CN103267371A - 一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统 - Google Patents

一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统 Download PDF

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陈安祥
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Abstract

本发明涉及一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统，包括水箱和集热器，其特征在于：水箱内安装内胆，内胆一端与外包端部内胆组成外包内胆端部换热器，换热器的外端分别设置排气管、介质循环进口和介质循环出口，两者均穿过水箱外壁与介质循环管道连接，集热器框架内安装真空管，真空管内装U型集热管，U型集热管由集热管和集热冷管组成，集热管外包金属翅片，金属翅片紧贴真空管内管管壁，集热管和集热冷管端部通过介质循环管道与水箱连接。本发明增加了金属翅片，提高了热能传递效率，加快了介质循环速度和集热效率。

Description

一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统
技术领域
本发明涉及太阳能热水器领域，具体地说是一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统。
背景技术
目前分体式太阳能热水器水箱大都是采用承压式结构，换热结构分为内置式换热与外置式换热。内置换热器由于受到水箱容积限制，存在换热器尺寸普遍不大，影响系统的换热效率；外置式换热器水箱换热面积大，换热器不承受外界压力，但夹层难以搪瓷，使其防腐性能难以保证，最终换热器损坏，从而导致整个水箱报废。目前国内市场上集热器有U型管式真空管集热、全玻璃真空管集热、热管式真空管集热器和平板集热器等集热方式。U型管式真空管集热器因其U型管外表面积偏小造成吸热不够充分，使真空管中的热量丧失整体集热效率偏低；全玻璃真空管集热器虽然热集热效率高，市场占有率大，但因其不能承压运行，容易冻裂，管内走水，在运行过程中若有一只破损，则整个系统就要停止工作；并且真空管的热容较大，太阳能先要把真空管内的水加热才能输出热水，而到了晚间，真空管内的热水将不能被充分利用，造成了一定的热量损失；真空热管集热器的集热效率高，但随着使用年限的增加真空度逐渐下降，使其集热效率不足。平板集热器热散失较大且不适合寒冷地区，整体热效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种能够大幅提高了太阳能的得热效率和水箱的使用寿命的翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统，包括水箱和集热器，其特征在于：水箱内安装内胆，内胆一端与外包端部内胆组成外包内胆换热器，换热器的外端分别设置排气管、介质循环进口和介质循环出口，排气管设有排气口，介质循环进口和介质循环出口分别穿过水箱外壁与介质循环管道连接，内胆设有进水管和出水管，进水管、出水管穿过水箱与外部管道连接；所述的集热器框架内安装真空管，真空管通过密封圈与集热器框架相连，真空管内设有U型集热管，U型集热管上管是集热管，下管是集热冷管，U型集热管外包金属翅片，金属翅片紧贴真空管内管管壁，集热管和集热冷管分别连接集热出口和集热进口，集热出口和集热进口分别穿过集热器框架，通过介质循环管道与水箱的介质循环进口和介质循环出口相连接，形成回路。
本发明的换热器为外包内胆端部换热结构，换热面积大；介质循环进口设在换热器上端，介质循环出口设在下端，提高了循环介质的温差，加快了介质的循环速度，大大提高水箱的换热效率；换热器内壁采用搪瓷工艺，并焊接在内胆外端部避免了换热器焊接在内部，造成焊缝因高压、高热出现腐蚀问题，大大提高了水箱的使用寿命。
本发明的集热器是在普通真空管内插入U型集热管，U型集热管外包金属翅片，金属翅片与真空管内壁接触，起到传递热量的作用。U型集热管与管路系统、水箱内的换热器组成封闭的环路，通过介质的循环进行换热。该系列集热器系统可以实现间接换热、承压运行，水质更卫生，炸管无泄漏，系统最稳定，寿命最长，热效率较高。真空管里不走水，所以也不会结垢，就是长期使用也不会影响其集热的效率。真空管出现破损也不会影响它整机的运行效果，并且该系统采用的是刚性的连接，可承压，不会由无硅胶密封圈带来的老化和泄露的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的真空管结构示意图；
图3是本发明的真空管横向剖面图。
    图中标记为：1.水箱，2.内胆，3.排气管，4.排气口，5.换热器，6.介质循环进口，7.介质循环出口，8.介质循环管道，9.介质集热出口，10.介质集热进口，11.密封圈，12.真空管，13.金属翅片，14.U型集热管，15.进水管，16.出水管，17.集热器框架，18. 外包端部内胆，19.集热管，20.集热冷管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图1、图2、图3所示，本发明涉及一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统，包括水箱和集热器，其特征在于：水箱1内安装内胆2，内胆2一端与外包端部内胆18组成外包内胆端部换热器5，换热器5的外端分别设置排气管3、介质循环进口6和介质循环出口7，排气管3设有排气口4，介质循环进口6和介质循环出口7分别穿过水箱1外壁与介质循环管道8连接，内胆2设有进水管15和出水管16，进水管15、出水管16穿过水箱1与外部管道连接；所述的集热器框架17内安装真空管12，真空管12通过密封圈11与集热器框架17相连，真空管12内插U型集热管14，U型集热管14热管19插有金属翅片13，金属翅片13紧贴真空管12内管管壁，不锈钢U型管14两端部分别连接集热出口9和集热进口10，集热出口9和集热进口10分别穿过集热器框架17，通过介质循环管道8与水箱的介质循环进口6和介质循环出口7相连接，形成回路。
本发明使用时，先将冷水通过进水管输入水箱的内胆中，集热器中的金属翅片将真空管中的热量迅速收集，并传给U型集热管中的集热管，将集热管中的介质迅速加热，介质通过集热出口和循环进口进入到内嵌式换热器中进行循环流动，换热器通过介质将集热器中收集的热量传递给冷水，对冷水进行加温，当温度达到设定值时，介质停止循环，然后打开出水管，就可以得到人们所需要的热水。

Claims (1)

1. 一种翅片式集热器和外包内胆换热器的太阳能热水系统，包括水箱和集热器，其特征在于：水箱内安装内胆，内胆一端与外包端部内胆组成外包内胆换热器，换热器的外端分别设置排气管、介质循环进口和介质循环出口，排气管设有排气口，介质循环进口和介质循环出口分别穿过水箱外壁与介质循环管道连接，内胆设有进水管和出水管，进水管、出水管穿过水箱与外部管道连接；所述的集热器框架内安装真空管，真空管通过密封圈与集热器框架相连，真空管内设有U型集热管，U型集热管上管是集热管，下管是集热冷管，U型集热管外包金属翅片，金属翅片紧贴真空管内管管壁，集热管和集热冷管分别连接集热出口和集热进口，集热出口和集热进口分别穿过集热器框架，通过介质循环管道与水箱的介质循环进口和介质循环出口相连接，形成回路。
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