CN103206793A - 蓄热式高效平板太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式高效平板太阳能热水器，属于太阳能热水器技术领域。包括支架、水箱和平板式集热器本体，水箱具有泄压排气口和进出水接口且均与内胆腔相通，平板式集热器本体具有蓄热介质引入接口和蓄热介质引出接口，特点：还包括蓄热式热交换箱，设置在内胆腔内，且蓄热式热交换箱具有蓄热介质引出接头和蓄热介质引入管，蓄热介质引出接头的一端与蓄热式热交换箱的热交换箱腔相通，另一端伸展到水箱外且与蓄热介质引入接头连接，蓄热介质引入管的一端与热交换箱腔相通，另一端在途经内胆腔后伸展到水箱外且与蓄热介质引出接口连接。避免了受气候变化影响以及受地理位置变化的日照时间短的影响，减少电加热管的电加热几率，节约电能。

Description

蓄热式高效平板太阳能热水器

技术领域

本发明属于太阳能热水器技术领域，具体涉及一种蓄热式高效平板太阳能热水器。

背景技术

随着人们节能意识和环保意识以及对不可再生的自然资源如石油、煤炭、天然气和海洋冰等的保护意识的不断增强，太阳能热水器的应用逐渐被普及。关于太阳能热水器的技术信息在中国专利文献中可以大量见诸，略以例举的如CN1027661C推荐的抗冻太阳能热水器、CN1399110A介绍的全塑型一体式太阳能热水器、CN2879040Y提供的加盖式防冰雹太阳能热水器、CN2886430Y披露的带有活动盖板的防冰雹太阳能热水器、CN1299972Y举荐的高强度太阳能热水器和CN201106942Y揭示的光热转换玻璃管免破碎的太阳能热水器，等等。

上述专利及专利申请方案都是针对真空管结构形式的太阳能热水器所存在的即在实际使用中暴露出的相应欠缺而提出的，具体可以由前述专利的相应的说明书的背景技术栏中反映。归纳而言，真空管结构形式的太阳能热水器存在以下欠缺：一是安装麻烦，并且需要在使用现场将真空管逐一安装，因此安装过程冗长；二是真空管易碎，更换不便，并且一旦一组真空管中的任一真空管爆裂，会导致水箱内的水泄尽，特别是当太阳能热水器配有自动进水控制装置时，还会大量地浪费水源，因为自动进水控制装置只能识别水箱内缺水，而不能识别引起缺水之原因；三是对安装场所具有挑剔性，绝大多数安装于屋顶；四是维修几率高，使用成本大，等等。

毫无疑问，由于真空玻璃管加热形式的太阳能热水器存在并不限于前述例举的欠缺，因此近几年来，平板太阳能集热器（习惯称平板太阳能热水器）越来越为人们器重，并且相对于真空管结构太阳能热水器的市场占有率不断提高。平板太阳能热水器有两大部分组成：一为水箱，二为平板式集热器本体，两者之间由管路连接，这种结构形式的平板太阳能热水器在公开的中国专利文献中同样可以大量见诸关于平板太阳能热水器的技术信息，略以例举的如：CN101498512A推荐的“平板型太阳能集热器”、CN101984305A提供的“平板太阳能集热器”、CN102032687A公布的“超导平板太阳能集热器”、CN201992845U介绍的“太阳能平板集热器”、CN201945060U揭示的“热管式平板集热器”、CN201964638U推出的“一种太阳能平板集热器”、CN202109671U公告的“平板太阳能集热器”和CN102434976A披露的“一种太阳能平板集热器”，等等。并不限于例举的这些专利申请和专利方案存在以下不足：其一，由于框体结构有失合理性，导致底板（业界也称背板）与框体之间的配合需要借助于紧固件固定连接，从而影响生产效率，即不适合于工业化批量生产要求；其二，由于框体的纵框与横框之间的连接需依赖紧固件配接，因此彼此之间的连接效果和封闭性差，外部水气特别是雨水易侵入，造成冻损；其三，如前述由于纵、横框之间借助于紧固件如螺钉连接，从而使整体一致性欠缺，有损观瞻；其四，玻璃与框体之间的密封缺乏有效的措施，外部水汽特别是雨水易从玻璃的边缘渗入，从而影响保温层的保温效果。

上述平板太阳能热水器的所述三点不足由CN202648181U推荐的“全密封防冻防水保温平板式太阳能集热器”和CN202648176U提供的“分体式太阳能光热光伏系统”的专利方案所克服。但是，包括该两项专利在内的公知的平板太阳能热水器依然存在以下两点通弊：一是就地理环境而言，对纬度适应性差；二是当无日照和/或夜间环境时，由于集热器本体失去了阳光的支持而无法获得来自于太阳能的能量，因而水箱中的水得不到加热，从而给使用者造成困惑，也就是说不能满足使用者使用热水的要求。

针对上述已有技术，有必要加以合理改进，为此本申请人作了积极而有益的设计，终于形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于避免受气候变化影响、有利于满足使用者在无日照的状态下使用热水要求和有益于体现良好的节能效果的蓄热式高效平板太阳能热水器。

本发明的任务是这样来完成的，一种蓄热式高效平板太阳能热水器，包括支架、设置在支架上的水箱和平板式集热器本体，水箱具有一泄压排气口和一进出水接口，泄压排气口和进出水接口均与设置在水箱内的内胆的内胆腔相通，平板式集热器本体具有一蓄热介质引入接口和一蓄热介质引出接口，特征在于还包括有一蓄热式热交换箱，该蓄热式热交换箱设置在所述内胆的内胆腔内，并且该蓄热式热交换箱具有一蓄热介质引出接头和一蓄热介质引入管，蓄热介质引出接头的一端与蓄热式热交换箱的热交换箱腔相通，另一端在途经所述内胆腔后伸展到水箱外并且通过第一管路与所述的蓄热介质引入接头连接，蓄热介质引入管的一端与所述热交换箱腔相通，另一端在途经所述内胆腔后伸展到水箱外并且通过第二管路与所述蓄热介质引出接口连接。

在本发明的一个具体的实施例中，在所述的水箱与所述内胆的外壁之间设置有用于对所述内胆腔保温的保温层。

在本发明的另一个具体的实施例中，在所述的水箱上设置有水位水温传感器，该水位水温传感器探入到所述内胆腔内。

在本发明的又一个具体的实施例中，在所述的蓄热式热交换箱的一端设置有一蓄热介质液位温度传感器，该蓄热介质液位温度传感器的探头探入到所述热交换箱腔内，而该蓄热介质液位温度传感器的传感器本体在途经所述内胆的内胆腔后伸展到所述水箱外。

在本发明的再一个具体的实施例中，在所述的蓄热式热交换箱上设置有电加热管，该电加热管位于所述热交换箱腔内，并且该电加热管的电加热管电源连接端伸展到所述水箱外。

在本发明的还有一个具体的实施例中，在所述蓄热式热交换箱的热交换箱腔内设置有一泄压管，该泄压管的上部探出位于热交换箱腔内的热交换介质的液面，而泄压管的下端在途经所述内胆的内胆腔后伸展到所述水箱外并且与外界相通。

在本发明的更而一个具体的实施例中，在所述内胆的内胆腔内并且位于内腔腔的长度方向的下方设置有一托架，所述的蓄热式热交换箱以卧置状态支承在托架上。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述热交换介质为水或防冻液。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，在所述热交换箱腔内设有蓄热材料。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的蓄热材料为陶瓷。

本发明提供的技术方案由于在水箱的内胆的内胆腔内设置了蓄热式热交换箱，并且将蓄热式热交换箱与平板式集热器本体管路连接，因而由蓄热式热交换箱对内胆腔内的水以热交换方式加热，并且当内胆腔内的水温升高至一定程度后，蓄热式热交换箱蓄热，在遇到无日照天气或夜间时，由蓄热式热交换箱将先前蓄取的热量释放而对内胆腔加热，从而避免了受气候变化影响以及受地理位置变化的日照时间短的影响，满足使用者获取热水的要求，并且由于可减少电加热管的电加热几率而十分有利于节约电能。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

图2为图1的剖视图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

请参见图1和图2，给出了一支架1、水箱2和平板式集热器本体3，水箱2以及平板式集热器本体3均设置在支架1上，其中，水箱2设置于支架1的顶部，而平板式集热器本体3优选以倾斜状态安装于支架1上。

前述的水箱2也可称为水箱箱体，在该水箱2内设置有内胆23，并且在水箱2的内壁与内胆23的外壁之间设置有保温层24，在水箱2的上部（以图示位置状态为例）设置有一泄压排气口21，该泄压排气口21与内胆23的内胆腔231相通。又，在水箱2的下部设置一进出水接口22，该进出水接口22的一端与内胆腔231相通，另一端与水源管路如自来水管路以及热水取用管路连接，可见，该进出水接口22具有双重作用，其一，用于向内胆腔231引入自来水，其二，用于将内胆腔231内的热水引出使用。依据公知常识，在向内胆腔231引入自来水时开启管路上的与自来水管路相通的阀，并且关闭管路上的取用热水的阀门，反之同例。及，在水箱2上还配设有一水位水温传感器25，该水位水温传感器25探入前述内胆腔231内，并且由传感器线路251与图中未示出的控制器（通常安装在室内）电气控制连接。当该水位水温传感器25探知内胆腔231内的水位偏低时，则由其将信号反馈给控制器，由控制器向前述的阀发出指令，阀开启而通过进出水接口22向内胆腔231补水，反之同例。

在前述的内胆腔231内并且位于内胆腔231的长度方向的下部设置有一托架2311，该托架2311的作用将通过下面的说明得到理解。

前述的平板式集热器本体3具有一蓄热介质引入接口31和一蓄热介质引出接口32，由于平板式集热器本体3属于公知技术，例如可以对中国专利授权公告号CN202648181U（全密封防冻防水保温平板式太阳能集热器）、发明专利申请公布号CN102147154A（平板式太阳能热水器）等的阅读而得到充分理解（这两项专利均由本申请人提出），因此申请人不再赘述。

作为本发明提供的技术方案的技术要点，在前述支架1、水箱2和平板式集热器本体3的基体上增加了一蓄热式热交换箱4，该蓄热式热交换箱4设置在前述的内胆腔231内，更确切地讲，以卧置状态设置在前述的托架2311上，该蓄热式热交换箱4的长度方向的一端（图示左端）的下部配设有一蓄热介质引出接头41，而另一端（图示右端）配设有一蓄热介质引入管42，具体是：蓄热介质引出接头41的一端与蓄热式热交换箱4的热交换箱腔43相通，而另一端在途经前述的内胆腔231后伸展到水箱2外，并且连接有一第一管路411的一端，而该第一管路411的另一端与前述的蓄热介质引入接口31连接；蓄热介质引入管42的一端同样与前述热交换箱腔43相通，而另一端同样在途经内胆腔231后伸展到水箱2外，并且连接有一第二管路421的一端，而第二管路421的另一端与前述的蓄热介质引出接口32连接。

由上述说明可知，平板式集热器本体3、蓄热式热交换箱4通过第一管路411和第二管路421形成对热交换介质加热的循环回路，即对热交换箱腔43内的热交换介质加热，热交换介质既可以是水，也可以是防冻液，还可以是其它等效的液态介质，本实施例择用水或防冻液。

在前述的蓄热式热交换箱4上设置有一蓄热介质液位温度传感器44，该蓄热介质液位温度传感器44的探头441（也可称探针）探入到热交换箱腔43内，而该蓄热介质液位温度传感器44的传感器本体442在途经内胆腔231后伸展到水箱2外，并且通过线路4421与上面已经提及的控制器电气控制连接。又，在蓄热式热交换箱4上设置有电加热管45，该电加热管45位于即伸展于热交换箱腔43内，而该电加热管45的电加热管电源连接端451伸展到水箱2外，并且同样与前述的控制器电气控制连接。

在依据需要例如在长期连绵阴雨而无日照的情况下启用电加热管45时，那么当电加热管45对热交换箱腔43内的前述热交换介质加热并达到由控制器设定的温度时，由蓄热介质液位温度传感器44将信号反馈给控制器，由控制器向电加热管45发出指令，即向电加热器发出指令，使电加热管45停止加热。当热交换箱腔43内的热交换介质损耗并且低于液面432时，则同样由蓄热介质液位温度传感器44将信号反馈给控制器，由控制器显示，以提示使用者对热交换箱腔43补充热交换介质，反之同例。

为了对蓄热式热交换箱4实施保护，避免爆裂，因此在热交换箱腔43内设置有一泄压管431，以图1和图2所示状态为例，该泄压管431的上端探出前述的液面432，而下端在途经内胆23的内胆腔231后伸展到水箱2外并且与外界相通，藉由该泄压管将热交换箱腔43内的压力气体排至外界。

请继续见图1，在前述的热交换箱腔43内设有蓄热材料433，在本实施例中，蓄热材料433虽然择用陶瓷，但并不能由此而限制本发明，因为，作为蓄热材料，其种类较多，例如鹅卵石等等均可作为蓄热材料。

作为优选的方案，为了避免蓄热材料433造成对蓄热介质引出接头41堵塞，因而在热交换箱腔43内隔设有一枚半截式挡板434，由该半截式挡板434对蓄热材料433阻挡，以确保蓄热介质引出接头41的畅通。

申请人简述本发明的应用，由平板式集热器本体3对热交换箱腔43内的热交换介质加热，由热交换介质对位于内胆23的内胆腔231内的水进行热传递即进行热交换，并且位于热交换箱腔43内的蓄热材料433同时蓄热。在无日照天气时，由于热交换箱腔43内的热交换介质及其内的蓄热材料433处于热态，并且由其释放热量而对内胆腔231内的水加热，因而使用者即用户照样能获得热水。

综上所述，本发明提供的技术方案克服了已有技术中的欠缺，如实地完成了发明任务，客观地体现了申请人在上面的技术效果栏中所述的技术效果。

Claims (10)

1.一种蓄热式高效平板太阳能热水器，包括支架(1)、设置在支架(1)上的水箱(2)和平板式集热器本体(3)，水箱(2)具有一泄压排气口(21)和一进出水接口(22)，泄压排气口(21)和进出水接口(22)均与设置在水箱(2)内的内胆(23)的内胆腔(231)相通，平板式集热器本体(3)具有一蓄热介质引入接口(31)和一蓄热介质引出接口(32)，其特征在于还包括有一蓄热式热交换箱(4)，该蓄热式热交换箱(4)设置在所述内胆(23)的内胆腔(231)内，并且该蓄热式热交换箱(4)具有一蓄热介质引出接头(41)和一蓄热介质引入管(42)，蓄热介质引出接头(41)的一端与蓄热式热交换箱(4)的热交换箱腔(43)相通，另一端在途经所述内胆腔(231)后伸展到水箱(2)外并且通过第一管路(411)与所述的蓄热介质引入接头(31)连接，蓄热介质引入管(42)的一端与所述热交换箱腔(43)相通，另一端在途经所述内胆腔(231)后伸展到水箱(2)外并且通过第二管路(421)与所述蓄热介质引出接口(32)连接。

2.根据权利要求1所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述的水箱(2)与所述内胆(23)的外壁之间设置有用于对所述内胆腔(231)保温的保温层(24)。

3.根据权利要求1或2所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述的水箱(2)上设置有水位水温传感器(25)，该水位水温传感器(25)探入到所述内胆腔(231)内。

4.根据权利要求1所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述的蓄热式热交换箱(4)的一端设置有一蓄热介质液位温度传感器(44)，该蓄热介质液位温度传感器(44)的探头(441)探入到所述热交换箱腔(43)内，而该蓄热介质液位温度传感器(44)的传感器本体(442)在途经所述内胆(23)的内胆腔(231)后伸展到所述水箱(2)外。

5.根据权利要求1所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述的蓄热式热交换箱(4)上设置有电加热管(45)，该电加热管(45)位于所述热交换箱腔(43)内，并且该电加热管(45)的电加热管电源连接端(451)伸展到所述水箱(2)外。

6.根据权利要求1所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述蓄热式热交换箱(4)的热交换箱腔(43)内设置有一泄压管(431)，该泄压管(431)的上部探出位于热交换箱腔(43)内的热交换介质的液面(432)，而泄压管(431)的下端在途经所述内胆(23)的内胆腔(231)后伸展到所述水箱(2)外并且与外界相通。

7.根据权利要求1所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述内胆(23)的内胆腔(231)内并且位于内腔腔(231)的长度方向的下方设置有一托架(2311)，所述的蓄热式热交换箱(4)以卧置状态支承在托架(2311)上。

8.根据权利要求6所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于所述热交换介质为水或防冻液。

9.根据权利要求1或4-5任一权利要求所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于在所述热交换箱腔(43)内设有蓄热材料(433)。

10.根据权利要求9所述的蓄热式高效平板太阳能热水器，其特征在于所述的蓄热材料为陶瓷。

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