CN102519148B - 搅拌式风力制热太阳能燃气热水器 - Google Patents

搅拌式风力制热太阳能燃气热水器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种搅拌式风力制热太阳能燃气热水器。主要由风力叶片、搅拌制热油桶、热水存储桶、太阳能辐射加热器、补水箱、燃气热水器、加压水泵等部件组成。直接搅拌制热方式结构简单、成本低廉、制热效率高、经久耐用、不受天气与昼夜限制等。且风力致热与太阳集热器结合使用后，互相弥补了缺点，极大的提高可再生能源对水体温升的效果。当风能与太阳能能够满足制热要求时，燃气热水器无需开启。当热水温度无法达到使用要求时，再利用燃气热水器对已经有部分温升的水体进行加热。本发明既最大程度利用风能与太阳能，又保证了能随时提供指定温度热水的要求。本发明适用于各种气候环境，既节省了能源，又不至于造成高昂的初投资与运行费用。

Description

搅拌式风力制热太阳能燃气热水器
技术领域
本发明涉及一种提供生活热水的节能型热水器，特别涉及一种搅拌式风力制热太阳能燃气热水器。
背景技术
目前，建筑能耗占全社会总能耗的四分之一左右，生活热水又是其中的重要组成部分，所以如何在制造生活热水的方式上创新，将成为建筑节能的重要发展方向。
太阳能热水器，作为一种利用可再生能源制热水装置，已经被广大用户大量使用，节约了大量的电能，并且方便快捷。然而，太阳能热水器也有若干不足。其一，地域及气候对其太阳能利用率影响较大。在很多地区，完全依靠太阳辐射加热水温并可使用的时间比较短，由于部分时间段阳光辐射强度低、水体温升较少、夜间无阳光等原因，只能使用少量月份，其他的时间段都需要电辅助加热。即一年中的大部分时间成为了电热水器，既消耗了大量电能，又增加了大量电费。其二，蓄水箱水量较少。一般的太阳能热水器储水量大约为100升至200升，如果用于沐浴，则对使用时间与人数有较大的限制。其三，不可随时获得热水。不论是太阳辐射加热，还是电加热，都需要较长时间，无法应付即时热水的需求。
风力搅拌致热是另一种可再生能源制热方式，其具有效率高、不受日照强度、不受昼夜变化影响的优点，其效果仅与风速有关。但其制热量不足以单独使用。
燃气热水器作为一种最早运用于家庭制热水装置，随时可提供指定温度的热水，且燃气作为一次能源的热效率较高，费用相对电热水器低。
如何综合以上多种制热水方式的优点，避免各自的缺点，成为本发明的初衷与发展方向。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明综合利用太阳能热水器制热、风力搅拌制热、燃气热水器制热三种方式，提供一种既最大程度的利用可再生能源，又产生连续高温热水的搅拌式风力制热太阳能燃气热水器。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括风力叶片、传动轴承、转动杆、搅拌制热用油桶、搅拌叶轮、保温储热水桶、太阳辐射加热器、膨胀水箱、浮球阀、补水管、加压水泵、燃气热水器、热水出水口、太阳辐射加热器出水管和太阳辐射加热器进水管，所述的风力叶片通过传动轴承与转动杆的一端连接，搅拌叶轮与转动杆的另一端连接，搅拌叶轮位于搅拌制热用油桶内，搅拌制热用油桶位于保温储热水桶内，所述的太阳辐射加热器出水管和太阳辐射加热器进水管的两端分别与太阳辐射加热器和保温储热水桶连接，所述的膨胀水箱通过水管与保温储热水桶连接，所述的膨胀水箱内设有一浮球阀，且膨胀水箱还与一补水管相连，所述的加压水泵一端与保温储热水桶连接，另一端与燃气热水器连接，热水出口设置在燃气热水器上。
进一步，所述的搅拌式风力制热太阳能燃气热水器还包括一温度控制器，所述的温度控制器分别与转动杆、保温储热水桶和燃气热水器连接。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)运用了风力搅拌制热原理，结构简单，成本低，制热效率高。搅拌制热使用叶片，对液体直接搅拌，结构非常简单，只有少量的传动轴摩擦热损失，其余热量都转化为液体的热能。相对于现有产品先将机械功转化为电能，再转化为热能，减少一个步骤，效率大大提高，可达40％。
(2)使用搅拌油间接制热，无污染。油的粘性大、沸点高、稳定性好，有利于机械能转化液体的热能。内外桶交替换热的方式可避免叶片或搅拌器对热水的污染。
(3)风力致热提高了温升的效果。只要风速能够驱动叶轮转动，风力搅拌就能够进行工作，与天气、昼夜、阳光辐射强度无关，从很大程度上弥补太阳能制热的缺陷。
(4)太阳能与风能得到了最大程度的利用。当温升的热水能够满足应用需求时，则无需开启燃气热水器，完全节省了电能。当温升的程度无法满足要求时，则开启燃气热水器，而此时消耗的燃气远小于无温升的自来水，从而节省了部分燃气。
(5)可提供即时、连续、大量的采暖热水，保证随时提供指定温度的热水，且可连续、大量的供给，适用于各种需求。
(6)运行费用低。由于太阳能辐射制热与风力搅拌制热共同作用，水温已经得到最大程度的提升，燃气加热所需的消耗量就达到了最低，所以运行费用最低。
(7)碳排放与污染物生成最少。燃气加热水体的效率接近90％，是各种燃料加热方式中最高的，所以碳排放相对最少。作为一次能源，相对于二次能源的电能，燃气效率要高很多。同时，由于燃气含有的杂质较少，燃气燃烧是各种燃料燃烧方式中，排放有害污染物最少的一种。
附图说明
图1为本发明的制热水流程图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，为本发明的制热水流程图，太阳能热水器和风力搅拌制热器将加热的水存储在保温水箱中，保温水箱将保温水箱中的热水提供给燃气热水器，经过燃气热水器加热后，提供所需的生活热水。
如图2所示，为本发明的结构示意图，包括风力叶片1、传动轴承2、转动杆3、搅拌制热用油桶4、搅拌叶轮5、保温储热水桶6、太阳辐射加热器7、温度控制器8、膨胀水箱9、浮球阀10、补水管11、加压水泵12、燃气热水器13、热水出水口14、太阳辐射加热器出水管15和太阳辐射加热器进水管16，所述的风力叶片1通过传动轴承2与转动杆3的一端连接，搅拌叶轮5与转动杆3的另一端连接，搅拌叶轮5位于搅拌制热用油桶4内，搅拌制热用油桶4位于保温储热水桶6内，所述的太阳辐射加热器出水管15和太阳辐射加热器进水管16的两端分别与太阳辐射加热器7和保温储热水桶6连接，所述的膨胀水箱9通过水管与保温储热水桶6连接，所述的膨胀水箱9内设有一浮球阀10，且膨胀水箱9还与一补水管11相连，所述的加压水泵12一端与保温储热水桶6连接，另一端与燃气热水器13连接，所述的热水出口14设置在燃气热水器13上，所述的温度控制器8分别与转动杆3、燃气热水器13和保温储热水桶6连接。
本发明的工作原理为：由于室外风力的驱动，风力叶片1产生转动，转动的机械功通过传动轴承2与转动杆3，传递至搅拌叶轮5，搅拌叶轮5与搅拌制热用油桶4中油产生摩擦，由于液体存在黏性，所以将产生热量，机械功转化为热能，油温被升高。然后，油温与保温储热水桶6产生温差，油的热量通过搅拌制热用油桶4的桶壁传递至保温储热水桶6中的水，进而使水产生了温升。太阳辐射加热器7与保温储热水桶6通过太阳辐射加热器出水管15与太阳辐射加热器进水管16联通。当太阳光照射于太阳辐射加热器7时，其中的水被加热，密度变小，由于重力的原因，将产生浮生力，水从太阳能热水器进水管16进入太阳能集热器，从太阳能热水器出水管15流回保温储热水桶6，保温储热水桶6的水温逐渐被进一步加热。此循环流动属于自然对流循环，无需任何额外动力。当使用热水时，被加热的水流经加压水泵12进入燃气热水器13。加压水泵12的作用是产生一定的水体流速，以保证燃气热水器13的正常使用。燃气热水器13具有自动调节火力以达到温控的功能，能够根据来水温度和流量，自动调节火力大小，以便从热水出口14为用户提供所要求的热水。当开始使用热水时，保温储热水桶6的水量势必会减少，此时通过膨胀水箱9对其进行补水。当膨胀水箱9的水位下降至一定程度时，浮球阀10将自动打开，通过自来水补水管11对水箱进行补水。温度控制器8的作用是监测保温储热水桶6的温度，控制风力叶片1的启停，控制燃气热水器13的启停。当保温储热水桶6的水温未达到使用要求时，温度控制器8将给燃气热水器13信号，让其启动并加热水流；当保温储热水桶6的水温已经达到使用要求时，燃气热水器13将停止工作；当保温储热水桶6的水温超过一个上限值时，温度控制器8将停止风力叶片1的转动，以防止水温过高，造成保温储热水桶6膨胀爆裂。
根据以上方案，当风力搅拌致热与太阳能辐射热能够使热水温升至要求的温度时，无需启动燃气热水器或其他任何人工能源，直接使用热水；当风能与太阳能不能满足要求时，则启动燃气热水器，加热水体。在第二种情况下，由于水已经被加热，且有一定的温升，实际仍然节省一部分燃气，从而也达到节能的效果。本发明适用于各种气候环境，节能性与经济性都显著。

Claims (2)

1.一种搅拌式风力制热太阳能燃气热水器，其特征在于：包括风力叶片、传动轴承、转动杆、搅拌制热用油桶、搅拌叶轮、保温储热水桶、太阳辐射加热器、膨胀水箱、浮球阀、补水管、加压水泵、燃气热水器、热水出水口、太阳辐射加热器出水管和太阳辐射加热器进水管，所述的风力叶片通过传动轴承与转动杆的一端连接，搅拌叶轮与转动杆的另一端连接，搅拌叶轮位于搅拌制热用油桶内，搅拌制热用油桶位于保温储热水桶内，所述的太阳辐射加热器出水管和太阳辐射加热器进水管的两端分别与太阳辐射加热器和保温储热水桶连接，所述的膨胀水箱通过水管与保温储热水桶连接，所述的膨胀水箱内设有一浮球阀，且膨胀水箱还与所述补水管相连，所述的加压水泵一端与保温储热水桶连接，另一端与燃气热水器连接，热水出水口设置在燃气热水器上。
2.根据权利要求1所述的搅拌式风力制热太阳能燃气热水器，其特征在于：还包括一温度控制器，所述的温度控制器分别与转动杆、保温储热水桶和燃气热水器连接。
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