CN106568211A - 储水式太阳能集热管和承压式太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储水式太阳能集热管和安装有该集热管的承压式太阳能热水器，集热管包括集热管本体，集热管本体内管内部还设置有储水装置，储水装置为全封闭且内部带空腔的结构，储水装置为硬质的导热性材料制成；储水装置设置有进水管和出水管连通内部空腔；承压式太阳能热水器，包括至少两个上述储水式太阳能集热管，且其储水装置通过连接水管连通并形成串联结构，并且有进水总管和出水总管与串联结构连通。由于在集热管的内管内部设置储水装置，使集热管和热水器可以承压运行，可以将自来水直接接通储水装置的进水管，介质在储水装置可以吸收太阳光热量而升温；而且热水器可以无需设置储水箱，能简化热水器结构。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器领域，具体的是一种储水式太阳能集热管，以及安装有该集热管的承压式太阳能热水器。
背景技术
传统的太阳能热水器基本包括上部的储水箱和下部的集热管两部分，其中集热管通常为杯状结构，其一端为开口端，另一端为封闭端。集热管的管壁为双层玻璃构成，其中内层玻璃称为内管，外层玻璃称为外管，内管表面涂布有吸收太阳光热量的吸光层，在内管和外管之间为真空，能够防止内管内部的热量散失。
热水器工作时，储水箱和集热管的内管内部均存储有水，当太阳光照射到集热管时，吸光层吸收太阳光热量并使内管内部的水温度上升。高温水密度变低上浮，高温水流入上部的储水箱中，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，由于集热管的内管和外管为玻璃制成，而且内管和外管之间为真空状态，为了避免内管破裂，热水器不能承压运行，即是热水器不能直接与自来水管接通。进而导致热水器的必须安放在建筑物高处，让储水箱中的热水随重力流下到达使用端。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种储水式太阳能集热管，其内部的储水装置可以承压运行，自来水可以直接通向集热管。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种采用上述太阳能集热管的承压式太阳能热水器，可以承压运行，自来水可以接通热水器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
储水式太阳能集热管，包括集热管本体，所述集热管本体包括内管和外管，内管涂布有吸光层，内管与外管之间为真空或充有隔热气体，所述内管内部还设置有储水装置，所述储水装置为密封的且内部带空腔的结构，储水装置为硬质的导热性材料制成；储水装置设置有进水管和出水管，所述进水管和出水管的一端分别通向储水装置内部空腔，进水管和出水管另一端分别从储水装置靠近内管开口的一端通向储水装置外部。
进一步的，所述储水装置包括储水管体和封板，所述储水管体为杯状结构，储水管体的开口端与所述封板密封连接。
进一步的，所述进水管通向储水装置内部空腔的底部位置，所述出水管通向储水装置内部空腔的顶部位置。
进一步的，所述储水装置与所述内管之间设置有密封圈。
承压式太阳能热水器，包括至少两个储水式太阳能集热管，所述储水式太阳能集热管包括集热管本体，所述集热管本体包括内管和外管，内管涂布有吸光层，内管与外管之间为真空或充有隔热气体，所述内管内部还设置有储水装置，所述储水装置为密封的且内部带空腔的结构，储水装置为硬质的导热性材料制成；储水装置设置有进水管和出水管，所述进水管和出水管的一端分别通向储水装置内部空腔，进水管和出水管另一端分别从储水装置靠近内管开口的一端通向储水装置外部；相邻的储水式太阳能集热管，其储水装置通过连接水管连通并形成串联结构，所述串联结构中第一个储水装置的进水管连通有进水总管，所述串联结构中最后一个储水装置的出水管连通有出水总管。
进一步的，所述储水装置与所述内管之间设置有密封圈。
进一步的，还包括外壳，外壳内部填充有保温材料，所述保温材料包裹住所述进水总管、连接水管、出水总管和密封圈所在的集热管本体端部；且进水总管出水总管从所述外壳引出。
进一步的，所述连接水管和出水总管包裹有保温材料。
进一步的，所述储水装置包括储水管体和封板，所述储水管体为杯状结构，储水管体的开口端与所述封板密封连接。
进一步的，所述进水管通向储水装置内部空腔的底部位置，所述出水管通向储水装置内部空腔的顶部位置。
本发明的有益效果是：本发明的储水式太阳能集热管和承压式太阳能热水器，在集热管的内管内部设置储水装置，并且有进水管和出水管与储水装置连通，可以将自来水或其他具有压力的传热介质直接接通储水装置的进水管，介质流经集热管的储水装置时，集热管内管的吸光层吸收太阳光热量并且传递给储水装置，使其内部的传热介质温度上升，随后高温的传热介质从出水管流出。当承压式太阳能热水器串联的安装有多个储水式太阳能集热管时，传热介质可以被加热到较高温度，由于热水器承压运行，使加热后的传热介质，可以从低处输送到高处使用；而且热水器可以无需设置储水箱，能简化热水器结构。
附图说明
图1是本发明的储水式太阳能集热管一种实施例的示意图；
图2是本发明的承压式太阳能热水器一种实施例的示意图；
图中部件附图标记为：储水式太阳能集热管1、集热管本体11、储水装置12、封板13、密封圈14、进水总管20、进水管21、出水管22、连接水管25、出水总管29、外壳3、保温材料31。
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：
储水式太阳能集热管，包括集热管本体11，所述集热管本体11包括内管和外管，内管涂布有吸光层，内管与外管之间为真空或充有隔热气体，所述内管内部还设置有储水装置12，所述储水装置12为密封的且内部带空腔的结构，储水装置12为硬质的导热性材料制成；储水装置12设置有进水管21和出水管22，所述进水管21和出水管22的一端分别通向储水装置12内部空腔，进水管21和出水管22另一端分别从储水装置12靠近内管开口的一端通向储水装置12外部。
本储水式太阳能集热管，其基本原理是在真空集热管的内管内部设置储水装置，储水装置能够承受一定压力不发生变形，使本集热管可以承压使用，而真空集热管吸收的太阳光热量可以传递储水装置内，使传热介质温度上升，实现集热管功能。
具体的，如图1所示，集热管本体11可以是传统的真空集热管，为双层玻璃制成的杯状结构，其内管涂布有吸光层用于吸收太阳光热量，内管与外管之间为真空可以防止集热管本体11内的热量散失，显然的，内外管之间也可以充入隔热性较好的气体，例如惰性气体等。此外，集热管本体11也可以是非常规的集热管，例如直通真空集热管，其基本结构是管壁为双层玻璃制成的直通管，内管涂布吸光层，内管外管之间为真空。
集热管本体11的内管内部设置有储水装置12，储水装置12用于存储传热介质，通常情况下可以是水，也可以是防冻液或其他物质。储水装置12的材料为硬质，是指储水装置12内部能够承受一定压力而不发生较大变形，例如自来水接通储水装置12后，储水装置12受到自来水的压力，其变形量不足以导致内管被撑破。储水装置12的材料需要具有导热性，是指储水装置12具有较好的导热性能，使集热管本体11内管吸收的热量可以快速传递到储水装置12内部。优选的储水装置12材料，可以是不锈钢、铝合金、铜、导热性工程塑料等。
储水装置12为密封的且内部带空腔的结构，例如可以是两个杯状结构，杯口采用螺纹连接，且连接处为密封状态。优选的，也可以是所述储水装置12包括储水管体和封板13，所述储水管体为杯状结构，储水管体的开口端与所述封板13密封连接。本优选方式更便于制造。具体的密封方式可以是采用密封圈、密封胶、或者焊接形成密封等。
进水管21和出水管22通向储水装置12内部的空腔，传热介质可以从进水管21流入储水装置12内部，被太阳光加热后，从出水管22流出。
优选的，可以是所述进水管21通向储水装置12内部空腔的底部位置，所述出水管22通向储水装置12内部空腔的顶部位置。
当本发明的储水式太阳能集热管按照如图1所示位置设置，传热介质，例如水，可以从进水管21直接流入到储水装置12底部，逐渐上升到达出水管22，随后流出。这样的设置方式可以让水从集热管本体11内管的最低处位置开始，向上流动到集热管本体11内管的最高处位置，增加水流流动过程中与内管的吸光层接触时间，提高太阳光热量利用率。
进一步的，为了防止热量从内管与储水装置12之间的间隙流失，可以在所述储水装置12与所述内管之间设置密封圈14。
承压式太阳能热水器，包括至少两个储水式太阳能集热管1，所述储水式太阳能集热管1包括集热管本体11，所述集热管本体11包括内管和外管，内管涂布有吸光层，内管与外管之间为真空或充有隔热气体，所述内管内部还设置有储水装置12，所述储水装置12为密封的且内部带空腔的结构，储水装置12为硬质的导热性材料制成；储水装置12设置有进水管21和出水管22，所述进水管21和出水管22的一端分别通向储水装置12内部空腔，进水管21和出水管22另一端分别从储水装置12靠近内管开口的一端通向储水装置12外部；相邻的储水式太阳能集热管1，其储水装置12通过连接水管25连通并形成串联结构，所述串联结构中第一个储水装置12的进水管21连通有进水总管20，所述串联结构中最后一个储水装置12的出水管22连通有出水总管29。
本发明的承压式太阳能热水器，其采用了至少两个前述的储水式太阳能集热管，并且相邻的储水式太阳能集热管1相互串联，即是用连接水管25将第一个储水式太阳能集热管1储水装置12的出水管22与第二个储水式太阳能集热管1储水装置12的进水管21连通；第二个储水式太阳能集热管1储水装置12的出水管22与第三个储水式太阳能集热管1储水装置12的进水管21连通，直到连通至第N个储水式太阳能集热管1的储水装置12。
在上述串联结构的储水式太阳能集热管1中，让第一个储水装置12的进水管21连通进水总管20，最后一个储水装置12的出水管22连通出水总管29，进水总管20用于连通外部的进水管，例如自来水管，出水总管29用于通向用水端，例如热水喷头。
本热水器可以无需设置专门的储水箱，直接利用每个储水装置12存储传热介质即可。
本承压式太阳能热水器工作时，例如，可以是如图2所示，可以将外部的传热介质，例如自来水管接通进水总管20，水流从串联的第一个储水式太阳能集热管1的进水管21流入其储水装置12，水流在储水装置12中上升，随后从出水管22流出；经连接水管25流入第二个储水式太阳能集热管1的储水装置12中，直到所有串联储水式太阳能集热管1的储水装置12均充满水，最后水流从出水总管29流出；出水总管29连通用户端，将用户端的阀门关闭，每个储水式太阳能集热管1在阳光下接受照射，太阳光的热量被集热管本体11的吸光层吸收，并传递给内部的储水装置12，使水升温，高温水密度变小，在储水装置12中向上流动，同时低温水向下流动，储水装置12中形成温差循环，随着光照时间增加，每个储水式太阳能集热管1内的水都可以被加热的较高温度。需要使用热水时，开启用户端的阀门，在自来水压力作用下，储水装置12中的水被压出，从出水总管29流出到达用户端。
由于储水装置12可以承压运行，本热水器可以将热水从低处输送到高处。进一步的，本承压式太阳能热水器，不会因为某一个集热管本体11损坏而引起液体泄漏，热水器依然可以继续使用。
与前述同理，优选的，本热水器采用的储水式太阳能集热管1，可以在所述储水装置12与所述内管之间设置有密封圈14；可以是所述储水装置12包括储水管体和封板13，所述储水管体为杯状结构，储水管体的开口端与所述封板13密封连接；可以是所述进水管21通向储水装置12内部空腔的底部位置，所述出水管22通向储水装置12内部空腔的顶部位置。封板13的设置方式可以是每个储水管体分别设置一块封板13，也可以是多个储水装置12的储水管体共用一个封板13。
此外，为了减少连接水管25和出水总管29处的热量散失，可以是所述连接水管25和出水总管29包裹有保温材料。
或者，也可以是还包括外壳3，外壳3内部填充有保温材料，所述保温材料包裹住所述进水总管20、连接水管25、出水总管29和密封圈14所在的集热管本体11端部；且进水总管20出水总管29从所述外壳3引出。
如图2所示实施例，保温材料31包裹住进水总管20、连接水管25和出水总管29，以及密封圈14所在的集热管本体11端部部分，防止热量从这些位置泄漏。
Claims (10)
1.储水式太阳能集热管，包括集热管本体(11)，所述集热管本体(11)包括内管和外管，内管涂布有吸光层，内管与外管之间为真空或充有隔热气体，其特征在于，所述内管内部还设置有储水装置(12)，所述储水装置(12)为密封的且内部带空腔的结构，储水装置(12)为硬质的导热性材料制成；储水装置(12)设置有进水管(21)和出水管(22)，所述进水管(21)和出水管(22)的一端分别通向储水装置(12)内部空腔，进水管(21)和出水管(22)另一端分别从储水装置(12)靠近内管开口的一端通向储水装置(12)外部。
2.如权利要求1所述的储水式太阳能集热管，其特征在于，所述储水装置(12)包括储水管体和封板(13)，所述储水管体为杯状结构，储水管体的开口端与所述封板(13)密封连接。
3.如权利要求1所述的储水式太阳能集热管，其特征在于，所述进水管(21)通向储水装置(12)内部空腔的底部位置，所述出水管(22)通向储水装置(12)内部空腔的顶部位置。
4.如权利要求1所述的储水式太阳能集热管，其特征在于，所述储水装置(12)与所述内管之间设置有密封圈(14)。
5.承压式太阳能热水器，包括至少两个储水式太阳能集热管(1)，所述储水式太阳能集热管(1)包括集热管本体(11)，所述集热管本体(11)包括内管和外管，内管涂布有吸光层，内管与外管之间为真空或充有隔热气体，其特征在于，所述内管内部还设置有储水装置(12)，所述储水装置(12)为密封的且内部带空腔的结构，储水装置(12)为硬质的导热性材料制成；储水装置(12)设置有进水管(21)和出水管(22)，所述进水管(21)和出水管(22)的一端分别通向储水装置(12)内部空腔，进水管(21)和出水管(22)另一端分别从储水装置(12)靠近内管开口的一端通向储水装置(12)外部；相邻的储水式太阳能集热管(1)，其储水装置(12)通过连接水管(25)连通并形成串联结构，所述串联结构中第一个储水装置(12)的进水管(21)连通有进水总管(20)，所述串联结构中最后一个储水装置(12)的出水管(22)连通有出水总管(29)。
6.如权利要求5所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述储水装置(12)与所述内管之间设置有密封圈(14)。
7.如权利要求6所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，还包括外壳(3)，外壳(3)内部填充有保温材料，所述保温材料包裹住所述进水总管(20)、连接水管(25)、出水总管(29)和密封圈(14)所在的集热管本体(11)端部；且进水总管(20)出水总管(29)从所述外壳(3)引出。
8.如权利要求5所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述连接水管(25)和出水总管(29)包裹有保温材料。
9.如权利要求5所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述储水装置(12)包括储水管体和封板(13)，所述储水管体为杯状结构，储水管体的开口端与所述封板(13)密封连接。
10.如权利要求5所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述进水管(21)通向储水装置(12)内部空腔的底部位置，所述出水管(22)通向储水装置(12)内部空腔的顶部位置。
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