CN104296395B - 一种太阳能饮用热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能饮用热水器，包括保温水箱、金属分隔板、冷凝管、放气阀、安全阀、温度传感器、电加热器、双层真空透明玻璃绝热管、金属集热管、连通管、热管工质、封头支撑套、减振支撑套及输送管，太阳能饮用热水器既极大提高了太阳能热效率又扩大了太阳能热的应用范围，没有环境和条件限制，开启了重力热管工作原理在太阳能领域的科学应用。

Description

一种太阳能饮用热水器

技术领域

本发明涉及饮用水器领域，具体是一种太阳能饮用热水器。

背景技术

目前太阳能热水器有三种基本结构形式即非承压式、组合热管式和平板式；非承压式太阳能热水器低温地区和高层结构不好使用，热效率低，水体只能作为洗浴热水而不能作为饮用热水；组合热管式太阳能热水器造价太贵，传热效率不高，还需动力循环系统，故障率高，水体也只能是洗浴热水；平板式太阳能热水器因集热板绝热性太差，低温地区或季节根本不能使用。

发明内容 本发明的目的是提供一种太阳能饮用热水器，以解决现有技术太阳能热水器性能的不足供应饮用热水的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种太阳能饮用热水器，包括有安装在室内墙体上的保温水箱，其特征在于：保温水箱内竖向设置有并列连通的冷凝管，保温水箱内被沿三层金属分隔板分隔为上下共四个腔室，每个金属分隔板中分别开有连通相邻腔室的过水孔，四个腔室从上至下分别作为自来水进水腔、第一热水腔、第二热水腔、饮用开水腔，所述冷凝管穿过三层金属分隔板以贯穿至每个腔室中，且冷凝管与各层金属分隔板焊接为一体，保温水箱顶部安装有与自来水进水腔内连通的自来水接口，保温水箱底部安装有与饮用开水腔内连通的开水出口，其中对应于饮用开水腔的保温水箱侧部安装有伸入饮用开水腔中的电加热器，保温水箱侧部还安装有与第二热水腔内连通的热水出口，所述冷凝管底端连通有输送管，所述输送管竖直向下从保温水箱底部穿出，再延伸至室外墙面，且输送管的下端下垂至室外墙面与连通管相连通，输送管上端接冷凝管下端接口，输送管下端接连通管上端接口，冷凝管下端接口高度大于连通管上端接口高度，所述连通管呈垂直于水平面安置于室外墙面，连通管沿轴线方向分别并排焊有管接口，管接口与金属集热管相连接，多个金属集热管分别平行于水平面且位于同一垂直于水平面的竖向平面内，每个金属集热管外分别套有双层真空透明玻璃绝热管，其中所有双层真空透明玻璃绝热管管口分别装透气塞。

所述的一种太阳能饮用热水器，其特征在于：所述金属集热管由管体和设置在管体上的金属肋片构成，金属集热管中管体外表面和肋片表面电镀黑色镀层，金属集热管连通在连通管管接口时，管体上金属肋片平面与连通管的中心轴线夹角为28度-32度。

所述的一种太阳能饮用热水器，其特征在于：双层真空透明玻璃绝热管的封闭端内分别设置有套在金属集热管上的减振支撑套。

所述的一种太阳能饮用热水器，其特征在于：金属集热管与连通管对应管接口连接处分别套有封头支撑套。

所述的一种太阳能饮用热水器，其特征在于：冷凝管、输送管、连通管、金属集热管相互连通为一独立的封闭承压连通腔，金属集热管和连通管内的工质在此封闭承压连通腔内循环相变传热。

本发明中太阳光透过双层真空透明玻璃绝热管照射在金属集热管镀层上，金属集热管表面镀层将光能转换成热能，热能沿金属管管壁传导到管内工质，从而实现热管传热，热管传热属超导传热，双层真空透明玻璃绝热管是对金属集热管绝热保温，所以本发明的热效率高；

本发明的保温水箱是承压分隔式的，金属分隔板把水箱分成四个腔室，分隔板左右交错位置各开一个过水孔，延长过水路径，最下面是饮用开水腔，中间两个是热水腔，最上面是自来水进水腔，冷凝管上下贯穿四个腔室，金属分隔板与冷凝管焊接连接，既是分隔板又是冷凝管的传热翅片，提高了冷凝管的传热效率，冷凝管及金属分隔板对整个水箱的水进行加热，饮用开水腔内安装电加热器，能保证饮用开水腔内的开水始终恒温，最大限度地保证了开水或热水的供给量。本发明不仅能提供热水，还能提供饮用开水，大大拓展了该装置的应用范围。

附图说明

图1为本发明结构正视图。

图2为本发明结构侧视图。

图3为本发明中冷凝管、连通管、金属集热管部分结构示意图。

图4为本发明中金属集热管结构示意图。

图5为本发明中连通管结构示意图。

具体实施方式

如图1-图5所示，一种太阳能饮用热水器，包括有安装在内墙体上的保温水箱10，保温水箱10内竖向设置有并列连通的冷凝管4，冷凝管顶部安装有放气阀3，保温水箱10内被沿三层金属分隔板5分隔为上下共四个腔室，每个金属分隔板中分别开有连通相邻腔室的过水孔，四个腔室从上至下分别作为自来水进水腔、第一热水腔、第二热水腔、饮用开水腔，冷凝管4穿过三层金属分隔板5以贯穿至每个腔室中，且冷凝管4与各层金属分隔板5焊接为一体，保温水箱10顶部安装有与自来水进水腔内连通的自来水接口14，保温水箱10底部安装有与饮用开水腔内连通的开水出口7，其中对应于饮用开水腔的保温水箱10侧部安装有伸入饮用开水腔中的电加热器6，保温水箱10侧部还安装有与第二热水腔内连通的热水出口2，保温水箱顶部还安装有与自来水进水腔连通的安全阀接口1，冷凝管4底端连通有输送管11，输送管11竖直向下从保温水箱10底部穿出，再延伸至外墙面，且输送管11下垂至外墙面的管端连通有连通管8，连通管8垂直于水平面安置于外墙面，连通管8轴线方向分别焊有管接口，连通管8与金属集热管12相连接，多个金属集热管12分别平行于水平面且位于同一垂直于水平面的竖向平面内，每个金属集热管12外分别套有双层真空透明玻璃绝热管13，其中双层真空透明玻璃绝热管管口分别装填透气塞。

金属集热管12由管体和设置在管体上的金属肋片构成，金属集热管12中管体外表面和肋片表面电镀黑色镀层，金属集热管12连通在连通管8的管接口时，管体上金属肋片平面与连通管8的中心轴线夹角为28度-32度。

双层真空透明玻璃绝热管的封闭端内分别设置有套在金属集热管12上的减振支撑套9。

金属集热管与连通管8对应管接口连接处分别套有封头支撑套15又叫透气塞。

本发明中，集热器由双层真空透明玻璃绝热管13、金属集热管12、连通管8及连通管保温层、减振支撑套9、封头支撑套15和安装架组成，集热器安装时连通管与水平面垂直，金属集热管与水平面平行，金属集热管都在同一平面内并且该平面与外立面墙平行；双层真空透明玻璃绝热管其作用是让阳光照射到金属集热管镀层上并对金属集热管绝热保温；金属集热管由金属管和金属肋片组成，其表面电镀黑色镀层，此黑色镀层把光能转换成热能，金属集热管在与连通管连接时保证一定的方向性，即金属集热管的肋片平面与连通管的轴线夹角在30º左右，这样金属集热管在铅垂面排列安装时，相互之间光照不影响，并且光照角度接近于与肋片平面垂直，达到最好的光照效果；连通管是把所有金属集热管连通在一起，组成一个蒸发体，管内工质相互连通，该蒸发体相当于单根重力热管的蒸发段；连通管保温层是用保温材料对连通管保温处理，防止热能散失。

减振支撑套9是装在双层真空透明玻璃绝热管封闭端和金属集热管末端之间的减振零件，防止金属集热管内的工质沸腾时产生振动损坏双层真空透明玻璃绝热管；封头支撑套15是装在金属集热管根部与连通管相交部位的减振封口零件，其主要作用是对双层真空透明玻璃绝热管定位、防振和防止双层真空透明玻璃绝热管内管里的空气与管外空气对流，保持真空透明玻璃绝热管内的热量不从管口散失。

安装时，将集热器固定在墙壁上的结构，集热器平面贴近朝阳外墙面并与朝阳外墙面平行；冷凝管4是水箱中的主要加热元件，它是由四根并列的金属管连通而成，金属集热管内的工质蒸汽蒸发到冷凝管后相变为冷凝液，释放出汽化潜热，对水箱中的水进行加热，冷凝液在重力作用下回到蒸发体内，相当于单根重力热管的冷凝段；保温水箱10是承压分隔式的，金属分隔板5把水箱分成四个腔室，分隔板左右交错位置各开一个φ10mm过水孔，延长过水路径，最下面是饮用开水腔，中间两个是热水腔，最上面是自来水进水腔，冷凝管4上下贯穿四个腔室，金属分隔板5与冷凝管焊接连接，既是分隔板又是冷凝管的传热翅片，提高了冷凝管的传热效率，饮用开水腔内安装电加热器和温度传感器，保证饮用开水腔内的开水始终恒温；开水腔和热水腔通过金属分隔板5的热传导实现热量互补，当太阳能热量能使水箱内开水腔温度达到设定温度时，电加热器不用工作，此时其余腔室的水温也都为开水设定温度；当无太阳或太阳能热量不能使水箱内开水腔温度达到设定温度时，电加热器开始工作，保持饮用开水腔内恒温，此时有部分热量通过金属隔板向热水腔传导，保持热水腔内有热水，特点是电加热器只需间歇性加热，边加热边等待太阳能热量，最大限度地利用太阳能而不是电能；当饮用开水排出时，开水腔内补充进来的是热水腔内的热水，只需稍微加热或不用加热就能达到设定温度；自来水进入水箱后有一个等待加热的过程而不是直接掺入到热水或开水中影响热水或开水的当下使用温度，最大限度地保证了开水或热水的供给量。

该太阳能保温水箱的特点是不仅能提供热水，还能提供饮用开水，大大拓展了该装置的应用范围，如：家庭、办公、车站、码头、机场、医院等任何需要有饮用开水的地方；输送管11是连通蒸发段和冷凝段的通道，金属集热管内的工质蒸汽沿输送管上升到冷凝管，冷凝管中的工质冷凝液在重力作用下沿输送管内壁回到金属集热管，如此往复循环，不断进行热量交换。

Claims (3)

1.一种太阳能饮用热水器，包括有安装在室内墙体上的保温水箱，其特征在于：保温水箱内竖向设置有并列连通的冷凝管，保温水箱内被三层金属分隔板分隔为上下共四个腔室，每个金属分隔板中分别开有连通相邻腔室的过水孔，四个腔室从上至下分别作为自来水进水腔、第一热水腔、第二热水腔、饮用开水腔，所述冷凝管穿过三层金属分隔板以贯穿至每个腔室中，且冷凝管与各层金属分隔板焊接为一体，保温水箱顶部安装有与自来水进水腔内连通的自来水接口，保温水箱底部安装有与饮用开水腔内连通的开水出口，其中对应于饮用开水腔的保温水箱侧部安装有伸入饮用开水腔中的电加热器，保温水箱侧部还安装有与第二热水腔内连通的热水出口，所述冷凝管下端连通有输送管，所述输送管竖直向下从保温水箱底部穿出，再延伸至室外墙面，且输送管的下端下垂至室外墙面与连通管相连通，输送管上端接冷凝管下端接口，输送管下端接连通管上端接口，冷凝管下端接口高度大于连通管上端接口高度，所述连通管垂直于水平面安置于室外墙面，连通管沿轴线方向分别并排焊有管接口，管接口与金属集热管相连接，多个金属集热管分别平行于水平面且位于同一垂直于水平面的竖向平面内，每个金属集热管外分别套有双层真空透明玻璃绝热管，其中所有双层真空透明玻璃绝热管管口分别装透气塞；所述所有双层真空透明玻璃绝热管的封闭端内分别设置有套在金属集热管上的减振支撑套;所述多个金属集热管与连通管对应管接口连接处分别套有封头支撑套。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能饮用热水器，其特征在于：所述金属集热管由管体和设置在管体上的金属肋片构成，金属集热管中管体外表面和肋片表面电镀黑色镀层，金属集热管连接在连通管管接口时，管体上金属肋片平面与连通管的中心轴线夹角为28度-32度。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能饮用热水器，其特征在于：冷凝管、输送管、连通管、金属集热管相互连通为一独立封闭的承压连通腔，金属集热管和连通管内的工质在此封闭承压连通腔内循环相变传热。