CN102102909B - 承压自然循环太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种承压自然循环太阳能热水器，包括真空集热管和水箱，还包括设置在水箱的内胆中的换热管，所述换热管的一端与集热器的循环出口连通，另一端与集热器的循环进口连通。所述换热管由粗管和细管相连通组成；细管的最高处高于粗管的最低处。本发明换热效果好，而且结构简单，便于维护，防冻能力强，尤其适用于寒冷地区。

Description

承压自然循环太阳能热水器

技术领域

本发明涉及一种能热水器，尤其涉及一种承压自然循环太阳能热水器。

背景技术

太阳能热水器主要由集热器和水箱构成。集热器的功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的时候。目前中国市场上普及的是全玻璃太阳能集热真空管。结构分为外管、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。太阳能热水器的水箱一般由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。

现有承压自然循环式太阳能热水器主要有以下几种换热方式，最常见的一种是水箱中不设专门的换热装置，直接与集热器的进水口和出水口联接起来，水就是循环介质，由于热虹吸作用，水在水箱、集热器及联接的管路中循环，从而把集热器吸收的热量传递给水箱中的水。此种情况循环系统很容易积垢，集热效果下降，在冬季寒冷的天气下也宜造成集热管冻坏的问题。另一种热管式太阳能热水器，热管冷凝段与水箱水接触，热管蒸发段吸收集热管热量通过相变原理不断传递到冷凝段，从而逐渐加热水箱中的水。此种情况，热管与水接触的冷凝段表面温度较高，易积垢，而且热管普遍寿命较短，一旦管内真空度下降，其换热效率大大下降，另外，热管式太阳能热水器安装时也要求热管竖置，如果横置的话，也会大大影响其换热效率。总之，现有承压自然循环式太阳能热水器的换热系统容易结垢，而且系统循环阻力大，整体集热效果差。尤其是防冻效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种热损失小、防冻效果好、换热效果好的承压自然循环太阳能热水器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种承压自然循环太阳能热水器，包括真空集热管和水箱，还包括设置在水箱内胆中的换热管，所述换热管的左端与集热器的循环出口连通，右端与集热器的循环进口连通。换热管和集热器组成一个封闭的循环系统，因此，此封闭循环系统内的导热介质基本不会损失，因而热损失小，系统的封闭循环系统的循环阻力也小，换热效果好。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述换热管由粗管和细管相连通组成，细管的最高处低于粗管的最低处。加注介质时，而由于细管最高处低于粗管最高处，细管内首先充满导热介质。这样粗管内就能够只冲入部分导热介质，所以粗管内仍有部分空间没有冲入导热介质，从而形成空腔，粗管内的空腔部分能够起到膨胀罐的作用，即给导热介质的热胀冷缩提供一个空间。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述粗管的左端设有安全阀。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述粗管内的导热介质占据粗管的部分内腔或者充满粗管的全部内腔。占据全部空腔时，需要在外部加一个膨胀罐。

作为本发明进一步改进的技术方案，细管的外端与粗管的右端相连通，细管自左向右向下倾斜。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述换热管内和集热器内的导热介质为防冻液。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述换热管的两端固定在内胆的两个端盖上或者固定在内胆的下部筒身上，或者换热管两端一端固定在内胆的其中一个端盖上，另一端固定在内胆的下部筒身上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述集热器的循环出口与联箱中的热介质管相连通，集热器的循环进口与联箱中的冷介质管相连通。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述集热器采用U型管真空集热管，U型管真空集热管中位于集热器的向阳面的一根与联箱中的热介质管相连通；U型管真空集热管中位于集热器背阴面的一根与联箱中的冷介质管相连通。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述U型管真空集热管、热介质管、冷介质管可以是铜管、不锈钢管、钢管或铝管。

本发明采用换热管和集热器所组成的封闭的热循环系统，因此，此封闭循环系统内的介质基本不会损失，因而热损失小，系统的封闭循环系统的循环阻力也小，换热效果好。换热管采用粗管和细管相连通组成的结构。工作时粗管内并没有充满介质，而是还留有一部分的空腔，此空腔能够起到膨胀罐的作用。由于此封闭循环系统内的介质为防冻液，因此本发明防冻效果好。总之本发明换热效果好，而且结构简单，便于维护，尤其防冻能力强，尤其适用于寒冷地区。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的U型管以及真空集热管联箱连接结构示意图。

图3为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1和图2，一种承压自然循环太阳能热水器，包括集热器(1)和水箱(2)，还包括设置在水箱(2)的内胆中的换热管(3)，换热管(3)的两端可以固定在内胆的两个端盖上或者固定在内胆的下部筒身上，或者换热管两端一端固定在内胆包的其中一个端盖上，另一端固定在内胆的下部筒身上。本实施例中换热管(3)的两端固定在内胆的两个端盖上，所述换热管(3)的左端为进口(8)，进口(8)与集热器(1)的循环出口(4)连通。所述集热器(1)采用U型管真空集热管(13)，循环出口(4)与联箱内的热介质管(11)相连通，热管介质(11)与U型管真空集热管(13)中位于集热器(1)的向阳面的一根相连通；换热管(3)的右端为出口(9)，出口(9)与集热器(1)的循环进口(5)连通，循环进口(5)与联箱(10)中的冷介质管(12)相连通，冷介质管(12)U型管真空集热管(13)中位于集热器(2)背阴面的一根相连通。换热管(3)和集热器(1)组成一个封闭的循环系统，此封闭循环系统内的介质为防冻液或者水，本实施例中采用防冻液，防冻液可以适应北方寒冷的气候。防冻液采用高沸点低凝固点而且导热性能好的防冻液，防冻液的凝固点为-10～-50℃，防冻液的沸点，110～250℃。因此，循环时，导热介质从集热器(1)的循环出口(4)经管道进入换热管(3)的进口(8)，然后流经粗管(3-1)和细管(3-2)，再从换热管(3)的出口(9)流出，经管道最后流入集热器(1)的循环进口(5)，完成一个循环。在循环中导热介质基本不会损失，因而热损失小，系统的封闭循环系统的循环阻力也小，换热效果好。所述粗管(3-1)内的防冻液占据粗管(3-1)的部分内腔或者充满粗管(3-1)的全部内腔。占据全部空腔时，需要在外部加一个膨胀罐。本实施例中，防冻液占据粗管(3-1)的部分内腔。所述换热管(3)由位于左端的粗管(3-1)和位于右端的细管(3-2)相连通组成细管(3-2)的最高处低于粗管(3-1)的最高处。细管(3-2)的最高处低于粗管(3-1)的最高处是为了保证当粗管(3-1)内还留有部分空腔时，细管(3-2)内已经充满介质。本实施例中，细管(3-2)的左端与粗管(3-1)的右端相连通，在连接处，细管(3-2)靠近粗管(3-1)的下边缘，而细管(3-2)自左向右向下倾斜。所述粗管(3-1)左端设有安全阀(7)，本实施例中，安全阀(7)伸出水箱(2)外。安全阀(7)用于当换热管(3)内压力过大时，放出部分防冻液。所述U型管真空集热管(13)、热介质管(11)、冷介质管(12)可以是铜管、不锈钢管、钢管或铝管。本实施例中采用铜管。

实施例2

参见图2和图3，本实施例2与实施例1基本相同，相同之处不再详述，不同之处在于粗管为竖直设置，细管(3-2)连接在粗管(3-1)的中部。

Claims (7)

1.一种承压自然循环太阳能热水器，包括集热器(1)和水箱(2)，其特征在于：还包括设置在水箱(2)的内胆中的换热管（3），所述换热管（3）的一端与集热器（1）的循环出口（4）连通，另一端与集热器（1）的循环进口（5）连通；所述换热管（3）由粗管（3-1）和细管（3-2）相连通组成，细管（3-2）的最高处低于粗管（3-1）的最高处；所述粗管（3-1）内的导热介质占据粗管（3-1）的部分内腔；所述细管（3-2）的左端与粗管（3-1）的右端相连通，细管（3-2）自左向右向下倾斜。

2.根据权利要求1所述的承压自然循环太阳能热水器，其特征在于：所述粗管（3-1）的外端设有安全阀（7）。

3.根据权利要求1所述的承压自然循环太阳能热水器，其特征在于：所述换热管（3）内和集热器（1）内的导热介质为防冻液。

4.根据权利要求1所述的承压自然循环太阳能热水器，其特征在于：所述换热管（3）的两端固定在内胆的两个端盖上或者固定在内胆的下部筒身上，或者换热管（3）一端固定在内胆的其中一个端盖上，另一端固定在内胆的下部筒身上。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的承压自然循环太阳能热水器，其特征在于：所述集热器（1）的循环出口（4）与联箱（10）中的热介质管（11）相连通，集热器（1）的循环进口（5）与联箱中的冷介质管（12）相连通。

6.根据权利要求5所述的承压自然循环太阳能热水器，其特征在于：所述集热器（1）采用U型管真空集热管（13），U型管真空集热管（13）中位于集热器（1）的向阳面的一根与联箱（10）中的热介质管（11）相连通；U型管真空集热管（13）中位于集热器（2）背阴面的一根与联箱（10）中的冷介质管（12）相连通。

7.根据权利要求6所述的承压自然循环太阳能热水器，其特征在于：所述U型管真空集热管（13）、热介质管（11）、冷介质管（12）是铜管、钢管或铝管。

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