CN104748416B - 一种全塑承压双循环太阳能水箱 - Google Patents

一种全塑承压双循环太阳能水箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全塑承压双循环太阳能水箱，包括水箱外壳和设在水箱外壳内的内水箱，水箱外壳与内水箱之间有保温层，内水箱还设有与外界连通的泄压口，其特征在于：所述内水箱由上、下封头、中间壳体组成，换热管束通过定位板安装在内水箱中，上、下封头与换热管束内空间为管程，换热管束与中间壳体间为壳程。本发明主要采用高分子材料，或改性高分子材料，或增强高分子材料，或复合高分子材料制造，强度高、耐腐蚀，能节省大量的金属材料，大幅度的降低太阳能热水器系统的制造成本，且有寿命长、可靠性高、生产工艺简单等优点，可大规模工业化生产，有广阔的市场前景。

Description

一种全塑承压双循环太阳能水箱
技术领域
本发明涉及太阳能热水器领域，具体地说，涉及一种全塑承压双循环太阳能水箱。
背景技术
目前国内市售太阳能热水器，绝大多数为直插非承压单循环太阳能热水器，这种产品具有售价低，新机水温高的优点，由于是单循环，水箱内的水直接进入太阳能真空管加热时会导致真空管内大量结垢。近年来，高层住宅建筑迅速发展，由于高层建筑楼顶面积有限且水路长，使得太阳能热水器的安装受到很大的局限，分体、承压、双循环式太阳能热水器比一体式太阳能热水器优势明显，更适合高层建筑，具有广泛市场前景。
其中，用于分体承压双循环太阳能热水器的水箱，不仅要做到储水储热还要有换热的作用。保温水箱多为不锈钢内胆，由于不锈钢内胆焊缝存在晶间腐蚀问题，而搪瓷内胆加工工艺要求高，生产过程中容易产生气泡或针眼，同时搪瓷脆性较大且在热水中会逐渐溶解剥落，易产生鳞爆及沸水失重现象。目前，分体承压双循环太阳能热水器多为间壁式换热，即内置换热器，换热器内为换热介质，通过换热器壁面与太阳能热水器内胆中冷水实现热交换。因太阳能热水器内胆容积的限制，内置换热水箱尺寸相对较小，换热器面积有限，换热效率较低。
发明内容
为解决不锈钢内胆、搪瓷内胆寿命短、价格高及换热效率低的问题，本发明提供一种新型全塑承压双循环太阳能水箱，以达到耐腐蚀、不产生水垢且换热效率高的效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种全塑承压双循环太阳能水箱，包括水箱外壳(1)和设置在水箱外壳(1)内的内水箱(6)，水箱外壳(1)与内水箱(6)之间设有保温层(2)，所述内水箱(6)的顶部设有与外界连通的排气口(14)，其特征在于：
所述内水箱(6)从上至下依次包括上封头(3)、中间壳体(4)和下封头(5)，上封头(3)的高度与下封头(5)的高度相等，中间壳体(4)的高度是上封头(3)和下封头(5)高度和的2.1～2.5倍；
在所述内水箱(6)的上部和下部分别设置有上定位板(8.1)和下定位板(8.2)；其中所述上定位板(8.1)设置在上封头(3)和中间壳体(4)之间，所述上封头(3)的下端具有第一法兰凸缘，中间壳体(4)的上端具有第二法兰凸缘，上封头(3)、上定位板(8.1)和中间壳体(4)通过第一螺栓连接，所述第一螺栓自上而下依次穿过第一法兰凸缘、上定位板(8.1)的边缘、第二法兰凸缘；上定位板(8.1)与上封头(3)之间采用密封圈密封，上定位板(8.1)与中间壳体(4)之间采用密封圈密封；
所述下定位板(8.2)设置在中间壳体(4)和下封头(5)之间，所述中间壳体(4)的下端具有第三法兰凸缘，所述下封头(5)的上端具有第四法兰凸缘，中间壳体(4)、下定位板(8.2)和下封头(5)通过第二螺栓连接，所述第二螺栓自上而下依次穿过第三法兰凸缘、下定位板(8.2)的边缘、第四法兰凸缘；下定位板(8.2)与中间壳体(4)之间采用密封圈密封，下定位板(8.2)与下封头(5)之间采用密封圈密封；
所述上定位板(8.1)上设置有圆形的上换热管束通孔，所述下定位板(8.2)上设置有圆形的下换热管束通孔，上换热管束通孔与下换热管束通孔的直径相等，上换热管束通孔与下换热管束通孔的数量相等且位置上下对应，换热管束(7)自上而下依次穿过上换热管束通孔和下换热管束通孔，并固定设置于内水箱(6)中；所述换热管束(7)与换热管束通孔(15)之间采用密封圈密封；
所述上封头(3)、下封头(5)与换热管束(7)之间的空间为管程，换热管束(7)与中间壳体(4)之间的空间为壳程；上封头(3)上设置有管程流体出口(12)，下封头(5)上设置有管程流体进口(11)，管程流体进口(11)与自来水管相连接；
中间壳体(4)上部设置有壳程流体进口(10)，中间壳体(4)下部设置有壳程流体出口(9)，壳程流体进口(10)与太阳能集热器相连；
所述保温层的材料是由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯混合发泡而得，所述的聚醚多元醇组合物和异氰酸酯的质量比为1:1～1:1.4；
优选地，所述上封头(3)、下封头(5)、上定位板(8.1)、下定位板(8.2)、换热管束(7)均采用改性高分子材料；
优选地，所述上封头(3)、下封头(5)、上定位板(8.1)、下定位板(8.2)、换热管束(7)均采用复合高分子材料。
本发明的有益效果是：将一个圆柱形内水箱拆分成若干个分布密集的圆柱形管，有效地扩大了换热面积且热阻小、循环快，换热面上不易结垢。由于换热管束内为待用水，则本发明能在实现较高换热效率的同时有足够的容量保证用水需求。
本发明的内水箱、换热管束及定位板采用高分子材料，或改性高分子材料，或增强高分子材料，或复合高分子材料制造，强度高且耐腐蚀，能节省大量的金属材料，大幅度的降低太阳能热水器系统的制造成本，且有寿命长、可靠性高、生产工艺简单等优点，可大规模工业化生产，有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的全塑承压双循环太阳能热水器的轴向剖面示意图
图2是本发明中的定位板示意图
图3是本发明的全塑承压双循环太阳能热水器的横向剖面示意图
具体实施方式
如图1-3所示，一种全塑承压双循环太阳能水箱，包括水箱外壳1和设置在水箱外壳1内的内水箱6，水箱外壳1与内水箱6之间设有保温层2，所述内水箱6的顶部设有与外界连通的排气口14，所述内水箱6从上至下依次包括上封头3、中间壳体4和下封头5，上封头3的高度与下封头5的高度相等，中间壳体4的高度是上封头3和下封头5高度和的2.1～2.5倍；在所述内水箱6的上部和下部分别设置有上定位板8.1和下定位板8.2；其中所述上定位板8.1设置在上封头3和中间壳体4之间，所述上封头3的下端具有第一法兰凸缘，中间壳体4的上端具有第二法兰凸缘，上封头3、上定位板8.1和中间壳体4通过第一螺栓连接，所述第一螺栓自上而下依次穿过第一法兰凸缘、上定位板8.1的边缘、第二法兰凸缘；上定位板8.1与上封头3之间采用密封圈密封，上定位板8.1与中间壳体4之间采用密封圈密封。
所述下定位板8.2设置在中间壳体4和下封头5之间，所述中间壳体4的下端具有第三法兰凸缘，所述下封头5的上端具有第四法兰凸缘，中间壳体4、下定位板8.2和下封头5通过第二螺栓连接，所述第二螺栓自上而下依次穿过第三法兰凸缘、下定位板8.2的边缘、第四法兰凸缘；下定位板8.2与中间壳体4之间采用密封圈密封，下定位板8.2与下封头5之间采用密封圈密封。
所述上定位板8.1上设置有圆形的上换热管束通孔，所述下定位板8.2上设置有圆形的下换热管束通孔，上换热管束通孔与下换热管束通孔的直径相等，上换热管束通孔与下换热管束通孔的数量相等且位置上下对应，换热管束7自上而下依次穿过上换热管束通孔和下换热管束通孔，并固定设置于内水箱6中；所述换热管束7与换热管束通孔15之间采用密封圈密封。
所述上封头3、下封头5与换热管束7之间的空间为管程，换热管束7与中间壳体4之间的空间为壳程；上封头3上设置有管程流体出口12，下封头5上设置有管程流体进口11，管程流体进口11与自来水管相连接；
中间壳体4上部设置有壳程流体进口10，中间壳体4下部设置有壳程流体出口9，壳程流体进口10与太阳能集热器相连。
使用时，太阳能集热器制热后，高温态的换热介质通过壳程流体进口10进入下封头5，随即充满内水箱6的壳程，打开阀门，冷水通过与自来水管道连接的管程流体进口11进入换热管束7内，通过大面积的换热管壁与内水箱中换热介质完成热量交换，把热水从管程流体出口11送出，同时换热介质与换热管束内的冷水完成热量交换后从壳程流体出口9流出。换热管束7中的冷水吸收热量后，根据热水比重轻的原理，被加热的水快速向管程上端循环，可有效降低内水箱6内温差预防结垢。
综上所述，本发明提供的一种全塑承压双循环太阳能水箱具有以下有益效果：将一个圆柱形内水箱拆分成若干个分布密集的圆柱形管，有效地扩大了换热面积且热阻小、循环快，换热面上不易结垢。由于换热管束内为待用水，则能在实现较高换热效率的同时有足够的容量保证用水需求，且内水箱、换热管束均采用高分子材料，或改性高分子材料，或增强高分子材料，或复合高分子材料制造，强度高且耐腐蚀，能节省大量的金属材料，大幅度的降低太阳能热水器系统的制造成本，且有寿命长、可靠性高、生产工艺简单等优点，可大规模工业化生产，有广阔的市场前景。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明精神或范围的情况下，可以对本发明进行各项修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (4)

1.一种全塑承压双循环太阳能水箱，包括水箱外壳(1)和设置在水箱外壳(1)内的内水箱(6)，水箱外壳(1)与内水箱(6)之间设有保温层(2)，所述内水箱(6)的顶部设有与外界连通的排气口(14)，其特征在于：
所述内水箱(6)从上至下依次包括上封头(3)、中间壳体(4)和下封头(5)，上封头(3)的高度与下封头(5)的高度相等，中间壳体(4)的高度是上封头(3)和下封头(5)高度和的2.1～2.5倍；
在所述内水箱(6)的上部和下部分别设置有上定位板(8.1)和下定位板(8.2)；其中所述上定位板(8.1)设置在上封头(3)和中间壳体(4)之间，所述上封头(3)的下端具有第一法兰凸缘，中间壳体(4)的上端具有第二法兰凸缘，上封头(3)、上定位板(8.1)和中间壳体(4)通过第一螺栓连接，所述第一螺栓自上而下依次穿过第一法兰凸缘、上定位板(8.1)的边缘、第二法兰凸缘；上定位板(8.1)与上封头(3)之间采用密封圈密封，上定位板(8.1)与中间壳体(4)之间采用密封圈密封；
所述下定位板(8.2)设置在中间壳体(4)和下封头(5)之间，所述中间壳体(4)的下端具有第三法兰凸缘，所述下封头(5)的上端具有第四法兰凸缘，中间壳体(4)、下定位板(8.2)和下封头(5)通过第二螺栓连接，所述第二螺栓自上而下依次穿过第三法兰凸缘、下定位板(8.2)的边缘、第四法兰凸缘；下定位板(8.2)与中间壳体(4)之间采用密封圈密封，下定位板(8.2)与下封头(5)之间采用密封圈密封；
所述上定位板(8.1)上设置有圆形的上换热管束通孔，所述下定位板(8.2)上设置有圆形的下换热管束通孔，上换热管束通孔与下换热管束通孔的直径相等，上换热管束通孔与下换热管束通孔的数量相等且位置上下对应，换热管束(7)自上而下依次穿过上换热管束通孔和下换热管束通孔，并固定设置于内水箱(6)中；所述换热管束(7)与换热管束通孔(15)之间采用密封圈密封；
所述上封头(3)、下封头(5)与换热管束(7)之间的空间为管程，换热管束(7)与中间壳体(4)之间的空间为壳程；上封头(3)上设置有管程流体出口(12)，下封头(5)上设置有管程流体进口(11)，管程流体进口(11)与自来水管相连接；
中间壳体(4)上部设置有壳程流体进口(10)，中间壳体(4)下部设置有壳程流体出口(9)，壳程流体进口(10)与太阳能集热器相连。
2.根据权利要求1所述的一种全塑承压双循环太阳能水箱，其特征在于：所述保温层的材料是由聚醚多元醇组合物和异氰酸酯混合发泡而得，所述的聚醚多元醇组合物和异氰酸酯的质量比为1:1～1:1.4。
3.根据权利要求1所述的一种全塑承压双循环太阳能水箱，其特征在于：所述上封头(3)、下封头(5)、上定位板(8.1)、下定位板(8.2)、换热管束(7)均采用改性高分子材料。
4.根据权利要求1所述的一种全塑承压双循环太阳能水箱，其特征在于：所述上封头(3)、下封头(5)、上定位板(8.1)、下定位板(8.2)、换热管束(7)均采用复合高分子材料。
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