CN104214979A - 一种太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括水箱，用于储存加热的热水，所述水箱为立方形结构，在立方形结构外部设置保温层，所述保温层为保温砌块，是由混凝土基体（1）和真空绝热板（2）复合而成，真空绝热板（2）处于混凝土基体（1）的开槽中；保温砌块的左右两侧及上下两侧均设有榫槽（3）和舌槽（4）。本发明设置保温砌块，有效的阻止了热量的损失，节约了能源。
Description
技术领域
本发明属于太阳能领域，尤其涉及一种具有保温结构的太阳能热水器，属于F24J领域。
背景技术
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项，我国政府在《政府工作报告》也早已明确提出要积极发展新能源。
真空绝热板（中国专利CN102720922B）是基于真空绝热原理，通过最大限度提高板内真空度并充填以芯层绝热材料而实现减少对流和辐射换热。导热系数可以达到0.003W/(m·K)～0.008W/(m·K)，性能远远优于普通的绝热材料，可以大大减少保温层厚度，从而极大的节省空间和材料，并减少石化产品的消耗。
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对居住的舒适度的要求也越来越高，在现有非节能住宅中提高居住舒适度必然会增加能源消耗量。非采暖地区，尤其是南方地区，空调的安装率已超过 50%，这些势必会加剧我国能源紧张的。此时，保温材料的普及与发展就显得刻不容缓。既轻质高强，又节能保温，而且还要轻薄便于施工。现有公开专利中的保温砌块以提高空率和增加保温芯材厚度来降低导热系数，而且未能很好的解决自身接缝处的热桥效应，灰缝处浇筑也无法消除其热桥。
发明内容
本发明旨在提供一种提高保温效果的太阳能热水器，同时提供一种具有保温效果的保温砌块。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括水箱，用于储存加热的热水，所述水箱为立方形结构，在立方形结构外部设置保温层。
所述保温层为真空绝热板复合保温砌块，所述真空绝热板复合保温砌块是由混凝土基体和真空绝热板复合而成，真空绝热板处于混凝土基体的开槽中；真空绝热板与开槽壁面留出一定间隙，该间隙可以留空，也可填充石膏、发泡石膏、发泡水泥、保温砂浆、发泡聚氨酯、发泡酚醛、发泡聚苯乙烯等具有隔热与保护作用的材料；保温砌块的左右两侧及上下两侧均设有榫槽和舌槽。
一种真空绝热板复合保温砌块，是由混凝土基体和真空绝热板复合而成，真空绝热板处于混凝土基体的开槽中；开槽壁面和真空绝热板无间隙紧密复合而成，或者真空绝热板与开槽壁面留出一定间隙，该间隙可以留空，也可填充石膏、发泡石膏、发泡水泥、保温砂浆、发泡聚氨酯、发泡酚醛、发泡聚苯乙烯等具有隔热与保护作用的材料；保温砌块的左右两侧及上下两侧均设有榫槽和舌槽。
所述的保温砌块的混凝土基体分为三部分，即第一部分、第二部分和第三部分，其中第二部分设置在第一部分和第三部分之间，第二部分通过与第一部分和第三部分之间错列排布，从而在一侧以及相对的另一侧分别形成榫槽和舌槽，使得保温砌块的左右两侧及上下两侧分别设有榫槽或与榫槽对应的舌槽。
第二部分中间开设有开槽，所述的真空绝热板设置在开槽内。
在开槽中设置连接结构，用于在厚度方向连接开槽的两个壁面，连接结构可以优选为连接支柱，连接支柱可以设置1个或多个，同时形成多个开槽，每个开槽中分别设置独立的真空绝热板。
第一部分混凝土的厚度和第三部分混凝土的厚度相同，第一部分混凝土的厚度和第二部分混凝土的厚度的比例优选为（1.2－2.1）:1，第二部分开槽的长度占第二部分长度的45－80％，第二部分开槽的厚度占第二部分厚度的45－95％，真空绝热板的厚度是第二部分的0.4－0.9倍。第一部分和第三部分开槽的长度和厚度相同，占第一部分和第三部分长度的55－80％，占第一部分和第三部分厚度的35－85％。
所述混凝土基体，其特征在于，包括以下重量份的各组分：快硬水泥10-50份，粗集料10-50份，轻集料10-50份，粉煤灰10-50份，聚丙烯纤维0.1-0.3份，减水剂0.1-0.3份，甲酸钙0.2-0.3份。
聚丙烯纤维可以用以下纤维替代，所述纤维是玻璃纤维短切丝、超细玻璃棉、火焰棉、硅酸铝棉、陶瓷纤维棉、水镁石纤维、泡棉、棉花、人造棉中的一种或一种以上按照任意比例组成的混合物。
真空绝热复合保温砌块的用途，在建筑围护结构的保温隔热的应用。
一种制造所述真空绝热复合保温砌块的方法：
1）混凝土基体的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到混凝土基体。
2）选择下面的三种方式之一使真空绝热板与开槽的结合：
第一种方式：在混凝土基体的开槽中加入具有隔热与保护作用的材料，将真空绝热板插入到开槽中，使隔热保护材料包裹在真空绝热板四周，待隔热保护材料终凝后，即得真空绝热板复合保温砌块；
第二种方式：在混凝土基体的开槽中插入真空绝热板，在真空绝热板与开槽壁面的间隙中填充具有隔热与保护作用的材料，即得真空绝热板复合保温砌块；
第三种方式：将真空绝热板的两侧与具有隔热与保护作用的材料复合，插入混凝土基体的开槽中，即得真空绝热板复合保温砌块。
另一种制造真空绝热复合保温砌块的方法：
混凝土基体的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入预置了真空绝热板的模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到真空绝热板复合保温砌块。
与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：
1）太阳能水箱设备保温结构，节约了能源。
2）保温砌块所采用的真空绝热板，其导热系数为0.008W/m·K以下，保温性能相比目前已有的砌块采用的聚苯乙烯板（EPS）的0.04W/m·K提高了5倍以上，可以极大的节省空间和材料，并减少石化产品的消耗。
3）保温砌块四边均有舌榫槽，阻断热桥，便于快速施工，辅以少量填缝剂，即可解决热桥效应，实现轻质、高强，超薄、节能、保温的效果。
4）采用混凝土和保温芯板复合的特殊结构，具有轻荷载、高强度、保温节能、胶黏剂拼装施工等特点。
5）保温砌块可以用于构成建筑物墙体保温围护层，施工快捷，成墙后荷载轻。满足框架、框剪结构建筑对轻荷载、高功能性的要求。
附图说明
图1是真空绝热板复合保温砌块的立体图。
图2是真空绝热板复合保温砌块的俯视图。
图3是太阳能热水器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
保温砌块的结构如图1和2所示。真空绝热板复合保温砌块是由混凝土基体（1）和真空绝热板（2）复合而成。真空绝热板（2）处于混凝土基体（1）的开槽中，开槽壁面和真空绝热板之间无间隙，即无间隙紧密复合而成，或者真空绝热板与开槽壁面留出一定间隙，该间隙可以留空，也可填充石膏、发泡石膏、发泡水泥、保温砂浆、发泡聚氨酯、发泡酚醛、发泡聚苯乙烯等具有隔热与保护作用的材料。保温砌块的左右两侧及上下两侧分别设有榫槽（3）或与榫槽（3）对应的舌槽（4）。
作为优选的，所述的保温砌块的混凝土基体分为三部分，即第一部分（7）、第二部分（6）和第三部分（8），其中第二部分（6）设置在第一部分（7）和第三部分（8）之间，第二部分（6）通过与第一部分（7）和第三部分（8）在左右和上下方向错列排布，从而在一侧以及相对的另一侧分别形成榫槽（3）和舌槽（4），使得保温砌块的左右两侧及上下两侧分别设有榫槽（3）或与榫槽（3）对应的舌槽（4）。
作为优选的，如图1、2所示，第二部分中间开设有开槽，所述的真空绝热板（2）设置在开槽内。
优选的，在开槽中设置连接结构（9），用于在厚度方向连接开槽的两个壁面，同时可以起到支撑作用。连接结构可以优选为连接支柱，连接支柱可以设置多个，同时形成多个开槽，每个开槽中分别设置独立的真空绝热板。这样设置可以使得真空绝热板分为独立的多块，一旦某一块损坏，不影响其他的真空绝热板的运行。
优选的，连接柱设置一个，而且设置在开槽的偏向舌槽（4）的方向设置。优选的，第一部分和第三部分中间开设有开槽（8），在开槽中设置连接结构（9），用于在厚度方向连接开槽的两个壁面，同时可以起到支撑作用。连接结构可以优选为连接支柱，连接支柱可以设置多个，同时形成多个开槽。
作为另一种优选，第一部分和第三部分开槽（8）中的连接支柱设置1个，其中偏向榫槽（3）方向设置，使得第一部分、第三部分连接支柱和第二部分连接支柱在左右方向错开，如图1所示，以增大热阻，减小热桥效应。
作为一个优选的实施例，保温砌块的尺寸规格为长×宽×高为390×240×190 mm，集沿着图2的方向的左右的尺寸为240mm，沿着图1的高度方向为190mm，沿着图1开槽7的长度方向为390mm。
优选的，第一部分、第二部分和第三部分长度和宽度都相同。
因为作为保温砌块，既要保证具有一定的保温效果，同时还要考虑墙体的重量和支撑强度，即重量越轻越好，而且支撑强度越大越好，因此开槽、支柱、第一部分、第二部分的高度具有一个最优的比例。如果真空绝热板越厚，则保温效果越好，但是带来的是砌块的承重强度的减弱和成本的上升，开槽尺寸越大，则成本节约，但是带来的砌块的承重强度的减弱。因此本发明是通过多个不同尺寸的保温砌块的试验数据总结出的最佳尺寸关系。具体关系如下：
第一部分混凝土的厚度和第三部分混凝土的厚度相同，第一部分混凝土的厚度和第二部分混凝土的厚度的比例优选为（1.2－2.1）:1，第二部分开槽的长度占第二部分长度的45－80％，第二部分开槽的厚度占第二部分厚度的45－95％，真空绝热板的厚度是第二部分的0.4－0.9倍。第一部分和第三部分开槽的长度和厚度相同，占第一部分和第三部分长度的55－80％，占第一部分和第三部分厚度的35－85％
前面所提到的厚度是沿着砌块的高度方向，开槽的长度是指沿着砌块长度方向的尺寸。
通过改变砌块的尺寸参数和真空绝热板的厚度，真空绝热板复合保温砌块的强度等级可以达到MU5.0、MU7.5，砌体热阻值可根据需求在2.0-5.0 m2·K/W范围内调整。
作为砌块的一个优选的实施例，如图1的结构，除了在第二部分开槽中设置真空绝热板外，还可以在第一部分和/或第三部分的支柱形成的开槽8中设置真空绝热板。这样可以保证具有两层或者三层的绝热效果，保证更好的绝热，从而达到最优的保温效果。
优选的一个实施例，所述的混凝土基体，包括以下重量份的各组分：快硬水泥10-50份，粗集料10-50份，轻集料10-50份，粉煤灰10-50份，聚丙烯纤维0.1-0.3份，减水剂0.1-0.3份，甲酸钙0.2-0.3份。
对于混凝土基体的实施例1如下：
粗集料20份，轻集料20份，粉煤灰10份，聚丙烯纤维0.1份，减水剂0.15份，甲酸钙0.2份，剩余的为快硬水泥。
实施例2如下：
快硬水泥30份，粗集料20份，轻集料20份，聚丙烯纤维0.2份，减水剂0. 15份，甲酸钙0.3份，剩余的为粉煤灰。
实施例3：
快硬水泥50份，粗集料10份，轻集料10份，聚丙烯纤维0.1份，减水剂0.2份，甲酸钙0.3份，剩余的为粉煤灰。
作为优选的一个实施例，聚丙烯纤维可以用以下纤维替代，所述纤维是玻璃纤维短切丝、超细玻璃棉、火焰棉、硅酸铝棉、陶瓷纤维棉、水镁石纤维、泡棉、棉花、人造棉中的一种或一种以上按照任意比例组成的混合物，其长度为3-12mm，纤维直径为0.2-13μm。
优选的是，所述纤维可以由玻璃纤维短切丝、超细玻璃棉、火焰棉、硅酸铝棉、陶瓷纤维棉组成，其中五种成分的比例为1：2：1.5:1:3。
对于真空绝热复合保温砌块制备的实施例1如下：
1）混凝土基体（1）的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到尺寸为390×240×190 mm或390×190×190 mm的混凝土基体（1）。
2）在混凝土基体（1）的开槽中加入石膏浆、发泡石膏浆、发泡水泥浆等具有隔热与保护作用的材料中的一种或几种，将真空绝热板插入到开槽中，使隔热保护材料包裹在真空绝热板四周，待隔热保护材料终凝后，即得真空绝热板复合保温砌块。
实施例2：
1）混凝土基体（1）的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到尺寸为390×240×190 mm或390×190×190 mm的混凝土基体（1）。
2）在混凝土基体（1）的开槽中插入真空绝热板，在真空绝热板与开槽壁面的间隙中填充发泡聚氨酯、发泡酚醛、发泡聚苯乙烯等具有隔热与保护作用的材料中的一种或几种，即得真空绝热板复合保温砌块。
实施例3：
1）混凝土基体（1）的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到尺寸为390×240×190 mm或390×190×190 mm的混凝土基体（1）。
2）将真空绝热板的两侧与石膏板、发泡石膏板、发泡水泥板、保温砂浆板、发泡聚氨酯板、发泡酚醛、发泡聚苯乙烯板等具有隔热与保护作用的材料中的一种或几种复合，插入混凝土基体（1）的开槽中，即得真空绝热板复合保温砌块。
实施例4：
1）混凝土基体（1）的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入预置了真空绝热板的模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到尺寸为390×240×190 mm或390×190×190 mm的真空绝热板复合保温砌块。
作为保温砌块的一个应用领域，保温砌块可以用于大型太阳能热水器的保温水箱中。
一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括集热器10和水箱11，用于储存集热器10加热的热水，所述水箱11为立方形结构，在立方形结构外部设置保温层。所述保温层为上述真空绝热板复合保温砌块。
之所以设置水箱为方形结构，主要因为需要和保温砌块的外形相对应。
另外，保温砌块作为一个最为广泛地应用，就是应用于建筑行业。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对居住的舒适度的要求也越来越高，在现有非节能住宅中提高居住舒适度必然会增加能源消耗量。本发明公开的保温砌块既轻质高强，又节能保温，而且还要轻薄便于施工。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (12)
1.一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括水箱，用于储存加热的热水，所述水箱为立方形结构，顶部为太阳能吸收层（11），在立方形结构外部设置保温层（12）。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于所述保温层为真空绝热板复合保温砌块，所述真空绝热板复合保温砌块是由混凝土基体（1）和真空绝热板（2）复合而成，真空绝热板（2）处于混凝土基体（1）的开槽中；真空绝热板与开槽壁面留出一定间隙，该间隙可以留空，也可填充石膏、发泡石膏、发泡水泥、保温砂浆、发泡聚氨酯、发泡酚醛、发泡聚苯乙烯等具有隔热与保护作用的材料；保温砌块的左右两侧及上下两侧均设有榫槽（3）和舌槽（4）。
3.一种真空绝热板复合保温砌块，其特征在于，是由混凝土基体（1）和真空绝热板（2）复合而成，真空绝热板（2）处于混凝土基体（1）的开槽中；开槽壁面和真空绝热板无间隙紧密复合而成，或者真空绝热板与开槽壁面留出一定间隙，该间隙可以留空，也可填充具有隔热与保护作用的材料；保温砌块的左右两侧及上下两侧均设有榫槽（3）和舌槽（4）。
4.根据权利要求3所述的真空绝热复合保温砌块，所述的保温砌块的混凝土基体分为三部分，即第一部分（7）、第二部分（6）和第三部分（8），其中第二部分（6）设置在第一部分（7）和第三部分（8）之间，第二部分（6）通过与第一部分（7）和第三部分（8）之间错列排布，从而在一侧以及相对的另一侧分别形成榫槽（3）和舌槽（4），使得保温砌块的左右两侧及上下两侧分别设有榫槽（3）或与榫槽（3）对应的舌槽（4）。
5.根据权利要求4所述的真空绝热复合保温砌块，第二部分（6）中间开设有开槽，所述的真空绝热板（2）设置在开槽内。
6.根据权利要求5所述的真空绝热复合保温砌块，在开槽中设置连接结构，用于在厚度方向连接开槽的两个壁面，连接结构可以优选为连接支柱，连接支柱可以设置1个或多个，同时形成多个开槽，每个开槽中分别设置独立的真空绝热板。
7.根据权利要求6所述的真空绝热复合保温砌块，其特征在于第一部分混凝土的厚度和第三部分混凝土的厚度相同，第一部分混凝土的厚度和第二部分混凝土的厚度的比例优选为（1.2－2.1）:1，第二部分开槽的长度占第二部分长度的45－80％，第二部分开槽的厚度占第二部分厚度的45－95％，真空绝热板的厚度是第二部分的0.4－0.9倍；
第一部分和第三部分开槽的长度和厚度相同，占第一部分和第三部分长度的55－80％，占第一部分和第三部分厚度的35－85％。
8.根据权利要求3所述的真空绝热复合保温砌块，所述混凝土基体，其特征在于，包括以下重量份的各组分：快硬水泥10-50份，粗集料10-50份，轻集料10-50份，粉煤灰10-50份，聚丙烯纤维0.1-0.3份，减水剂0.1-0.3份，甲酸钙0.2-0.3份。
9.根据权利要求8所述的真空绝热复合保温砌块，聚丙烯纤维可以用以下纤维替代，所述纤维是玻璃纤维短切丝、超细玻璃棉、火焰棉、硅酸铝棉、陶瓷纤维棉、水镁石纤维、泡棉、棉花、人造棉中的一种或一种以上按照任意比例组成的混合物。
10. 根据权利要求3所述的真空绝热复合保温砌块的用途，在建筑围护结构的保温隔热的应用。
11.一种制造权利要求3所述真空绝热复合保温砌块的方法：
1）混凝土基体（1）的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到混凝土基体（1）；
2）选择下面的三种方式之一使真空绝热板与开槽的结合：
第一种方式：在混凝土基体（1）的开槽中加入具有隔热与保护作用的材料，将真空绝热板插入到开槽中，使隔热保护材料包裹在真空绝热板四周，待隔热保护材料终凝后，即得真空绝热板复合保温砌块；
第二种方式：在混凝土基体（1）的开槽中插入真空绝热板，在真空绝热板与开槽壁面的间隙中填充具有隔热与保护作用的材料，即得真空绝热板复合保温砌块；
第三种方式：将真空绝热板的两侧与具有隔热与保护作用的材料复合，插入混凝土基体（1）的开槽中，即得真空绝热板复合保温砌块。
12. 一种制造权利要求3所述真空绝热复合保温砌块的方法：
1）混凝土基体（1）的原料经绞刀、斗提输送到微机配料系统，由配料系统依次称量后给入到快速搅拌机，与计量好的水及其它外加剂搅拌成半干灰，翻转倒入预置了真空绝热板的模腔中一次成型，经15-30秒振动挤压后脱模，模具分上下模，上模抬起后，成形的砌块从下模中顶出，得到真空绝热板复合保温砌块。
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Denomination of invention: The invention relates to a composite insulation block of vacuum insulation board and its manufacturing method Effective date of registration: 20201012 Granted publication date: 20150805 Pledgee: Qingdao Huiquan Private Capital Management Co., Ltd Pledgor: QINGDAO KERUI NEW ENVIRONMENTAL MATERIALS GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2020370010043 |