CN106568205A - 换热式太阳能集热管和换热式太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及换热式太阳能集热管及安装有该集热管的太阳能热水器，换热式太阳能集热管包括杯状结构的真空集热管，还包括杯状结构的传热体，传热体一端封闭，另一端为传热体开口端，传热体内部的空间为传热体腔，传热体开口端与集热管的开口端相互连接，且集热管内管内的管腔和传热体腔连通，热体开口端与集热管开口端之间为密封状态，集热管腔和传热体腔内填充有换热介质，传热体为导热性材料制成。使集热管内部的换热介质在传热体和集热管内部的空腔中实现温差循环，换热介质的热量可以通过传热体传递给热水器储水箱内的水，传热介质和水独立存储，可以任意选择合适的换热介质，且具有储水箱中的水可以承压运行等诸多优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器领域，具体的是一种换热式太阳能集热管，以及安装有该集热管的太阳能热水器。
背景技术
真空集热管是太阳能热水器的重要部件，现有的真空集热管通常为杯状结构，其一端为开口端，另一端为封闭端。真空集热管的管壁为双层玻璃构成，其中内层玻璃称为内管，内管表面涂布有吸收太阳光热量的选择吸收层，且在双层玻璃之间为真空，能够防止内管内部的热量散失。
传统的太阳能热水器基本包括上部的储水箱和下部的真空集热管两部分，热水器工作时，储水箱以及集热管的内管内部均存储有水，当太阳光照射到集热管时，选择吸收层充分吸收太阳光热量并且通过热传递使内管内部的水温度上升。高温水密度会变低，这导致集热管内靠近受光面的热水上浮，并流入上部的储水箱，而储水箱中的低温水则流回集热管，如此形成温差循环，最终使热水器中的水可以加热到较高温度。
然而，采用上述设计的太阳能热水器，由于集热管的内管管腔与储水箱内的空间相互连通，导致真空集热管中只能使用水作为传热介质，这就限制了太阳能热水器应用，例如太阳能热水器在寒冷地区使用时，集热管内的水容易结冰导致集热管炸裂。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种换热式太阳能集热管，其内部的换热介质可以与储水箱内的水独立存储，不会发生混合，因此可以在集热管中任意选择合适的换热介质。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种采用上述换热式太阳能集热管的太阳能热水器，其集热管内部的换热介质可以与储水箱内的水独立存储，不会发生混合，因此可以在集热管中任意选择合适的换热介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
换热式太阳能集热管，包括杯状结构的真空集热管，所述真空集热管一端封闭，另一端为集热管开口端，真空集热管内管以内的空间为集热管腔，还包括杯状结构的传热体，所述传热体一端封闭，另一端为传热体开口端，传热体内部的空间为传热体腔，所述传热体开口端与集热管开口端相互连接，且集热管腔和传热体腔连通，热体开口端与集热管开口端之间为密封状态，所述集热管腔和传热体腔内填充有换热介质，所述传热体为导热性材料制成。
进一步的，所述传热体开口端从集热管开口端插接进入集热管腔，传热体开口端与集热管开口端之间设置有第一密封圈。
换热式太阳能热水器，包括储水箱，还包括杯状结构的真空集热管，所述真空集热管一端封闭，另一端为集热管开口端，真空集热管内管以内的空间为集热管腔，还包括杯状结构的传热体，所述传热体一端封闭，另一端为传热体开口端，传热体内部的空间为传热体腔，所述传热体开口端与集热管开口端相互连接，且集热管腔和传热体腔连通，热体开口端与集热管开口端之间为密封状态，所述集热管腔和传热体腔内填充有换热介质，所述传热体为导热性材料制成；所述储水箱开设有集热管安装孔，所述传热体的封闭端从集热管安装孔插入到所述储水箱内部，所述集热管安装孔与传热体之间为密封状态。
进一步的，所述集热管安装孔与传热体之间为焊接。
进一步的，所述集热管安装孔设置有向外部突出的集热管安装管，所述集热管安装管开口处设置有第一定位环，所述传热体的侧面设置有第二定位环，所述传热体依次穿过第一定位环的孔、集热管安装管和集热管安装孔插入到所述储水箱内部，且第二定位环支撑在第一定位环上，在集热管安装管、第二定位环和传热体外壁之间设置有第二密封圈。
进一步的，所述储水箱外包裹有保温层。
进一步的，所述传热体为铝合金、不锈钢或铜材料制成。
本发明的有益效果是：本发明的换热式太阳能集热管和热水器，在真空集热管的开口端设置传热体，使集热管内部的换热介质在传热体和集热管内部的空腔中实现温差循环，换热介质的热量可以通过传热体传递给热水器储水箱内的水，传热介质和水独立存储，不会发生混合，因此可以在集热管中任意选择合适的换热介质。而且热水器储水箱中的水可以是承压运行，不会引起集热管破裂，即使单个的集热管损坏，也不会引起储水箱中的水泄漏，热水器还可以继续运转。
附图说明
图1是本发明的换热式太阳能集热管一种实施例的示意图；
图2是本发明的换热式太阳能热水器一种实施例的示意图；
图3是本发明的换热式太阳能热水器，其集热管与储水箱连接方式的一种实施例示意图；
图4是本发明的换热式太阳能热水器，其集热管与储水箱连接方式的另一种实施例示意图；
图中部件附图标记为：储水箱1、保温层11、集热管安装孔12、集热管安装管121、第一定位环122、换热式太阳能集热管2、真空集热管21、集热管开口端210、集热管腔211、第一密封圈212、传热体22、传热体开口端220、传热体腔221、第二密封圈222、第二定位环223。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
换热式太阳能集热管，包括杯状结构的真空集热管21，所述真空集热管21一端封闭，另一端为集热管开口端210，真空集热管21内管以内的空间为集热管腔211，还包括杯状结构的传热体22，所述传热体22一端封闭，另一端为传热体开口端220，传热体22内部的空间为传热体腔221，所述传热体开口端220与集热管开口端210相互连接，且集热管腔211和传热体腔221连通，热体开口端220与集热管开口端210之间为密封状态，所述集热管腔211和传热体腔221内填充有换热介质，所述传热体22为导热性材料制成。
如图1所示，本换热式太阳能集热管，包括杯状结构的真空集热管21，所述真空集热管21可以是像传统真空集热管一样具有内管和外管，内管表面涂布有选择吸收层用于吸收太阳光热量，内管和外管之间为真空可以防止内管内部热量散失。
其改进点在于，还包括杯状结构的传热体22，且传热体开口端220与集热管开口端210相互连接，连接处为密封状态。使传热体22真空集热管21内管内部的空间相互连通，存储在内部的换热介质可以在集热管腔211和传热体腔221内独立循环流动，而不会像传统太阳能热水器一样流进储水箱中，因此可以根据需要任意选择合适的传热介质，例如在天气寒冷的地方可以选用结冰点更低的防冻液做为传热介质，又例如在集热管中填充高温时不会产生水垢的传热介质。
在集热管腔211和传热体腔221内部填充传热介质的方法可以是，例如将真空集热管21和传热体22同时浸入装满传热介质的容器中，再将真空集热管21的集热管开口端210和传热体22的传热体开口端220相互连接。
传热体22采用导热性材料制成，即是选用导热性良好的材料，例如可以是铝合金、铜、不锈钢、导热性塑料等。集热管21内的高温传热介质可以将热量从传热体22传递到外部。
例如图2所示，当传热体22安装到太阳能热水器的储水箱1内部时，太阳光照射到真空集热管21，选择吸收层吸收太阳光热量，并且传递到真空集热管21内管内的传热介质，传热介质吸热后温度上升，密度变小，开始上浮，上浮的高温传热介质到达上部的传热体腔221中，热量从导热性的传热体22向外传递到储水箱中的水，使水被加热，同时传热体22内的传热介质温度降低，密度变大开始下沉，再次进入集热管腔211被加热。这样集热管腔211和传热体腔221内部的传热介质实现温差循环，而储水箱中的低温水被加热成高温水。
又例如，也可以将多个换热式太阳能集热管的导热体22安装到一根送水总管道内部，换热式太阳能集热管可以将送水总管道中正在流动的水加热。
传热体开口端220与集热管开口端210相互连接的方式可以任意选择，例如可以是热体开口端220与集热管开口端210螺纹连接，并且在螺纹旋紧的位置设置橡胶圈保证连接处密封；或者将传热体开口端220与集热管开口端210对接后，采用密封性粘胶将传热体开口端220与集热管开口端210的接缝处粘接。
也可以是采用图1所示实施例，所述传热体开口端220从集热管开口端210插接进入集热管腔211，传热体开口端220与集热管开口端210之间设置有第一密封圈212。本实施方式，制造和装配都比较简单，为防止密封圈滑脱，还可以在传热体22外壁设置密封圈卡槽等结构。
换热式太阳能热水器，包括储水箱1，还包括杯状结构的真空集热管21，所述真空集热管21一端封闭，另一端为集热管开口端210，真空集热管21内管以内的空间为集热管腔211，还包括杯状结构的传热体22，所述传热体22一端封闭，另一端为传热体开口端220，传热体22内部的空间为传热体腔221，所述传热体开口端220与集热管开口端210相互连接，且集热管腔211和传热体腔221连通，热体开口端220与集热管开口端210之间为密封状态，所述集热管腔211和传热体腔221内填充有换热介质，所述传热体22为导热性材料制成；所述储水箱1开设有集热管安装孔12，所述传热体22的封闭端从集热管安装孔12插入到所述储水箱1内部，所述集热管安装孔12与传热体22之间为密封状态。
本发明的换热式太阳能热水器，主要改进点在于安装了前述的换热式太阳能集热管，其储水箱1用于储水，优选的可以是在储水箱1外包裹有保温层11，使储水箱1中的水被加热后减少热量流失。
换热式太阳能集热管2工作原理如前所述，其真空集热管21部分可以吸收太阳光热量将内部传热介质加热，高温介质从集热管腔211上升到传热体腔221，高温介质通过传热管22向储水箱1中的冷水传递热量后温度下降，随后开始下沉，再回到集热管腔211中再次加热，由此进行温差循环，而储水箱1中的冷水被加热。
换热式太阳能集热管2与储水箱1的连接方式是，在储水箱1开设有集热管安装孔12，让传热体22的封闭端从集热管安装孔12插入到所述储水箱1内部，可以与储水箱1中的水接触，集热管安装孔12与传热体22之间要为密封状态，防止储水箱1泄漏。
具体的，例如可以是如图4所示，所述集热管安装孔12与传热体22之间为焊接，使传热体22与集热管安装孔12焊接固定，并且实现接缝处密封。也可以是传热体22插接进入集热管安装孔12后，在插接缝隙处填充密封胶。
还可以是如图3所示，所述集热管安装孔12设置有向外部突出的集热管安装管121，所述集热管安装管121开口处设置有第一定位环122，所述传热体22的侧面设置有第二定位环223，所述传热体22依次穿过第一定位环122的孔、集热管安装管121和集热管安装孔12插入到所述储水箱1内部，且第二定位环223支撑在第一定位环122上，在集热管安装管121、第二定位环223和传热体22外壁之间设置有第二密封圈222。
第二定位环223连同传热体22支撑在第一定位环122上，并且保持传热体22上部进入储水箱1中，在集热管安装管121、第二定位环223和传热体22外壁之间设置有第二密封圈222，防止储水箱1中的水泄漏。
本换热式太阳能热水器，由于其集热管中的传热介质与储水箱中水独立存储，因此储水箱中的水可以承压运行，而不会出现传统热水器的集热管受水压爆炸的问题。而且即使某几个集热管不慎发生破裂，整个热水器还是可以继续运转，储水箱中的水不会泄漏。
Claims (7)
1.换热式太阳能集热管，包括杯状结构的真空集热管(21)，所述真空集热管(21)一端封闭，另一端为集热管开口端(210)，真空集热管(21)内管以内的空间为集热管腔(211)，其特征在于，还包括杯状结构的传热体(22)，所述传热体(22)一端封闭，另一端为传热体开口端(220)，传热体(22)内部的空间为传热体腔(221)，所述传热体开口端(220)与集热管开口端(210)相互连接，且集热管腔(211)和传热体腔(221)连通，热体开口端(220)与集热管开口端(210)之间为密封状态，所述集热管腔(211)和传热体腔(221)内填充有换热介质，所述传热体(22)为导热性材料制成。
2.如权利要求1所述的换热式太阳能集热管，其特征在于，所述传热体开口端(220)从集热管开口端(210)插接进入集热管腔(211)，传热体开口端(220)与集热管开口端(210)之间设置有第一密封圈(212)。
3.换热式太阳能热水器，包括储水箱(1)，其特征在于，还包括杯状结构的真空集热管(21)，所述真空集热管(21)一端封闭，另一端为集热管开口端(210)，真空集热管(21)内管以内的空间为集热管腔(211)，还包括杯状结构的传热体(22)，所述传热体(22)一端封闭，另一端为传热体开口端(220)，传热体(22)内部的空间为传热体腔(221)，所述传热体开口端(220)与集热管开口端(210)相互连接，且集热管腔(211)和传热体腔(221)连通，热体开口端(220)与集热管开口端(210)之间为密封状态，所述集热管腔(211)和传热体腔(221)内填充有换热介质，所述传热体(22)为导热性材料制成；所述储水箱(1)开设有集热管安装孔(12)，所述传热体(22)的封闭端从集热管安装孔(12)插入到所述储水箱(1)内部，所述集热管安装孔(12)与传热体(22)之间为密封状态。
4.如权利要求3所述的换热式太阳能热水器，其特征在于，所述集热管安装孔(12)与传热体(22)之间为焊接。
5.如权利要求3所述的换热式太阳能热水器，其特征在于，所述集热管安装孔(12)设置有向外部突出的集热管安装管(121)，所述集热管安装管(121)开口处设置有第一定位环(122)，所述传热体(22)的侧面设置有第二定位环(223)，所述传热体(22)依次穿过第一定位环(122)的孔、集热管安装管(121)和集热管安装孔(12)插入到所述储水箱(1)内部，且第二定位环(223)支撑在第一定位环(122)上，在集热管安装管(121)、第二定位环(223)和传热体(22)外壁之间设置有第二密封圈(222)。
6.如权利要求3、4或5所述的换热式太阳能热水器，其特征在于，所述储水箱(1)外包裹有保温层(11)。
7.如权利要求3、4或5所述的换热式太阳能热水器，其特征在于，所述传热体(22)为铝合金、不锈钢或铜材料制成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024021989A1 (zh) * | 2022-07-26 | 2024-02-01 | 刘舞 | 具有空腔间隙的热水器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1369674A (zh) * | 2001-02-16 | 2002-09-18 | 罗桂荣 | 新一代金属玻璃真空管太阳能热水器 |
| CN2937940Y (zh) * | 2006-08-16 | 2007-08-22 | 窦新文 | 真空管立式串联无水箱式太阳能热水器 |
| CN201377914Y (zh) * | 2009-02-20 | 2010-01-06 | 刘少华 | 无水箱太阳能热水器 |
| CN202304003U (zh) * | 2011-08-26 | 2012-07-04 | 江苏辉煌太阳能股份有限公司 | 半封闭防垢真空太阳能集热管 |
| CN203869346U (zh) * | 2014-05-29 | 2014-10-08 | 刘正彬 | 承压式太阳能热水器 |
| CN205048754U (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-24 | 刘正彬 | 换热式太阳能集热管和换热式太阳能热水器 |
-
2015
- 2015-10-09 CN CN201510648268.0A patent/CN106568205A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1369674A (zh) * | 2001-02-16 | 2002-09-18 | 罗桂荣 | 新一代金属玻璃真空管太阳能热水器 |
| CN2937940Y (zh) * | 2006-08-16 | 2007-08-22 | 窦新文 | 真空管立式串联无水箱式太阳能热水器 |
| CN201377914Y (zh) * | 2009-02-20 | 2010-01-06 | 刘少华 | 无水箱太阳能热水器 |
| CN202304003U (zh) * | 2011-08-26 | 2012-07-04 | 江苏辉煌太阳能股份有限公司 | 半封闭防垢真空太阳能集热管 |
| CN203869346U (zh) * | 2014-05-29 | 2014-10-08 | 刘正彬 | 承压式太阳能热水器 |
| CN205048754U (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-24 | 刘正彬 | 换热式太阳能集热管和换热式太阳能热水器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024021989A1 (zh) * | 2022-07-26 | 2024-02-01 | 刘舞 | 具有空腔间隙的热水器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170419 |