CN104949355A - 承压热管平板一体太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种承压热管平板一体太阳能热水器，属于平板太阳能热水器领域，包括水箱、平板集热器和支架等主要部件。其中平板集热器的吸热板芯由热管和镀有吸热涂层的铝板或铜板焊接而成，热管的冷凝段位于集热器外部并插入水箱内，与水箱中的水直接进行热交换。本发明采用一体式设计，具有集热效率高，吸热快，耐压，抗冻，抗冲击力强和使用寿命长等特点。

Description

承压热管平板一体太阳能热水器

技术领域

    本发明公开一种承压热管平板一体太阳能热水器，属于平板太阳能热水器领域。

背景技术

    平板太阳能热水器按结构形式可分为分体式平板太阳能热水器和一体式平板太阳能热水器。分体式平板太阳能热水器是集热器和水箱分离开来，通过循环管道连接起来的；一体式平板太阳能热水器主要由集热器、水箱和支架等组成，结构为一个固定的整体。

    普通的一体式平板太阳能热水器其实从原理上和自然循环分体式平板太阳能热水器是一样的，只不过是集热器与水箱的距离更近些，中间的连接管道较分体式更短，所以中间的热损失就更小，热水器的热性能则更好，但是抗冻性能较差。虽然真空管太阳能热水器的真空管与水箱是直接相连的，热损失更小，也具有一定的抗冻性能，但是真空管太阳能热水器具有很多本质性的缺点，比如：易爆管、寿命短，水箱非承压等。还有一种热管式真空管太阳能热水器，与真空管太阳能热水器的主要区别是它利用了热管技术，热管式真空管内不直接走水，而是通过一根超导热管直接或间接与水箱相连，引入了超导热管之后真空管热水器抗冻性大大增强，而且使得系统可以承压运行，但始终具有真空管的缺陷。

    热管是依靠热管内部工作介质(工质)的流动和相变来实现传递热量的高性能传热元件。热管一般包括蒸发段、绝热段和冷凝段三部分，具体由管壳、吸液芯(重力热管无吸液芯)、工质等组成。当热管的一端受热时，管腔内蒸发段的工作液体蒸发汽化，蒸汽在热管内部压差下经绝热段迅速流向冷凝段并在冷凝段凝结成液态，放出热量，冷凝后的工质靠毛细力或重力的作用回流到蒸发段，从而通过工质的相变来完成热量的传递过程。

发明内容

    为了克服上述缺陷，本发明提供了一种一体承压热管平板太阳能热水器。

    为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

    一种一体承压热管平板太阳能热水器，包括安装在支架上的水箱、平板集热器，其中水箱位于支架上部，平板集热器与水平面呈倾斜角度安装在水箱的下方。

    作为上述方案的进一步设置，所述平板集热器包括安装在壳体内的热管、吸热板，其中热管包括冷凝段、蒸发段，冷凝段伸出壳体外并进入水箱内，蒸发段与位于其上端面的吸热板进行焊接固定。

    所述吸热板为镀有吸热涂层的铝板或铜板。

    所述热管与壳体的接触部位上设置有耐高温隔热垫圈。

    本发明一体承压热管平板太阳能热水器，主要包括水箱、平板集热器和支架等几部分。其中，平板集热器采用热管作为热量传递导体，取代传统的铜管内走介质的导热模式。根据集热器的尺寸规格和热管的大小选择热管的使用支数。每根热管的蒸发段与镀有吸热涂层的铝板或铜板焊接在一起，组成吸热板芯。热管的冷凝段伸出集热器的外面，与水箱配合时直接插入到水箱内部。集热器除吸热板芯外的其他组成部件和工艺为现有技术。热管类型选择为重力热管或者其他能达到热量往上传递效果的热管。热管与集热器边框接触的部分采用耐高温隔热垫圈进行隔离。水箱选用承压式或非承压式皆可。水箱上无介质循环进出口，只是在底部开有若干个孔，用来与平板集热器伸出外面的热管冷凝段进行配合。水箱上还有冷水进口、热水出口、电加热口和测温口等其他常规接口。支架用来固定并支撑水箱和集热器，为现有常规技术。

    本发明一体承压热管平板太阳能热水器的运行原理是：

    平板集热器吸热板芯接受太阳能光的照射，将光能转化成热能并传递给热管内的工作介质(超导液)。在热管的蒸发段，超导液温度超过25℃时发生汽化相变，超导液变成蒸汽并将大量的汽化潜热带到冷凝段，冷凝段是直接与水箱中较冷的水接触的，所以汽化潜热将在热管冷凝段通过热交换的形式大量释放给水箱中的水，而超导液蒸汽又被液化成液体，沿着超导管流入蒸发段，等待再次被汽化，如此往复循环，最终达到加热水箱中水的目的。

    本发明一体承压热管平板太阳能热水器的优点是： 1、系统可以承压运行；2、集热器采用平板式，抗外冲击力强，使用寿命更长。 3、由于集热器内部不直接走水，故可以有效抗冻； 4、采用热管技术，热水器整体热性能高，产水量高；5、采用一体式设计，结构紧凑，安装方便，与建筑一体化。

    总之，本发明将平板集热器和热管技术应用在一起，设计出像真空管热水器一样的一体式结构，最终得到一款集热效率高，吸热快，耐压，抗冻，抗冲击力强和使用寿命长的热水器。

    以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

    图1为本发明较佳实施例的正面结构示意图。

    图2为本发明较佳实施例的侧面结构示意图。

具体实施方式

    如图1、图2所示，本发明一体承压热管平板太阳能热水器，主要包括水箱1、平板集热器2和支架3等几部分。支架3用来固定支撑水箱1和平板集热器2。水箱1位于支架3上部，平板集热器2与水平面呈一定角度固定在支架3上，且位于水箱1的下方。平板集热器2采用热管25作为热量传递导体。根据平板集热器2的尺寸规格和热管25的直径大小选择热管25的使用支数。每根热管25的蒸发段21与吸热板22焊接在一起，组成吸热板芯。其中，吸热板22为镀有吸热涂层的铝板或铜板，此为现有技术。热管25的冷凝段23伸出平板集热器2的外面，与水箱1配合时直接插入到水箱1内部。平板集热器2除吸热板芯外的其他组成部件和工艺为现有技术，在此不多做说明。热管25选择为重力热管或者其他能达到热量往上传递效果的热管。热管25与平板集热器2边框接触的部分采用耐高温隔热垫圈24进行隔离。水箱1选用承压式或非承压式皆可。水箱1上无介质循环进出口，水箱1底部开有若干个孔，这些孔与平板集热器2伸出外面的热管25的冷凝段23进行无缝配合。水箱1上还有冷水进口、热水出口、电加热口和测温口等其他常规接口。支架3用来固定并支撑水箱1和平板集热器2，为现有常规技术。

    本发明的创新点在于：

    1、吸热板芯由热管25和吸热板22焊接而成。

    2、热管25的冷凝段23位于平板集热器2外部并插入水箱1内，与水箱1中的水直接进行热交换。

    3、采用一体式设计，水箱1、平板集热器2和支架3构成一个整体。

    上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.承压热管平板一体太阳能热水器，其特征在于：包括安装在支架上的水箱、平板集热器，其中水箱位于支架上部，平板集热器与水平面呈倾斜角度安装在水箱的下方。

2.如权利要求1所述的承压热管平板一体太阳能热水器，其特征在于：所述平板集热器包括安装在壳体内的热管、吸热板，其中热管包括冷凝段、蒸发段，冷凝段伸出壳体外并进入水箱内，蒸发段与位于其上端面的吸热板进行焊接固定。

3.如权利要求2所述的承压热管平板一体太阳能热水器，其特征在于：所述吸热板为镀有吸热涂层的铝板或铜板。

4.如权利要求2所述的承压热管平板一体太阳能热水器，其特征在于：所述热管与壳体的接触部位上设置有耐高温隔热垫圈。