成一体；该组件与多根太阳能真空集热管1串联插接，在各个插接处套有胶体密封件5。

太阳能集热群A是由多根直通式太阳能真空集热管1串联连接的，因为太阳能真空集热管的吸热温度能高于200℃以上，所以多根管串联后水在管内流动时逐步升温而产生热水。当热水没有达到设定的要求时，水在集热管内存留，待到达设定温度时会自动排出热水。集热群A与进水阀9、出水温度控制阀10、排空阀11、安全阀16、储水箱14均用与进水管6和出水管7用自来水管进行连接。

储水箱B是内层为内胆、中层为保温材料，外层是外壳体；它包括水位控制装置13、储水箱温度传感器15、储水箱排气阀17和出水口18。也可用不密封的保温水箱替代或根据用户的需要另行设计制作，用不密封的保温水箱替代时可以不用排气阀17。

控制器C包括各种电子电器元件组成的控制装置12、进水流量控制阀9、热敏元件8、出水温度控制阀10、排空阀11、储水箱温度传感器15。这些阀与器件的控制信号通过导线与控制器12相连接。

图2所示为直通式太阳能真空集热管1，它包括经过有一种以上金属元素复合在内玻璃管1-2上的吸热膜层1-4及外玻璃管1-1。内、外玻璃管两端是通过真空1-3抽取其间的空气后再封口的。

图3所示为使直通式太阳能真空集热管1提高抗水压的能力，在直通式太阳能真空集热管1内孔再设置整根金属直通管(1-5)，而且为了更提高吸热能力，在金属直通管的外壁上也复合有吸热膜层(1-6)和密封胶件(1-7)。

图4、图5所示为控制器C的操作和信号传输示意图；市电向控制器和各个控制阀门通过接线端及导线提供工作电源，热敏元件8通过导线连接于接线端，它将传感的变量信号送入由各种电子电器元件组成的控制系统，控制系统根据用户设定的参数将信号触发控制电器的终端装置，实现了编程自动控制，而且操作制作成数字显示的人机界面。

由上述附图可知，冷水进入集热群A中进行逐步升温的热能交换，达到用户设定的温度后热水从出水阀10流出至储水箱B。循环工作过程为：进水流量控制阀9先是处于关闭状态，当置于室外的集热群A受太阳辐射逐步升温达到用户设定的进水要求时，热信号经热敏元件8送到室内的控制器C，控制器C触发进水流量控制阀9的电路而使其打开，冷水进入集热群A经热交换，温度升至用户设定的出水温度时，控制器C将信号触发出水温度控制阀10和储水箱内的排气阀17使它们同时打开，热水从出水管7流入储水箱14供用户使用。当集热群A温度发生变化时，控制器12自动调节出水控制阀10的开启程度来达到恒定温度。当集热群A的温度低于设定的进水温度时，进水控制阀9关闭，排空阀11自动打开，将集热群A中的存水排空，实现热能全部利用。当储水箱B的水量到达设定容积时，由水位控制装置13将信号送入控制器C，控制器C指令触发进水阀9和出水阀10自动关闭。当集热群A内气压升高到一定的压力时，安全阀16被自动打开，将蒸气排出保证了安全。如此实现了全自动循环控制。

安全阀16被自动打开后，所排出的蒸气可以通过用管道连接到另行设计的储气装置，供用户使用蒸气。

图6-8所示为安装示意图：本串联式太阳能热水器分集热群A、储水箱B和控制器C三大组合件，它们之间是用水管和导线相连接的。根据附图所示，在实施使用中可以是多根太阳能真空集热管1串联组成集热群A，为增加热水用量集热群A还可以多组串或并联实施。集热群A可以根据场地的状况而进行平铺、水平或挂于墙体上实施安装。储水箱B可以根据集热群A的数量按正比例配置容积；达到该项发明产品不但适合家庭民用，而且也适应各机关、学校、企事业单位等大型团体的需求。

本发明主要解决了以下问题：1、通过改变太阳能真空集热管的结构，再将各真空集热管串联来改变热交换的方式以达到提高热利用率的目的；2、利用现代电子技术实现全自动智能化控制进水、出水和水温等；3、太阳能集热群、储水箱、控制器分体设置再进行连接，能安装于各种建筑物和场地上，以满足多种多类用户的需要；4、当阳光充足时，集热群能产生蒸气供用户使用。

Claims (8)

1、一种太阳能热水器，它主要包括有太阳能集热群、储水箱和控制器，其特征在于所述的太阳能集热群由直通式太阳能真空集热管(1)和连接体串联或串并联组成，所述的太阳能集热群、储水箱以及安装在室内的控制器分别通过连接管和导线连接。

2、根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于所述的连接体主要包括直管或L形管或U型管(2)、保温材料(3)、胶体密封件(5)和连接件外壳(4)；所述的直通式太阳能真空集热管(1)为至少二根，并分别通过直管或L形管和U型管(2)串联插接，在各个插接处套接有胶体密封件；在所述的连接体内安装有与控制器相连的热敏元件(8)。

3、根据权利要求1或2所述的太阳能热水器，其特征在于所述的直通式太阳能真空集热管(1)包括一根至少有一种以上金属元素复合在内并形成吸热膜层的内玻璃管和一个外玻璃管，内外玻璃管两端封口后使它们之间形成真空；所述的热敏元件(8)被保温材料和连接体外壳(4)组成一体。

4、根据权利要求1或2所述的太阳能热水器，其特征在于所述的直通式太阳能真空集热管(1)在其内孔再设置整根金属直通管(1-5)，并在金属直通管的外壁上复合有吸热膜层(1-6)和胶体密封件(1-7)。

5、根据权利要求3或4所述的太阳能热水器，其特征在于所述的直通式太阳能真空集热管(1)的上下端部分别通过连接体串联成太阳能集热群，在其中的至少一根直通式太阳能真空集热管(1)上连接有进水管(7)，而在至少另一根直通式太阳能真空集热管(1)上连接出水管(6)，该进水管(6)和出水管(7)分别通过受到控制器调控的进水调节阀和出水温控阀与储水箱相连通。

6、根据权利要求5所述的太阳能热水器，其特征在于所述的储水箱由内层的内胆、外层的外壳体以及中层的保温材料组成，在储水箱内设置有水位控制装置(13)，安装有温度传感器(15)以及储水箱排气阀(17)和出水口(18)；且所述的温度传感器、储水箱排气阀分别通过导线与控制器连接。也可用不密封的保温水箱替代或根据用户的需要另行设计制作，用不密封的保温水箱替代时可以不用排气阀(17)。

7、根据权利要求5所述的太阳能热水器，其特征在于所述的控制器主要包括各种电子电器元件组成的控制装置(12)、进水调节阀、出水温控阀(10)及排空阀(11)；所述的控制装置(12)、进水调节阀、出水温控阀(10)、排空阀(11)以及太阳能集热群中的热敏元件(8)通过导线与控制装置(12)相连接。

8、根据权利要求5所述的太阳能热水器，其特征在于所述的太阳能集热群安装在建筑物的外部，储水箱安装在室内或室外，控制装置(12)安装在室内相应的位置。

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