CN102278827A - 平板整体式太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种平板整体式太阳能热水器，热水器包括一平板型板箱，板箱上覆盖设置有一盖板，板箱朝向盖板的表面涂覆有一层太阳能可选择性吸热膜层，板箱下方设置有一底板，外围四周设有边框，板箱与底板、边框之间设有保温层，各个板与边框通过压条进行压合，板箱的四个侧端面分别各置有一螺纹管口，第一螺纹管口为进水口，沿进水口的对角线位置设置的螺纹管口为热水出口，另两个螺纹管口分别设置有测温探头和电加热管。本发明集热量吸收、热量转换、热水贮存数项功能于一身；简化了换热过程、减少了系统用料、大大提高了太阳能热水系统的性价比，为平板整体式太阳能热水器走向千家万户奠定了牢固地基础。

Description

平板整体式太阳能热水器
技术领域
本发明涉及一种太阳能热水器，尤其涉及一种平板整体式太阳能热水器。
背景技术
随着《可再生能源法》的实施，我国的可再生能源利用迅速发展。平板型太阳能集热器由于集热效率高、可承压分体安装、外形美观并能和建筑融为一体（国外90%以上为平板型）诸多优点，正在国内迅速发展起来。但是，目前的平板型集热器尚存在防冻差、必须二次换热、系统复杂、造价高等一些不足之处，尤其在工程造价和运行维护方面相比缺乏市场竞争性。
目前国内外平板型集热器的结构如图1所示：由边框组件1、密封胶条2、透明盖板3、压板4、板芯5、保温层6、底板7等组合而成，其中板芯的构造、性能决定了集热器的集、换热方式和性能。 
 如图2所示，平板型集热器的太阳能热水系统是双循环系统，第一个回路是通过平板型集热器35、循环泵38、膨胀罐32、安全阀33、换热盘管34(换热器)形成一个吸热换热的封闭回路，第二个回路是冷水从自来水管36进入后，经过承压热水水箱39内的换热盘管34(换热器)的加热后，最后才从热水出口37排出热水。整个系统复杂繁琐，在第一个回路中充满工作介质（主要为防冻液）；平板型集热器35收集的热量通过介质循环由换热盘管34间接加热水箱中的水。这种平板型集热系统的缺点体现在三个方面，第一，集热器采用激光焊接工艺设备昂贵和铜金属用量多，造价高；第二，间接换热系统复杂，效率低；第三，防冻性能差，必须使用防冻介质但工作介质有挥发性，必须经常补充，运行维护费用高。
目前，最简练的太阳能热水系统为一体机，包括真空管式一体机和平板式一体机，真空管式一体机外形不美观、不能承压运行，安全性差、与建筑难以融合；平板式一体机虽然外形较美观、可承压运行，安全性和与建筑的融合度都有较大幅度的提高，但其水箱凸显，所占面积大，不够完美，加上造价较高，严重地影响了市场的普及推广。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种平板整体式太阳能热水器。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种平板整体式太阳能热水器，所述热水器包括一平板型板箱，所述板箱上方覆盖设置有一盖板，所述盖板与所述板箱间距为15～18mm，所述板箱与盖板之间的表面涂覆有一层太阳能可选择性吸热膜层，所述板箱下方设置有一底板，所述盖板、板箱与底板的外圈围设有边框，并通过压条进行压合，所述板箱与底板之间及板箱与边框之间均设置有保温层，
所述板箱上设置有四个螺纹管口，第一螺纹管口为进水口，沿进水口的对角线位置设置的螺纹管口为热水出口，另两个螺纹管口分别为测温管口和电加热管口，所述电加热管口与所述热水出口设置在同一侧，所述进水口与所述测温探头设置在同一侧，所述边框上开设有与螺纹管口位置对应且可与螺纹管口配合连接的四个孔。
优选地，所述板箱内与板箱上下面垂直均布且设置至少两个分隔条，所述分隔条之间为平行设置，所述板箱内通过分隔条均隔设置有至少三个水腔，所述分隔条的两端开设有用于水流循环的通孔，同一端的分隔条与边框上开设的通孔与孔在同一轴线上，最外侧分隔条的通孔朝上焊有螺纹管口，所述板箱的两端与分隔条垂直连接设置有封闭水腔的堵头。
优选地，所述进水口设置有用于恒定压力的降压恒压阀，所述热水出口设置有自动排气阀，所述测温管口设置有温度压力安全阀。
优选地，所述保温层为聚氨酯板材与发泡剂结合形成的保温层或发泡剂形成保温层，其中，所述底板、边框与板箱间的保温层还可采用填充惰性气体保温层。
优选地，所述边框为玻璃钢挤压型材或尼龙与PVC挤压型材边框。
优选地，所述盖板为太阳能布纹钢化玻璃盖板。
优选地，所述堵头与板箱为焊接连接。
优选地，所述板箱为耐腐蚀铝合金型材制得的板箱。
优选地，所述边框由四个边框段通过耐候强力胶粘合组成，所述边框与板箱接触部分涂有耐候密封胶。
本发明的突出效果为：整体式太阳能热水器利用耐腐蚀的铝合金的优异性能，集热量吸收、热量转换、热水贮存数项功能于一身；简化了换热过程、减少了系统用料和贵金属、简化了制作工艺、设备，达到了既提高热效率又很好的降低了系统造价、大大提高了太阳能热水系统的性价比，为平板整体式太阳能热水器走向千家万户奠定了牢固的基础。
以下结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是现有技术中平板型集热器结构示意图。
图2是现有技术中平板型集热器系统工作原理示意图。
图3是本发明的装配结构示意图。
图4是本发明的板箱结构示意图。
图5是本发明的整体结构示意图。
图6是本发明的板箱与堵头的结构示意图。
具体实施方式
如图3、图4、图5所示，一种平板整体式太阳能热水器，包括一采用特殊耐腐蚀铝合金型材制得的平板型板箱21，距离所述板箱21上15～18mm处覆盖设置有一太阳能布纹钢化玻璃的盖板51，所述板箱21朝向盖板51的表面涂覆设置有一太阳能可选择性吸热膜层（图中未示意），太阳能可选择性吸热膜层可采用磁控溅射、溶胶喷涂、化学电镀（黑铬）等材料和工艺方法进行涂覆。所述板箱21下方设置有一底板41，所述盖板51、板箱21与底板41的外圈围设有边框71，并通过压条61进行压合，所述边框71由四个边框段通过四个拼角处用耐候强力胶粘合，边框71与板箱21接触部分涂有耐候密封胶，所述板箱21与底板41之间及板箱21与边框71之间设置有保温层，该保温层由聚氨酯板材及发泡剂或惰性气体组成。具体地，板箱21与底板41之间的保温层31填充固体保温材料可以采用聚氨酯板材（或挤塑板）加发泡剂填缝的方式，也可以采用全部填充发泡剂的方式。板箱21与底板41、边框71之间的保温层（图中未示意）还可以采用中空气体保温层，即内部填充惰性气体进行保温。
边框71相对于现有的采用铝合金边框加镀锌铁皮底板中间玻璃丝棉保温，本发明推荐尼龙结合PVC型材，最好是用玻璃钢挤拉型材边框，由于它们都是高热阻的材料，因而可以阻隔整体板箱21通过热传导损失热量。
所述边框71上设置有四个孔，如图5所示，第一螺纹管口为进水口27，沿进水口27的对角线位置设置的第二螺纹管口为热水出口24，另两个螺纹管口分别为对角线设置的测温管口26和电加热管口25，分别为了设置测温探头和电加热管。所述电加热管口25与所述热水出口24设置在同一侧，所述进水口27与所述测温管口26设置在同一侧。所述边框71上开设有与螺纹管口24位置对应且可与螺纹管口24配合连接的四个孔。
如图5所示，为了使得进水口27保持恒定压力，所述进水口27设置有降压恒压阀271，同样地，为了安全性能考虑，所述热水出口24设置有自动排气阀241，所述测温管口26设置有温度压力安全阀261。
所述板箱21内均布设置有若干个分隔条23，将所述板箱21均隔为若干个水腔，所述分隔条的23两端开设有用于水流循环的通孔22。所述分隔条23同一端上开设的通孔22在同一轴线上，通孔22与边框71同一端的孔也在同一轴线上，最外侧分隔条23的通孔22上焊有螺纹管口24，如图6所示，所述板箱21的两端与分隔条23垂直连接设置有封闭水腔的堵头28。
所述板箱21的尺寸可以根据实际集热面积（50～80升/平方米）计算所得，或按照需要（或者工艺允许的）宽度挤拉出特殊合金铝型材。如果尺寸需要加大，如图6所示，可以对若干板箱21进行拼缝焊接，并进行压力泄露检验。合格后，在一个朝向盖板的表面涂覆太阳能可选择性吸热膜层。然后再进行其他的安装、压合。
如图5、图6所示，平板整体式太阳能热水器的安装使用十分简单，只需将它固定在屋顶（制作成阳台式就可以安装在阳台上）上，接通冷热水管和加热、测温电线就可以使用了。使用时，水从进水口27进入后，在板箱21内通过通孔22进入由各个分隔条23形成的水腔，分成若干道水流，板箱21涂覆了太阳能可选择性吸热的膜层的表面在阳光照射下吸热，由于板箱21采用特殊的耐腐蚀铝合金制得，铝金属快速的传递所吸收的热量通过板箱21内壁与水接触换热达到加热的功能，加热的水流与冷水进行混合形成自然对流，最后加热的水从热水出口24出水使用。若在阴雨天气，可通过电加热管口25的电加热管加热板箱内的水，供用户生活用水使用。
本发明的整体式太阳能热水器的有益效果体现在：
1）外形美观、紧凑：整体式太阳能热水器就如一块加厚的平板型太阳能集热器，美观上超越了真空玻璃管的一体机和平板型集热器加水箱的平板一体机。没有了水箱的累赘，比现有的任何型式太阳能热水器都紧凑简约、节约安装空间；
2）安装简单灵活：整体式太阳能热水器将太阳能热水系统工厂成品化集约为一个整体，只要接通进出水管和控制电源就可以正常运行，不需要任何调整试验。不仅可以单块独立使用，还可以根据需要和条件N块组合安装使用。
3）可用作建筑组件：整体式太阳能热水器的盖板为钢化玻璃、板箱注重力学结构设计并采用特殊铝合金挤拉而成、机械强度高、可承压运行、周边和底部具有良好的保温、具备良好的整体防水性能和机械强度，与建筑一体化的融合度特别高，如果规模标准化生产完全可以作为建筑组件使用。
4）性价比高：采用特殊铝合金整体板箱替代了原来集热器铝板、铜管的板芯和保温承压水箱的系统组合不仅达到了以铝代铜，还使得原来的间接热交换或长距离热交换简化在一个整体板箱内完成，一方面热交换速度和效率大幅度提升，另一方面系统成本大幅度下降。
5）造价成本低：由于本发明采用特殊的铝合金制成板箱，板箱之间的拼缝焊接及板箱与堵头之间的焊接也都只需采用普通的氩弧焊即可，避免现有技术中激光焊接的高成本投入，从而使得本发明相对平板承压系统的成本降低约30%。
6）工程简练、市场前景好：根据整体式太阳能热水器的工作机理开发出屋顶式、阳台式等系列产品，使得太阳能工程系统变得比真空管工程系统还简练，既具有一定的造价优势，又具有平板型集热器与建筑完美融合的优势，必将推动我国太阳能光热应用前景的大发展。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述热水器包括一平板型板箱，所述板箱上方覆盖设置有一盖板，所述盖板与所述板箱间距为15～18mm，所述板箱与盖板之间的表面涂覆有一层太阳能可选择性吸热膜层，所述板箱下方设置有一底板，所述盖板、板箱与底板的外圈围设有边框，并通过压条进行压合，所述板箱与底板之间及板箱与边框之间均设置有保温层，
所述板箱上设置有四个螺纹管口，第一螺纹管口为进水口，沿进水口的对角线位置设置的螺纹管口为热水出口，另两个螺纹管口分别为测温管口和电加热管口，所述电加热管口与所述热水出口设置在同一侧，所述进水口与所述测温探头设置在同一侧，所述边框上开设有与螺纹管口位置对应且可与螺纹管口配合连接的四个孔。
2.根据权利要求1所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述板箱内与板箱上下面垂直均布且设置至少两个分隔条，所述分隔条之间为平行设置，所述板箱内通过分隔条均隔设置有至少三个水腔，所述分隔条的两端开设有用于水流循环的通孔，同一端的分隔条与边框上开设的通孔与孔在同一轴线上，最外侧分隔条的通孔上焊有螺纹管口，所述板箱的两端与分隔条垂直连接设置有封闭水腔的堵头。
3.根据权利要求2所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述进水口设置有用于恒定压力的降压恒压阀，所述热水出口设置有自动排气阀，所述测温管口设置有温度压力安全阀。
4.根据权利要求3所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述保温层为聚氨酯板材与发泡剂结合形成的保温层或发泡剂形成保温层，其中，所述底板、边框与板箱间的保温层还可采用填充惰性气体保温层。
5.根据权利要求4所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述边框为玻璃钢挤压型材或尼龙与PVC挤压型材边框。
6.根据权利要求5所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述盖板为太阳能布纹钢化玻璃盖板。
7.根据权利要求6所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述堵头与板箱为焊接连接。
8.根据权利要求7所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述板箱为耐腐蚀铝合金型材制得的板箱。
9.根据权利要求8所述的平板整体式太阳能热水器，其特征在于：所述边框由四个边框段通过候强力胶粘合组成，所述边框与板箱接触部分涂有耐候密封胶。
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