CN101354190B - 软塑料膜太阳能热水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于采暖。一种软塑料膜太阳能热水器，包含热水箱、自力式温度控制阀、集热器，其特征在于该集热器由至少二个软塑料膜集热单元组成，该软塑料膜集热单元由有色的厚度为0.2～2毫米线型低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或聚丙烯软塑料膜经热焊形成2～3层曲折回绕通路的中空体，每层曲折回绕通路分别设置有一进水口和一出水口，前一软塑料膜集热单元各层的出水口分别用水管与下一软塑料膜集热单元对应层次的进水口相连，最尾的软塑料膜集热单元最上层的出水口经自力式温度控制阀与热水箱进水口相连，其次下层和最下层的出水口分别用水管与首位软塑料膜集热单元最上层和次下层的进水口相连。解决集热器无需框架，直接铺设于屋顶或挂置在墙面上，充分吸收建筑物阳光照射面的热能的技术问题。

Description

软塑料膜太阳能热水装置
技术领域：
本发明属于采暖，特别是关于用软塑料膜制作集热器的太阳能热水装置。
背景技术：
使用太阳能加热冷水，提高水温，以供家庭日常生活所需的各种太阳能热水器，在我国早已获得广泛应用。综观这些现有的各种型号的太阳能热水器，其构件基本上由收集太阳能的集热器、贮放热水的贮水箱、输水管道和控制阀门组成。按集热器的结构型式和使用的材料，现有各种太阳能热水器可以区分为两大类，一类为金属平板式，其代表为ZL200520139669.5平板太阳能源集热器，它是由两块重叠的铝板将蛇形盘绕的紫铜管压铸其中后置于底部为保温岩棉层的外框架内的框架结构的集热器，紫铜管内是抗低温工质，集热器表面覆以玻璃板，经集热器吸受太阳能加热的抗低温工质经热交换器加热冷水。该金属平板式太阳能热水器集热效率高、无需焊接，没有漏点，且抗低温；但不足之处是集热器本身制造复杂，且铜、铝用量大、价格贵；整个热水设备还用使用压缩机、热交换器和电脑控制仪等机械和仪表，因此使热水器成本增加，安装复杂。另一类为常见安放于室顶上的真空玻璃管式，其热水箱置于倾斜搁置的集热器顶部，在阳光的照射下，下部玻璃管内的热水和上部热水箱中的冷水形成对流。此类大阳能热水器结构简单，安装方便，且集热效率高，但其不足之处是集热器表面玻璃和其中的玻璃管易碎，更换维修费高。为此有以黑色高密度聚乙烯(HDPE)制作的硬质塑料管来替代玻璃管，例如ZL85202461.4塑料太阳能热水器；但它接口多，易漏水，且容积与采光面积比不合理，致使水温升限低于40℃。ZL200520128838.5塑料芯闷晒式太阳能热水器贮水集热芯实用新型专利在此基础上又作了改进，它的贮水集热芯由若干紧密并列的贮水集热圆管、和分别连通这些贮水集热圆管两端的上、下联通管组成，上、下联通管上分别设置有进水口和出水口，该贮水集热芯的容积/采光面积＝40～50L/M2，按88升容积定型由黑色HDPE塑料整体吹塑成型的贮水集热芯放置于单面开口的EPS保温箱内，开口面采用中空玻璃覆罩，外部用金属结构加固。该贮水集热芯组成的塑料芯闷晒式太阳能热水器在正常晴天室外固定放置5小时，水温升高可达50℃以上，与真空式玻璃管相比，其重量轻，不易破碎。从上述可知，现有以塑料为原料制作的太阳能热水器一个共同的缺陷是集热器均需要有一个金属或非金属的外框架，以便保护、固定和搬移。这样一来就限制了集热器的面积和安装形式，不能充分利用建筑物阳光照射面积上的热能。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种软塑料膜太阳能热水器，解决集热器无需框架，直接铺设于屋顶或挂置在墙面上，充分吸收建筑物阳光照射面的热能的技术问题。
一种软塑料膜太阳能热水器，包含热水箱、自力式温度控制阀、集热器，其特征在于该集热器由至少二个软塑料膜集热单元组成，该软塑料膜集热单元由有色的厚度为0.2～2毫米线型低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或聚丙烯软塑料膜经热焊形成2～3层曲折回绕通路的中空体，每层曲折回绕通路分别设置有一进水口和一出水口，前一软塑料膜集热单元各层的出水口分别用水管与下一软塑料膜集热单元对应层次的进水口相连，最尾的软塑料膜集热单元最上层的出水口经自力式温度控制阀与热水箱进水口相连，其次下层和最下层的出水口分别用水管与首位软塑料膜集热单元最上层和次下层的进水口相连。
上述的技术方案还可以扩展为：
设置有软塑料膜对流加热器，软塑料膜对流加热器包含一列并排的由0.35～2mm厚的线型低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或聚丙烯软塑料膜制成的对流加热膜腔，该对流加热膜腔下端各自封闭，上端分别与热水箱内腔底部连通；配置或不配置将上述对流加热膜腔置于其内的玻璃框。
为了充分利用宝贵的水资源，在提供热水的前提下，也可提供冷水，上述的技术方案还可以进一步扩展为：
设置有冷水箱，该冷水箱的进水口通过串接有自力式温度控制阀的水管与热水箱底部空间相连，该冷水箱底部的出水口经水管和阀门接通至用水点。
本发明具有下述的有益效果：
1.本发明的集热器由于是软质的软塑料膜制造，又无框架，它可拆、可卷，不仅可减少仓储面积，利于运输和搬运，且不易破损，其使用寿命可达15年。
2.集热器为模块化，便于制造，铺设连接方便、快捷。
3.可获得与屋顶或墙面相似面积的集热器，且价格低廉，其性价比远超现有太阳能热水器。
4.由于本发明的集热器可以直接铺设在屋面上，其采光热面积与屋面比可达90％左右，因此在屋面形成2～3层由水组成的吸热保温层，夏日高温时，起到吸热作用，有效地降低室内空气温度，到冬日时又相反起到保温作用，有效地防止室内温度随外界气温下降，所以本发明可以在为建筑物提供舒适的环境温度的同时，大幅度地降低能耗，这是现有太阳能热水器所无法企及的。
5.集热器可以替代传统屋面的保温层，同时兼有防水功能，可适当降低屋面防水标准，以降低建筑物造价。
6.设置冷水箱，贮存热水箱中未用完而降温的冷水，并供用户使用。使宝贵的水资源物尽其用，避免浪费。
7.除用黑色外，尚可用其它吸收太阳能热量的颜料加入LLDPE或HDPE或PP塑料中制成各种色彩的集热器，以美化建筑物的视觉。
附图说明：
图1是本发明的示意图。
图2是本发明集热器的正视图。
图3是图2中A-A剖视图。
图4是本发明的软塑料膜对流加热器和热水箱的结构示意图。
具体实施方式：
请参阅图1所示，为本发明在坡形屋顶上设置的一种结构形式示意，它包含集热器、热水箱3和自力式温度控制阀7，与现有的太阳能热水器热水箱3和自力式温度控制阀7基本相同，所不同的是本发明的集热器由至少二个以上软塑料膜集热单元2组成，该软塑料膜集热单元2(参见图2和图3)是由上下叠合的3层或4层线型低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)软塑料膜24经热焊成型的中空体，在上下相邻的每两层软塑料膜24之间形成了一个曲折回绕通路21，如此，在3层软塑料膜24的中空体中就形成了上下两层曲折回绕通路21，若是4层软塑料膜24的中空体内就形成了上下三层像迷宫一样的曲折回绕通路21，每层曲折回绕通路21首尾分别设置有一个进水口22和一个出水口23。该软塑料膜集热单元2如同瓦片一样铺设在倾斜的屋面上，在屋脊处用屋脊挂水片1覆盖固定，可将90％的屋面加以覆盖，按顺序依次将前一软塑料膜集热单元2的每一层的出水口23分别用水管与下一软塑料膜集热单元2对应层次的进水口22相连。居于首位的软塑料膜集热单元2的最下层的进水口22用水管与建筑物的市政供水如自来水管或者屋顶水箱出水口相连，在该首位的软塑料膜集热单元2最下层的进水口22前可设置球阀开关。居于最末尾的软塑料膜集热器单元2最上层曲折回路通21的出水口23经自力式温度控制阀7与热水箱3进水口相连，而该最末尾的软塑料膜集热单元2次下层和最下层的出水口23则分别与铺设在首位的软塑料膜集热单元2最上层和次下层的进水口22相连，这样铺设在屋顶上的各软塑料膜集热单元2形成了面积与整个屋顶面积相似的二层或三层过水层，其最上层的过水层为加热层，直接受阳光照射，由于该加热层的面积与层顶面积相等，在夏季其中的水温可达50℃～60℃，下层或中、下层为预热层，在夏季其中水温可达30℃～40℃。热水箱3设置在坡形屋顶之下的空间内，其外壳可以用保温材料包覆形成保温层，其进水口与设置在热水箱内的浮球或浮子阀门4连接，以控制热水箱3中的水位，热水箱3设置有与其内腔上部连通的排气阀5，其底部用水管经阀门或热水龙头6将热水供至用户使用点。自力式温度控制阀7的温度传感器设置在最尾或末尾第二位的软塑料膜集热单元2的加热层中，该自力式温度控制阀7的控制一般温度设置在50℃～55℃间，也可按需要设置。当开启首位软塑料膜集热单元2最下层进水口22前方的球阀，自来水或屋顶水箱中的水依靠自身水压依次进入上述的预热层和加热层，待加热层中的水温达到自力式温度控制阀7设定的控制温度后，该自力式温度控制阀7开通通向热水箱3的通路，热水在其自身的水压下进入热水箱3。一般每个软塑料膜集热单元2矩形体的尺寸为0.8×1.6米至1.2×2.0米之间，具体尺寸可按实际情况而定，以有二层过水层(即一层预热层和一层加热层)的软塑料膜集热单元2来说，通常其容水量可达18升/平方米左右，在夏季每平方米每小时可获得50℃热水9升，则在100平方米的屋面铺设软塑料膜集热单元2，每天以8小时计可得热水7.2M3，足可供十多户三口之家所需。
本发明的软塑料膜集热单元2除使用黑色的软塑料膜外，还可以使用其它能吸收太阳能热量的有色软塑料膜，使建筑物的屋面五彩缤纷，美化视觉，其使用寿命可达15～20年之久。
由于本发明的软塑料膜集热单元2可以几乎覆盖整个屋顶，其热水量大，用户每日可能使用不完，热水箱3中的热水长时间不用而冷却，为了不浪费保贵的水资源，本发明还设置有冷水箱8，该冷水箱8在坡形屋顶三角形空间内的位置高度低于热水箱3，该冷水箱8与设置在箱内的浮球或浮子阀4的进水管通过串接有自力式温度控制阀7’的水管与热水箱3底部空间连通，冷水箱8底部通过水管、阀门或水笼头连通至用户冷水使用点。该自力式温度控制阀7’的温度传感器71置于热水箱3内，其设定的控制温度为30℃～35℃。
本发明还可设置有软塑料膜对流加热器9(参见图4)以进一步提高热水箱内的水温，该软塑料膜对流加热器9包含一列并排设置的由黑色线型低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或聚丙烯软塑料膜制成的对流加热膜腔91，软塑料膜的厚度为0.35～2mm，该对流加热膜腔91下端各自封闭，上端分别与热水箱3内腔底部连通，当对流加热膜腔91内注满水时，直径一般在50～70mm，长约2～4m。由于该软塑料膜对流加热器9需从上而下设置在坡形屋顶上，因此与其相连的热水箱3也应随之设置在屋顶外部上方，该软塑料膜对流加热器9使用对流方式可将热水箱3中的水温提高5℃～10℃。为了防止风的影响，稳定对流加热膜腔91的加热效果，可在该对流加热膜腔91外围设置有玻璃框92，将其罩在内。
本发明的软塑料膜集热单元2也可以在平屋顶上铺设，或者挂置在建筑物的外墙上，为了能固定在外墙，每一软塑料膜集热单元2外围周边设置有若干固定耳25。在平屋顶上设置软塑料膜对流加热器9和热水箱3时，需将它们放在倾斜架上，如同在坡形屋顶上的设置。

Claims (3)

1.一种软塑料膜太阳能热水器，包含热水箱、自力式温度控制阀、集热器，其特征在于该集热器由至少二个软塑料膜集热单元组成，该软塑料膜集热单元由有色的厚度为0.2～2毫米线型低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或聚丙烯软塑料膜经热焊形成2～3层曲折回绕通路的中空体，每层曲折回绕通路分别设置有一进水口和一出水口，前一软塑料膜集热单元各层的出水口分别用水管与下一软塑料膜集热单元对应层次的进水口相连，最尾的软塑料膜集热单元最上层的出水口经自力式温度控制阀与热水箱进水口相连，其次下层和最下层的出水口分别用水管与首位软塑料膜集热单元最上层和次下层的进水口相连。
2.根据权利要求1所述的软塑料膜太阳能热水器，其特征在于：设置有软塑料膜对流加热器，软塑料膜对流加热器包含一列并排的由0.35～2mm厚的线型低密度聚乙烯或高密度聚乙烯软塑料或聚丙烯软膜制成的对流加热膜腔，该对流加热膜腔下端各自封闭，上端分别与热水箱内腔底部连通；配置或不配置将上述对流加热膜腔罩于其内的玻璃框。
3.根据权利要求1或2所述的软塑料膜太阳能热水器，其特征在于：设置有冷水箱，该冷水箱的进水口通过串接有自力式温度控制阀的水管与热水箱底部空间相连，该冷水箱底部的出水口经水管和阀门接通至用水点。
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