CN104713254A - 螺旋流热水加热空气水箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺旋流热水加热空气水箱，属于太阳能技术领域，可利用太阳热水或回收淋浴水等废热水加热空气，获得充分高温与高速的热空气流，可广泛用在采暖、通风、加热、干燥、推动等场合。热水与空气的换热与流动是全自然被动方式。可单元与规模组合应用。单元与组合水箱包括加热提速段与引入引出段。加热提速段包括内外环水箱及空气夹层，都由依共中心轴内外排列的圆柱壁面围护构成。由内外环水箱设置叠层错孔水平孔板、空气夹层通道窄小并内置错孔横排圆筒孔壁，形成热水与空气自然螺旋流动，获得贴壁螺旋对流的强换热与强提速。空气夹层内外环壁采用导热性能好的金属材料，其它围护壁面可采用塑料等价廉及易加工材料。

Description

螺旋流热水加热空气水箱

技术领域

本发明涉及一种利用太阳热水加热空气装置，属于太阳能技术领域。 

背景技术

在需要一定高温或高速流动空气的场合，一般技术的空气加热，采用强制流动强化换热与流动，系统复杂，能耗、代价及污染都较高。采用太阳能系统，则系统不太复杂，可以全自然被动方式运行，无污染，投资与运行经济低廉。若可实用，是优选系统。 

可加热空气的太阳能光热技术包括空气集热与热水集热两大方式，一般采用空气集热直接提供采暖、加热、干燥、通风、推动等方面的热空气，应用广泛。空气系统可直接集热加热空气，但空气与热水相比热容小，蓄热差，介质无形，流动与储热无法控制。由空气系统的不足，可采用太阳热水集热，再由太阳热水间接加热空气。热水系统虽升温慢，系统稍复杂，冬季需防冻等，但热容大，蓄热好，介质有形，流动与储热易控。 

太阳系统的技术优势与实用价值在被动自然方式运行。太阳热水温度不高，以自然流动被动方式强化换热，达到一定的空气高温与末端流速是应用难点，限制了应用。 

空气与水的螺旋流动，存在前后及圆周两个方向的流动作用，这种流动形式可极大增强换热与提高流速。在水漩涡以及龙卷风等自然现象里，可看见这种自然流动方式的巨大力量。用孔板等方式可产生水及空气的螺旋流动。其根本原因，是孔板的独特开孔排列，形成了流体阻力的差异，以及对流动方向的控制。前述场合的设计，组织水与空气的螺旋流动，以强化换热、提高流速，其应用尚不充分。 

发明内容

由上述困难与不足，本发明提供一种热水与空气自然螺旋逆向流动、热水加热空气的加热水箱。由其空气流动夹层的窄小设置形成的窄小空气通道与小空气流量，以及空气与水的逆向螺旋流动，本发明的螺旋流热水加热空气水箱，其换热与流动强化充分，能达到空气的充分高温与高流速。 

本发明的技术方案是： 

一种螺旋流热水加热空气水箱，包括单元水箱与组合水箱两种方式。 

单元水箱包括加热提速段与引入引出段两个基本部分。其加热提速段包括外环孔板水箱、内环孔板水箱以及内置孔壁空气夹层。内外水箱与夹层是依共中心轴内外排列的圆柱壁面围护构成。其引入引出段包括上下两部分，都是自加热提速段，由内外环水箱与空气夹层的围护环壁延伸形成，并设置穿过空气夹层环壁的进出水管。 

上述单元螺旋流热水加热空气水箱，其外环孔板水箱，设置25层12孔圆环孔板，由上向下交替隔板，将圆环柱状水箱隔成24个水箱空间。圆环孔板按30度角辐射线，在360度圆周上，等距排列12孔。任一相邻的上下层板的孔在投影水平面上旋错15度角度。即任一层任一孔上下邻层板的垂直方向上无孔布置，在水平面上或左或右，旋错15度角才有孔布置。 

上述单元螺旋流热水加热空气水箱，其内环孔板水箱，设置25层12孔圆环孔板，由上向下交替隔板，将圆筒状水箱隔成24个水箱空间。圆环孔板按30度角辐射线，在360度圆周上，等距排列12孔。任一相邻的上下层板的孔在投影水平面上旋错15度角度。即任一层任一孔上下邻层板的垂直方向上无孔布置，在水平面上或左或右，旋错15度角才有孔布置。 

上述内外环水箱层板的排孔开孔规律与方式，亦可沿整圆周360度，隔某一等角度开孔，开孔数乘以此等角度是360度，错孔角度是此等角度的二分之一，形成两种基本层板组元，即板1与板2；基本层板组元交叠搁置，构成水箱内部隔间，并形成螺旋水流；上述层板设置总层数，则相应是360除以前述等角度的一半所得数加一的得到的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。 

上述单元螺旋流热水加热空气水箱，其内置孔壁圆环空气夹层，由外环壁、内置竖孔壁以及内环壁组成。其外环壁是外环水箱内壁，内环壁是内环水箱外壁，其立置圆筒状孔壁内置在内外环壁间。 

上述单元螺旋流热水加热空气水箱，其空气夹层的内置孔壁，其圆筒立壁面由上至下，在共25层的水平圆环线上，各层按30度角辐射线，在360度圆周上，等距开12个立环孔。形成上下25层12立环排孔。任一相邻上下两层的孔，在垂直方向上，错开各层孔间距的二分之一间距。即任一层任一孔上下邻层的垂直方向上无孔布置，错开各层孔间距的二分之一间距才有孔布置。 

上述空气夹层内置孔壁的孔横排的排孔开孔规律与方式，一个横排上亦可采用其它开孔数，其它排孔规律与前述同；此时的由下至上的横排总层数，是取此一个横排的开孔数，其相同数目对应的水平层板开孔数的前述内外环水箱所排出的的总层板数相同的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。 

上述单元螺旋流热水加热空气水箱，其上引入引出段由外环水箱自单元水箱加热提速段上延其内外环壁形成外环水箱进水空间；内环水箱同样方式上延形成内环水箱进水空间；空气夹层上延其内外环壁形成排气夹层空间。其进水管自外引入，在内外环水箱第一层孔板的上方，在相邻两排30度辐射线孔排间布置。进水管穿过空气夹层内外环壁，并下开两个进水孔。 

上述单元螺旋流热水加热空气水箱，其下引入引出段的设置与上相同，唯方向相反。 

上述组合水箱的设置与组合，以单元水箱加热提速段作基础单元进行，采用单元水箱与模块组合水箱两种方式。其设置与组合包括加热提速段与引入引出段两个方面。对基础单元的组合，可由横向与纵向两个方向进行。纵向即增减加热提速段单元水箱的孔板叠层数，横向即增减基础单元数，则可增加或改变热空气温度或流量。可据所需规模确定基础单元数以及孔板叠层数。单元水箱仅一个加热提速段，可进行孔板叠层数的增减。 

组合水箱是对加热提速段的多数量模块化组合，可设置进水与空气水平夹层引入引出热水与空气。对于上引入引出段，设置上中下层水平夹层，依次是内环水箱、中间空气以及外环水箱水平夹层，相应依次是内环水箱热水引入空间、热空气集气引出空间以及外环水箱热水引入空间。上述各空间两两隔开，流体互不相混。内外环水箱的热水水都可由顶部边侧面以及侧向面引入。空气夹层热空气，亦可由亦可由空气水平夹层顶部边侧面以及侧向面排出。组合水箱的下引入引出段的引出设置，与上引入引出段相同，唯方向相反并向下延伸形成。 

本发明热水由上引入引出段，进入内外环水箱。热水由重力作用及孔板设置，自上而下形成螺旋下降流动。热水螺旋环绕空气夹层内外环壁，逆向以对流与导热方式加热夹层内螺旋上升的空气。前述孔板与层板设置，最上至最底层，水流旋绕空气夹层可等与或大于一整圆周。热水放热后由下引入引出段排出。冷空气由下引入引出段引入，进入空气夹层。空气由夹层内外环壁吸收贴壁螺旋水流强放热。空气夹层内置孔壁，抽拔空气贴壁螺旋上升流动。由前述开孔排孔设置，最底至最上层，热空气可旋绕等于或大于一整圆周。热空气并因窄夹层小流量，升温提速充分，换热与自然流动加强。 

本发明具有较高的流动与换热强化性能；采用太阳能系统，并可利用淋浴水等废热水加热空气可减少环境污染，全自然被动运行，无能耗代价；可单元与规模组合应用，不同的组合可提高及控制空气流量及温度；采用热水系统，集热蓄热环节一体，系统简化、紧凑；本空气夹层内外环壁采用导热性能好的金属材料，水箱其它围护壁面可采用塑料等材料，材料价格低廉，加工制造简单，易于模块化组装；以全自然被动式运行，系统运行维护简便，操作安全方便；应用组合、空气的充分高温与高速可作采暖、干燥、加热、通风、推动等多种用途，可较多拓展应用场合。 

附图说明

图1是单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段示意图； 

图2是单元水箱加热提速段的孔层板组合示意图； 

图3是组合孔板层的内外水箱孔板开孔示意图； 

图4是外环孔板水箱孔板设置示意图； 

图5是外环孔板水箱孔板板1示意图； 

图6是外环孔板水箱孔板板2示意图； 

图7是外环孔板水箱螺旋流层板交叠透视示意图； 

图8是内环孔板水箱孔板设置示意图； 

图9是内环孔板水箱12孔层板板1示意图； 

图10是内环孔板水箱12孔层板板2示意图； 

图11是内环孔板水箱螺旋流层板交叠透视示意图； 

图12是空气夹层内置孔壁卷板排孔示意图； 

图13是上引入引出段透视示意图； 

图14是上引入引出段进水设置示意图； 

图15是下引入引出段透视示意图； 

图16是下引入引出段出水设置示意图； 

图17是单元水箱加热提速段设置引入引出段示意图； 

图18是四单元组合水箱加热提速段设置引入引出段示意图； 

图19是外环水箱进水空间示意图； 

图20是空气水平夹层热空气集气引出空间示意图； 

图21是内环水箱进水空间示意图。 

图中：图1，1单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段，2外环孔板水箱，3内置孔壁空气夹层，4空气夹层内置孔壁，5内环孔板水箱；图2，31单元水箱加热提速段的组合孔层板，2外环孔板水箱，3内置孔壁空气夹层，4空气夹层内置孔壁，5内环孔板水箱；图3，91圆周30度辐射线，92外环孔板水箱排孔，93内环孔板水箱排孔；图4，121外环孔板水箱交叠孔板，122第1层板1，123第2层板2，124第3层板1，125第4层板2，126第i层板j(层i＝1～25，板j＝1，2，孔k＝1～12)，127第23层板1，128第24层板2，129第25层板1；图5，151板1第1孔，152交叠基线，153板1第j孔，154板1第12孔，155外环孔板水箱孔板板1；图6，152交叠基线，181板2第1孔，182板2第k孔，183板2第12孔，185板2对板1错孔的15度角，186外环孔板水箱孔板板2；图7，211层1板1第1孔，212层2板2第1孔，213层3板1第2孔，214层i板j第k孔，215层24板2第12孔，216层25板1第1孔，217外环孔板水箱层板交叠螺旋流孔分布；图8，241第1层板1，242第2层板2，243第3层板1，244第4层板2，245第i层板j(层i＝1～25，板j＝1，2，孔k＝1～12)，246第23层板1，247第24层板2，248第25层板1，249内环孔板水箱孔板；图9，271板1第1孔，272交叠基线，273板1第j孔，274板1第12孔，275内环孔板水箱孔板板1；图10，272交叠基线，301板2第1孔，302板2第k孔，303板2第12孔，305板2对板1错孔15度，306内环孔板水箱孔板板2；图11，331层1板1第1孔，332层2板2第1孔，333层3板1第2孔，334层i板j第k孔(层i＝1～25，板j＝1，2，孔k＝1～12)，335层24板2第12孔，336层25板1第1孔，337外环孔板水箱层板交叠螺旋流孔分布；图12，361第1排12孔，362第2排12孔，363第i排12孔(i＝1-12)，364第24排12孔，365第25排12孔，36612孔横排，367空气夹层内置孔壁卷板；图13，391进水管，392上引入引出段，393空气引出夹层；图14，391进水管，421进水管下开孔；图15，451空气引入夹层，452下引入引出段，453出水管；图16，453出水管，454出水管上开孔；图17，5]1上引入引出段，512上引入引出段进水管，513空气引出夹层外环壁，514空气引出夹层内环壁，515空气引入夹层内环壁，516空气引入夹层外环壁，517下引入引出段出水管，518下引入引出段，520单元螺旋流热水加热空气水箱，1单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段，393空气引出夹层，451空气引入夹层，3内置孔壁空气夹层；图18，内环水箱541水平夹层，中542间空气水平夹层，543外环水箱水平夹层，544外环水箱的外环壁，545空气夹层外环壁，546加热提速段的孔壁，547空气夹层内环壁，548空气夹层圆环柱空间，549内环水箱的环壁，550内环水箱进水圆柱空间，552上引入引出段，554下引入引出段，557四单元组合螺旋流热水加热空气水箱， 558单元加热提速段；图19，571外环水箱顶部边侧进水面，572外环水箱侧向进水面，573外环水箱侧向进水面，574外环水箱侧向进水面，575外环水箱侧向进水面，576外环水箱顶部空气水平夹层边界线，577外环水箱进水空间；图20，601空气水平夹层顶部边侧引出面，602空气水平夹层侧向引出面，603空气水平夹层侧向引出面，604空气水平夹层侧向引出面，605空气水平夹层侧向引出面，606空气水平夹层顶部内环水箱边界线，607空气水平夹层热空气集气引出空间，542中间空气水平夹层，548空气夹层圆环柱空间；图21，631内环水箱进水空间顶部进水面，632内环水箱侧向进水面，633内环水箱侧向进水面，634内环水箱侧向进水面，635内环水箱侧向进水面，636内环水箱进水空间，550内环水箱进水圆柱空间，541内环水箱水平夹层。 

具体实施方式

单元水箱与模块组合水箱两种实施方式是： 

具体实施可采用单元水箱与模块组合水箱两种方式，参见图17的520单元螺旋流热水加热空气水箱以及图18的557四单元组合螺旋流热水加热空气水箱。单元水箱及其组合，包括加热提速段与引入引出段两个方面。单元与组合水箱都以图1的1单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段作基础单元，进行设置与组合。对基础单元，即1单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段的组合，可由横向与纵向两个方向进行。纵向即增减加热提速段单元水箱的孔板叠层数，横向即增减基础单元数，则可增加或改变热空气温度或流量。需要大流量热空气，可增加组合水箱的基础单元数，可据所需规模确定基础单元数。单元水箱与模块组合水箱的引入引出段，其引入引出都可采用进出水穿管与设置水平夹层两种方式。参见图17及图18，可以设置进水穿管与水平夹层等不同方式引入引出。 

单元加热提速段的内外环水箱、空气夹层及内置孔板壁的空间组合关系是： 

参见图1，单元螺旋流热水加热空气水箱加热段1自外向内由外环孔板水箱2、内置孔壁空气夹层3、空气夹层内置孔壁4、内环孔板水箱5依次组合。 

单元加热提速段的外环水箱及其孔板设置是： 

参见图1，外环孔板水箱2设置在内置孔壁空气夹层3的外侧。参见图2，在61单元水箱加热提速段的组合孔层板上可看出，的内环壁是3内置孔壁空气夹层的外环壁。2外环孔板水箱采用空气夹层3的外环壁作为内环壁，以围护封闭外环水箱的水流体。参见图3，92外环孔板水箱排孔，开孔沿91圆周30度辐射线等角度布置.参见图1及图4，单元水箱的外环水箱是整个加热提速段的外环圆环筒，由两种孔板，即板1与板2，作为隔板由上至下交叠搁置形成。孔隔板共25层，隔成24个独立的以板孔相互连通的水箱空间。参见图5及图6，155板1与186板2，都是开12孔，开孔沿图3所示的30度圆辐射线91等角度布置。。参见图5，155外环孔板水箱孔板板1的12孔开孔，依次是板1第1孔151、板1第j孔153、板1第12孔154，以交叠基线152与板2上下交叠；参见图6，186外环孔板水箱孔板板2的12孔开孔，依次是181板2第1孔、182板2第k孔、183板2第12孔，以交叠基线152与板1上下交叠，可见板2对板1错孔的15度角185。参见图5及图6，以交叠基线152为准上下交叠，155板1与186板2上下垂直对应的孔是旋错15度布置，则25层孔板的任一板层的孔，其垂直正下方都无孔布置，以此形成旋流。参见图4，外环孔板水箱交叠孔板121的板1及板2，由上自下交叠规律是122第1层板1、123第2层板2、124第3层板1、125第4层板2、126第i层板j(层i＝1～25，板j＝1，2，孔k＝1～12)、127第23层板1、128第24层板2、129第25层板1。参见图7的层板交叠透视图，25层孔板可正好形成一整圆周旋流。其可形成的整圆周旋流依次过孔是层1板1第1孔211、层2板2第1孔212、层3板1第2孔213、层i板j第k孔214、层24板2第12孔215、216层25板1第1孔，以此可见外环孔板水箱层板交叠螺旋流孔分布217。 

单元加热提速段的内环水箱及其孔板设置是： 

参见图1，5内环孔板水箱设置在内置孔壁空气夹层3的内侧。参见图2，在61单元水箱加热提速段的组合孔层板上可看出，5内环孔板水箱的外环壁是3内置孔壁空气夹层的内环壁。5内环孔板水箱采用空气夹层3的内环壁作为外环壁，以围护封闭内环水箱的水流体。参见图3，93内环孔板水箱排孔，开孔沿91圆周30度辐射线等角度布置.参见图1及图8，单元水箱的内环水箱是整个加热提速段的内环圆 筒，由两种孔板，即板1与板2，作为隔板由上至下交叠搁置形成。孔隔板共25层，隔成24个独立的以板孔相互连通的水箱空间。参见图9及图10，275板1与306板2，都是开12孔，开孔沿图3所示的30度圆辐射线91等角度布置。参见图9，275外环孔板水箱孔板板1的12孔开孔，依次是板1第1孔271、板1第j孔273、板1第12孔274，以交叠基线272与板2上下交叠；参见图10，306外环孔板水箱孔板板2的12孔开孔，依次是301板2第1孔、302板2第k孔、303板2第12孔，以交叠基线272与板1上下交叠，可见板2对板1错孔的15度角305。参见图9及图10，以交叠基线272为准上下交叠，275板1与306板2上下垂直对应的孔是旋错15度布置，则25层孔板的任一板层的孔，其垂直正下方都无孔布置，以此形成旋流。参见图8，内环孔板水箱孔板249的板1及板2，由上自下交叠规律是241第1层板1、242第2层板2、243第3层板1、244第4层板2、245第i层板j(层i＝1～25，板j＝1，2，孔k＝1～12)、246第23层板1、247第24层板2、248第25层板1。参见图11的层板交叠透视图，25层孔板可正好形成一整圆周旋流。其可形成的整圆周旋流依次过孔是层1板1第1孔331、层2板2第1孔332、层3板1第2孔333、层i板j第k孔334、层24板2第12孔335、层25板1第1孔336，以此可见内环孔板水箱层板交叠螺旋流孔分布337。 

单元加热提速段的内置孔壁空气夹层的设置是： 

参见图1，内置孔壁空气夹层3设置在外环孔板水箱2的内侧，内环孔板水箱5的外侧，中间设置内置圆筒孔壁4。参见图2，在61单元水箱加热提速段的组合孔层板上可看出，3内置孔壁空气夹层的外环壁是2外环孔板水箱的内环壁，其内环壁是5内环孔板水箱的外环壁。空气夹层3既作为空气夹层环壁，又作为内外环水箱的环壁，同时围护封闭水与空气两种流体。参见图17，内置孔壁空气夹层3的上引入引出段的内外壁513与514，以及下引入引出段的内外壁515与516，并包括其加热提速段的部分，是作为整体空气夹层的一块整圆筒壁；其加热段的内置孔壁则可仅设置在加热段内，不延入上下引入引出段。空气夹层3的整体内外圆筒壁是直接插入内外环水箱，箱隔开水与空气，以隔壁接触方式直接取热。空气夹层3设置为窄小夹层，以利减小空气流量，提高空气的温度与流动速度。参见图1、图2及图17，空气夹层3设置内置孔壁4，形成夹层内向上抽拔螺旋上升的空气流，增强传热与流动，提高了空气温度与流速。 

单元加热提速段的空气夹层孔壁的卷板与排孔是： 

参见图1，内置孔壁空气夹层3中间内置4空气夹层内置孔壁4。内置孔壁4是圆筒孔壁。参见图2，空气夹层内置孔壁4，在内置孔壁空气夹层3的外环壁与内环壁中间设置。孔壁4的固定，可在上下引入引出段的端头固定，则孔壁在加热提速段内悬空，无固定件对空气流动的阻力影响。亦可在中间的加热提速段固定，则应最大限度减少阻力影响。参见图1及图12，单元水箱的空气夹层的内置孔壁4，可由空气夹层内置孔壁孔板367卷板加工形成。参见图12，孔板367由12孔横排366上下错孔排列构成，自下向上共25排横排管，依次是361第1排12孔、362第2排12孔，363第i排12孔(i＝1-12)，364第24排12孔，365第25排12孔。设定横排孔间距为L，则原上下相邻两排的，孔中心在垂直方向并在一条上下垂线上的孔，其孔中心沿水平横排方向错开L／2间距排孔。则卷板形成圆筒状孔壁4以后，任一排的任一孔，其相邻孔排在垂直方向上无孔设置，要向上或向下隔一排，才有垂直方向的孔设置。则由于阻力以及抽吸形成的负压等原因空气易于流向倾斜方向的孔，以此可形成环壁旋转上升的空气旋流。参见图12，在对角AB方向上，25排12孔横排的设置，可形成一整圆周的旋流。 

内环热水水箱5的层板开孔方式亦可沿整圆周360度，隔某一等角度开孔，开孔数乘以此等角度是360度，错孔角度是此等角度的二分之一；其层板设置总层数，亦可是360除以前述等角度的一半所得数加一的得到的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。 

外环热水水箱2的层板开孔方式亦可沿整圆周360度，隔某一等角度开孔，开孔数乘以此等角度是360度，错孔角度是此等角度的二分之一；其层板设置总层数，亦可是360除以前述等角度的一半所得数加一的得到的总数则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。 

空气夹层内置圆筒状孔壁4，其孔横排的开孔数，一个横排上亦可采用其它开孔数，其它排孔规律与前述同，此时的由下至上的横排总层数，是取此一个横排的开孔数，其相同数目对应的水平层板开孔数的前述内外环水箱所排出的的总层板数相同的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于比总数，亦可大于此总数。 

经由前述设置，螺旋流空气加热水箱的加热提速单元内，形成内外两个螺旋水流，一个螺旋空气流，水流与空气流螺旋流动换热。 

组合水箱加热提速段的组合设置的是： 

组合水箱加热提速段的组合设置，可在纵横两个方向上增减单元水箱的孔板叠层数以及基础单元数，增加或改变热空气温度或流量，可据所需热空气温度以及流量规模确定孔板叠层数，以及组合单元数。增加组合水箱的基础单元数可得到大流量热空气。图18所示是557四单元组合螺旋流热水加热空气水箱，其加热提速段的基础单元558单元加热提速段，即是作为组合基础单元的图1的1单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段。图18所示的四单元组合水箱，与图17所示是单个加热提速单元的实施方式相比，原则上可得到四倍热空气流量。 

单个加热提速段单元引入引出段的设置是： 

图17所示是单元加热提速段的引入引出，采用穿管进水。空气夹层以插入方式穿过内外环水箱，热空气流动可在高度纵向较长的长度上，并且保持不变流动方向及气流高速，较适合需要高流速热空气的场合。但必需设置穿过空气夹层的内环水箱进水管，加工稍复杂。若需热空气较长不变流向及气流高速，单元水箱又可采用水平夹层方式，留出气流高速所需空气夹层高度，加高内环进水夹层设置即可；组合水箱穿管设置复杂不适用，可采用水平夹层方式。 

参见图13，单元加热提速段的392上引入引出段，其391进水管由外部引入穿过393空气引出夹层，经由外环水箱进入内环水箱。参见图14，391进水管通过两个421进水管下开孔，进入外环与内环水箱给水。参见图15，单元加热提速段的452下引入引出段，其453出水管由内环水箱引出穿过451空气引入夹层，经由内环水箱进入外环水箱至外部出水。参见图16，453出水管通过两个454出水管上开孔，引出内环与外环水箱出水。391进水管、453出水管按圆环辐射线，如图14及图16所示，在两线内外孔间的位置布置，并可多管布置，图示是单管布置。参见图17，520单元螺旋流热水加热空气水箱由中间的1单元螺旋流热水加热空气水箱加热提速段与511上引入引出段及518下引入引出段组合构成。512上引入引出段进水管、517下引入引出段出水管各由511上引入引出段、518下引入引出段各引入、引出外环、内环水箱的热水与放热水。513空气引出夹层外环壁与514空气引出夹层内环壁515包绕构成上引入引出段空气夹层，即393空气引出夹层，热空气自此出；515空气引入夹层内环壁与516空气引入夹层外环壁517包绕构成下引入引出段空气夹层，即451空气引入夹层，热空气自此进。下部的451空气引入夹层，，中间的3内置孔壁空气夹层，上部的393空气引出夹层，三部分是整体的空气夹层，构成由下至上的空气加热流动通道。 

模块组合水箱引入引出段的设置是： 

加热提速段的多数量模块化组合，可设置进水与空气水平夹层引入引出。图18即采用水平夹层的四单元模块组合加热水箱。参见图18，设置上中下层叠水平夹层，即内环水箱水平夹层541，中间空气水平夹层542，外环水箱水平夹层543。中间空气水平夹层542是空气集气引出空间，内环水箱水平夹层541是内环水箱热水引入空间，外环水箱水平夹层543是外环水箱热水引入空间。三个水平夹层以夹层各向各形围护板壁，两两接触两两隔开，不相连通。 

参见图18，加热提速段的外环水箱的外环壁544，不向上延伸，平齐接入外环水箱水平夹层543，与其连通。其外环水箱的内环壁即是空气夹层的外环壁545，向上延伸，穿过外环水箱水平夹层543，平齐到达中间空气水平夹层542。以此各加热提速单元的空气夹层的外环壁545，与外环水箱水平夹层543的六面体各壁面，围护形成一连通空间，此空间作为外环水箱的进水空间，即图19的外环水箱进水空间577。可参见图19，外环水箱进水空间578由外环水箱水平夹层543与空气夹层的外环壁545复合构成。此进水空间578是独立空间，与空气夹层圆环柱空间548隔开不连通，与内环水箱进水圆柱空间550不接触不连通。 

参见图18，加热提速段的内环水箱的环壁549向上延伸，包环形成内环水箱进水圆柱空间550。此空间作为空气夹层圆环柱空间548的内包圆柱空间，不与中间空气夹层542连通，向上穿过中间空气夹层542，再向上达到内环水箱水平夹层541，平齐接入并与其连通，形成的空间是空间内环水箱进水圆柱空间550与内环水箱水平夹层541的复合连通空间，此空间作为内环水箱的进水空间，即图21的内环水 箱进水空间636。可参见图21，内环水箱进水空间636由内环水箱进水圆柱空间550与内环水箱水平夹层541复合构成。此进水空间636是独立空间，与外环水箱水平夹层543不接触不连通，与空气夹层圆环柱空间548接触不连通，与空气水平夹层542接触不连通。 

参见图18，加热提速段的孔壁546不接入，其空气夹层的外环壁545与内环壁547包环形成的空气夹层圆环柱空间550向上延伸，至最上端平齐接入中间空气水平夹层542，与其连通，形成的空间是空气夹层圆环柱空间550与中间空气水平夹层542的复合连通空间，作为空气夹层的集气引出空间，即图20的空气水平夹层热空气集气引出空间607。可参见图20，空气水平夹层热空气集气引出空间607由中间空气水平夹层542与空气夹层圆环柱空间548复合构成。此集气引出空间是独立空间，与外环水箱水平夹层543接触但不连通，与内环水箱进水圆柱空间550接触但不连通，与内环水箱水平夹层541不连通。 

参见图19、图20、图21，以及图18，上述三个引入引出，即外环水箱进水空间577、内环水箱进水空间636、空气水平夹层热空气集气引出空间607两两隔开，各自流体互不相混。 

[00926]参见图19，外环水箱的进水，可由外环水箱进水空间顶部边侧进水面571，外环水箱侧向进水面572、573、574、575引入；参见图20，空气夹层热空气的引出，可由空气水平夹层顶部边侧引出面601，空气水平夹层侧向引出面602、603、604、605引出；参见图21，内环水箱的进水，可由内环水箱进水空间顶部进水面631，内环水箱侧向进水面632、633、634、635引入。 

参见图18，下引入引出段的引出设置，与上引入引出段相同，唯方向相反并向下延伸形成。 

本发明的基本工作原理及工作过程是： 

对于单元水箱，参见图1及图17等图，空气由下引入引出段518进入加热提速段519的空气夹层3，吸收由其内外环壁贴壁及相反方向对流的螺旋流动的内外环水箱的绕壁水流的放热，温度充分升高，获取浮升力向上流动，并由空气夹层内置孔壁4的抽拔提速，形成充分高速的向上螺旋流动的空气流，经由上引入引出段511，排出充分高温高速的空气流。热水由设置在上引入引出段511的进水管392的下开孔进入单元水箱的加热提速段的内外环水箱，贴壁环绕空气夹层3的内外环壁，螺旋向下流动，隔壁向空气逆向以对流及导热方式充分放热，至底部进入下引入引出段518，各由其出水管517的上开孔接水并向整体水箱外排水。 

对于组合水箱，参见图1及图18等图，空气由下引入引出段水平夹层的侧向或底部边侧引入，进入各单元水箱的加热提速段的空气夹层3，吸收由其内外环壁贴壁及相反方向对流的螺旋流动的各单元水箱的加热提速段内外环水箱的绕壁水流的放热，温度充分升高，获取浮升力向上流动，并由单元水箱的加热提速段的空气夹层内置孔壁4的抽拔提速，形成充分高速的向上螺旋流动的空气流，经由上引入引出段的中间空气水平夹层542的汇集，由其侧向或顶部边侧引出，排出充分高温及一定高速的空气流；热水一部由上引入引出段的外环水箱水平夹层543的侧向或顶部边侧引入，向下进入各单元水箱的加热提速段的外环水箱2，贴壁环绕空气夹层3的外环壁，螺旋向下流动，隔壁向空气逆向以对流及导热方式充分放热，至其底部，进入下引入引出段的外环水箱水平夹层，由其侧向或底部边侧排水；热水另一部由上引入引出段的外环水箱水平夹层541的侧向或顶部边侧引入，向下进入各单元水箱的加热提速段的内环水箱5，贴壁环绕空气夹层3的内环壁，螺旋向下流动，隔壁向空气逆向以对流及导热方式充分放热，至其底部，进入下引入引出段的内环水箱水平夹层，由其侧向或底部排水。 

本发明空气夹层3的内外环壁既作为空气夹层环壁，又作为内外环水箱的环壁，同时围护封闭水与空气两种流体，采用导热性能好的金属材料以利传热；内外环水箱的其它围护壁面，可采用塑料等价格低廉材料，同时易于加工以及模块化组装成水箱阵列。 

本发明整体水箱外部用隔热性能好的保温材料保温隔热。 

本发明可回收废热水、淋浴水的废热，可获充分高温高速空气流。 

本发明易加工制造，应用场合广泛，热水对空气的的加热提速充分，所得热空气充分高温与高速，可作通风、推动、采暖、加热、干燥等多种用途。 

Claims (7)

1.一种螺旋流热水加热空气水箱，其特征在于：由加热提速段1与引入引出段511、518等组成，加热提速段由向空气加热的内环热水水箱5、空气吸热升温及流动的空气夹层3、向空气加热的外环热水水箱2组成，并自内向外共轴，各呈圆筒柱、圆环柱以及圆环柱的结构与形状，空气夹层内置圆筒状孔板壁4；引入引出段由内环热水水箱热水进水出水部分，空气夹层空气引入引出部分，外环热水水箱引入引出部分组成；水箱设置包括单元水箱519与组合水箱557两种形式；除空气夹层外环壁外，各部分采用塑料等易加工成型及价格低廉的材料；整体水箱外部围护保温材料。

2.根据权利1所述的内环热水水箱5，其特征在于：由275板1与306板2交替向下作为水箱内部隔板构成；板1与板2都是圆形隔板，其开孔都为沿整圆周360度，隔30度角开一孔，共开12孔；上下层的板1与板2，其所开孔以投影水平面为准，在孔下方的垂直方向上，沿排孔圆周线旋错错开15度角布置(附图标记)，任一层任一孔，其相邻层的正上方与正下方位置，都无孔排列；上述开孔方式亦可沿整圆周360度，隔某一等角度开孔，开孔数乘以此等角度是360度，错孔角度是此等角度的二分之一；层板板1与板2共设置25层，第一层为板1共13层，第一层为板2共12层；上述层板设置总层数，亦可是360除以前述等角度的一半所得数加一的得到的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。

3.根据权利1所述的外环热水水箱2，其特征在于：由155板1与186板2交替向下作为水箱内部隔板构成；板1与板2都是圆环形隔板，其开孔都为沿整圆周360度，隔30度角开一孔，共开12孔；上下层的板1与板2，其所开孔以投影水平面为准，在孔下方的垂直方向上，沿排孔圆周线旋错错开15度角布置152，任一层任一孔，其相邻层的正上方与正下方位置，都无孔排列；上述开孔方式亦可沿整圆周360度，隔某一等角度开孔，开孔数乘以此等角度是360度，错孔角度是此等角度的二分之一；层板板1与板2共设置25层，第一层为板1共13层，第二层为板2共12层；上述层板设置总层数，亦可是360除以前述等角度的一半所得数加一的得到的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。

4.根据权利1所述的的空气夹层3，其特征在于：其外环壁材料用高导热特性的金属材料。

5.根据权利1所述的空气夹层内置圆筒状孔壁4，其特征在于：由12孔横排366排列的孔组成的孔板367卷板成圆筒状孔壁，圆筒孔壁上任一排孔水平层上沿圆筒面都有12孔，各孔沿圆周线等距离布置；其相邻两孔排的孔，在垂直方向上错开本排孔间距的二分之一距离，任一排任一孔，其相邻孔排的正上方与正下方位置，都无孔排列；其12孔横排由下至上共25层横排总层数；上述孔横排的开孔数，一个横排上亦可采用其它开孔数，其它排孔规律与前述同，此时的由下至上的横排总层数，是取此一个横排的开孔数，其相同数目对应的水平层板开孔数的前述内外环水箱所排出的的总层板数相同的总数，则可形成一整圆周螺旋流。并可稍小于此总数，亦可大于此总数。

6.根据权利1所述的单元水箱519，其特征在于：由一个加热提速段2、一个引入段511、一个引出段518构成；其引入引出段由相互隔开不连通的内外环水箱部分、空气夹层部分共三部分构成；其空气夹层部分513、514由空气夹层上下延伸出加热提速段形成空气引入引出夹层空间；其内外环水箱部分各由加热提速段向上下延伸形成圆筒、圆环柱进水空间，并设置对空气夹层内外环壁穿壁的带进出水开孔的进出水管；其内环水箱进水空间、空气夹层空间、外环水箱进水空间在以加热提速段为准的上下延伸方向上各延伸在内层、外层、内层。

7.根据权利1所述的组合水箱557，其特征在于：由设置水平夹层引入引出段541、542、543等的两个以上单元水箱加热提速段558组合构成，其两个以上单元水箱加热提速段558接入水平夹层引入引出段552、554；其引入引出段外环水箱水平夹层543等，由侧边或顶边侧571～575设置进水或出水进入此夹层空间向对加热提速段外环水箱进出水，中环空气夹层延伸段内包内环水箱延伸段穿过此夹层；其引入引出段空气水平夹层542，由侧边或顶边侧601～605对加热提速段设置空气引入引出，其引入引出空间自加热提速段始，穿过(附图标记)外环水箱水平夹层543，并内环水箱延伸段穿过此夹层；其引入引出段内环水箱水平夹层541，由侧边或顶边侧631～635设置进水或出水进入此夹层空间向对加热提速段内环水箱进出水，内环水箱自加热提速段始，被内包穿过外环水箱夹层543及中环空气夹层542；其内环水箱水平夹层541、中间空气水平夹层542、外环水箱水平夹层543在以加热提速段为准的上下延伸方向上各延伸在最外层、中间层、最内层。