CN107166751A - 一种内循环集热平板太阳能热水器 - Google Patents

一种内循环集热平板太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内循环集热平板太阳能热水器,包括吸热水箱、连接管、导流管、保温水桶;所述吸热水箱包括扁平水槽、吸热板,吸热板盖在扁平水槽上端形成一个密闭的水箱箱体;扁平水槽侧面靠近吸热板处开有连接孔;所述连接管的一端连接扁平水槽侧面的连接孔,另一端连接并深入保温水桶10cm左右;所述导流管的一端连接扁平水槽底面,另一端连接保温水桶的底部;所述扁平水槽外侧设有保温层,保温层外表用塑料、铝合金或不锈钢制作箱体外壳。本发明有效吸热面积提高40%以上,吸收的太阳能更多;太阳能转换为水中热能的速度更快并能及时储存于保温水桶,密闭保温性能更好;结构简单易于制造,生产成本更低,有利于普及推广。

Description

一种内循环集热平板太阳能热水器
技术领域
[0001] 本发明属于太阳能热水器领域,尤其涉及一种内循环集热平板太阳能热水器。
背景技术
[0002] 目前太阳能热水器依靠太阳能真空吸热管吸收太阳热能将管内的水加热,管内加 热的水由于浮力作用上升流入保温桶内,使保温桶内水的温度提高成为热水而供人们使 用。由于太阳能热水器是依靠多根细长型的真空吸热管吸收太阳能,其真空吸热管由内管 和外管构成,内管外表面涂有吸热涂层,应用吸热涂层吸收太阳能将内管及内管内的水加 热,内管与外管之间为真空状态以减少已吸收的热量向外散失。真空吸热管虽然较好地解 决了在吸热过程中的向外散热问题,但吸热层仅限于较细的内管外表面,并为太阳光照射 部分才是有效吸热面,考虑到真空层的厚度、真空吸热管的安装间距,在太阳能热水器的安 装结构面积中的有效吸收太阳能的面积占比一般在50 %左右,严重制约了太阳能热水器的 吸热效率,当太阳光不足够强时,特别是春、秋、冬三季,太阳能热水器吸热不足,加热的水 温时常不能满足人们的日常生活需要。现有的平板太阳能热水器虽然提高了有效吸热面 积,但没有保温水桶,吸收的热量得不到有效集存,热水在加热水箱中散热较大,特别是夜 晚散热更大,热量的储蓄能力较差。也有配合保温水桶储蓄热水的平板太阳能热水器,在集 热板和保温水桶之间用循环泵完成冷热水环流,传热不及时还需消耗电力,成本较高,使用 效果也不好。而且平板夜间散热快,不利于热量的储存。
发明内容
[0003] 为解决上述技术问题,本发明提供一种内循环集热平板太阳能热水器,它能显著 提高太阳能热水器的有效吸热面积,在相同安装结构面积条件下可使太阳能热水器的有效 吸热面积提高40%以上,吸收的太阳能更多,吸收太阳能加热的热水能及时地内循环到保 温水桶内存储;通过内循环加热散热损失少,生产的热水温度更高,无需外部能源。
[0004] 为达到上述目的,本发明是通过以下的技术方案来实现的。
[0005] 一种内循环集热平板太阳能热水器,包括吸热水箱、连接管、导流管、保温水桶;所 述吸热水箱包括扁平水槽、吸热板,吸热板盖在扁平水槽上端形成一个密闭的水箱箱体;扁 平水槽侧面靠近吸热板处开有连接孔;所述连接管的一端连接扁平水槽上侧面的连接孔, 另一端连接并深入保温水桶l〇cm左右;所述导流管的一端连接扁平水槽底面,另一端连接 保温水桶的底部。太阳光照射到吸热板并转换为热能,吸热板将热能传递给水并把吸热水 箱中的水加热,由于扁平水槽容积小,水被加热升温快,热水在浮力作用下上升经过连接管 将热水导入保温水桶中上层,由于吸热水箱热水上浮在吸热水箱底部产生压力差而形成虹 吸现象,使保温水桶底层的低温水经导流管流入吸热水箱底层,形成热水、冷水的循环流 动,即吸热水箱内加热的热水不间断地上升流入保温水桶,保温水桶底层温度较低的水向 下流回吸热水箱底部再加热上升,这样的冷热水循环流动并加热,使保温水桶内的水温度 逐渐升高并储存,同时由于水桶底层温度较低的水流入吸热水箱底部,吸热水箱处于较低 的温度状态下工作也减小了吸热板的向外散热。
[0006]进一步地所述吸热板为厚度为0.5〜2. 〇mm铝合金板或不锈钢板或者厚度为3.0〜 4 • 5ram玻璃板中的一种,在吸热板的外表面涂覆吸热涂层。所述吸热板四周加装铝合金槽边 框,铝合金方槽边框上方覆盖透光板,将吸热板、铝合金槽边框、透光玻璃板胶合成一个密 闭的中空吸热板,透光板距吸热涂层0.5〜2.Ocm。所述中空吸热板,在胶合密闭前抽真空或 在铝合金槽内灌装干燥剂。外层透光板与吸热涂层构成中空隔热保温层,具有隔热保温和 保洁功能,若在胶合密闭前抽真空,则形成真空隔热,效果更优,若铝合金槽内灌装干燥剂, 不抽真空,则形成干燥空气层作为隔热层,隔热效果虽不如真空隔热,但散热在可控范围 内。
[0007]进一步地所述扁平水槽底侧及四周设有保温层,保温层外表用塑料、铝合金或不 锈钢制作承重外壳。所述保温层采用整体发泡材料,保温层厚20〜50mra。
[000S]进一步地所述扁平水槽上侧面开有2-4个连接孔。
[0009]进一步地所述导流管内置于连接管内,导流管的一端沿连接管进入吸热水箱后向 下延伸至吸热水箱底部,导流管的另一端沿连接管进入保温水桶后折弯向下延伸至保温水 桶底部。所述导流管为塑料管或者玻璃管。
[0010]进一步地所述透光板外侧装有能折叠缩放的保温盖,保温盖的一边为固定端,固 定在透光板的一侧边缘,与固定端相对的一边为移动端;在吸热水箱外侧装有太阳能电池 板,太阳能电池板下方安装蓄电池、电动机,电动机为保温盖提供动力,使保温盖进行伸展 覆盖或折叠收缩动作,保温盖完全伸展后将透光板完全覆盖,保温盖完全折叠收缩后将透 光板完全露出。日间有阳光照射时,太阳能电池板为蓄电池充电,电动机带动保温盖折叠收 缩,露出透光板,热水器吸收阳光工作,夜间无光或微光时,蓄电池放电,电动机带动保温盖 伸展,将透光板完全覆盖,此时吸热水箱的各面均被保温层覆盖,确保热水器在夜间的保温 效果。
[0011]进一步地所述保温盖为常闭模式:在无光或微光环境下,保温盖不需电动机提供 动力即将透光板覆盖。在保温盖的折叠处安装有弹性部件,在无外力的作用下,保持保温盖 呈平面状;当天亮后,阳光照射太阳能电池板,产生电力驱动电动机工作,电动机带动保温 盖折叠收缩,露出透光板,热水器吸收阳光工作,夜间无关或微光时,太阳能电池板不发电, 电动机不做工,保温盖在弹性部件的作用下恢复为平面状,覆盖透光板保温。
[0012]进一步地所述透光板上设有若干压力传感器,压力传感器与电动机连接。当日间 发生冰雹灾害时,冰雹落在透光板上,触动压力传感器,压力传感器将信号传递至电动机, 电动机带动保温盖伸展,将透光板完全覆盖,保护透光板及下面的各部件不被冰雹损坏。 [0013]进一步地所述保温盖移动端装有一排刷毛。平板太阳能热水器设置在屋顶,人员 很少去维护,天长日久,透光板表面落满灰尘,使热水器吸收阳光效果下降,在保温盖移动 端装有一排刷毛,每当保温盖移动一次就对透光板进行一次清理,避免灰尘对热水器的影 响。
[0014]有益效果:与现有技术相比,本发明的优点在于: 1)有效吸热面积提高40 %以上,吸收的太阳能更多; 2) 太阳能转换为水中热能的速度更快并能及时储存于保温水桶,密闭保温性能更好; 3) 结构简单易于制造,生产成本更低,有利于普及推广; 4)在透光板外加装可伸缩保温板,增加热水器夜间保温效果,还可起到防雹,清洁的作 用。
附图说明
[0015]图1为本发明的结构示意图; 图2为本发明中连接管内置导流管结构示意图; 图3为本发明保温盖收缩时的结构示意图; 图4为本发明保温盖伸展时的结构示意图; 1.透光板2.吸热板3.铝合金槽边框4.扁平水槽5.保温材料 6•箱体外壳,7•连接管,8•导流管,9.小孔,10.太阳能电池板,11•电动机,12•蓄电 池,13.保温盖,14.毛刷,15.压力传感器。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0017] 实施例1: 如图1所示,本发明所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,包括高透光率玻璃板1, 涂有吸热层的铝合金板2和装有干燥剂的铝合金边框3。三者胶合成密闭的中空吸热板。以 中空吸热板为盖板与水箱4胶合密闭安装构成平板太阳能吸热器。然后再在平板太阳能吸 热器与箱体外壳6之间填充发泡形保温材料5。扁平水槽上侧面靠近吸热板处开有2个连接 孔。
[0018] 所述扁平水槽为矩形,材料选用塑料,尺寸为1 OOOmra X 1500mm X 30mra,保温采用整 体发泡保温,扁平水箱保温层厚20mm,保温层外表用塑料做承重外壳。
[0019] 所述吸热板是0.5mm铝合金板,吸热板覆盖于扁平水槽构成一个密闭的水箱箱体, 在吸热板的外表面涂覆吸热涂层。
[0020] 所述吸热板上方加装铝合金方槽边框,槽内灌装干燥剂,槽内侧有小孔,铝合金方 槽边框上方覆盖高透光率玻璃板,将吸热板、铝合方槽边框、高透光率玻璃板胶合成一个密 闭的中空吸热板,高透光率玻璃板尺寸和箱体外壳相同,厚度为4. Ommmm,距吸热涂层 0.5cm〇
[0021] 连接管内置导流管的的制作:每根连接管7分别和吸热水箱的连接孔、保温桶上部 连接,用橡胶圈密封或焊接。导流管内置于连接管内,导流管的一端沿连接管进入吸热水箱 后向下延伸至吸热水箱底部,导流管的另一端沿连接管进入保温水桶后折弯向下延伸至保 温水桶底部。
[0022] 实施例2: 与实施例1基本相同,所不同的是吸热板用2.0mm不锈钢板涂吸热层,扁平水槽为矩形, 材料选用铝合金,尺寸为1500mm X 2000mm X 50mm,保温层厚50mm,保温层外表用铝合金做承 重外壳;吸热板、铝合方槽边框、高透光率塑料板胶合成一个密闭的中空吸热板,高透光率 玻璃板尺寸和箱体外壳相同,厚度为5.0_m,距吸热涂层2• 0cm;扁平水槽上侧面靠近吸热 板处开有4个连接孔。在透光板外侧装有能折叠缩放的保温盖,保温盖的一边为固定端,固 定在透光板的一侧边缘,与固定端相对的一边为移动端;在吸热水箱外侧装有太阳能电池 板,太阳能电池板下方安装蓄电池、电动机,电动机为保温盖提供动力,使保温盖进行伸展 覆盖或折叠收缩动作,保温盖完全伸展后将透光板完全覆盖,保温盖完全折叠收缩后将透 光板完全露出。
[0023]实施例3: 与实施例2基本相同,所不同的是吸热板用4.5mm玻璃板涂吸热层,扁平水槽为矩形,材 料选用不锈钢,尺寸为120〇111111\180〇111111\4〇111111,保温层厚4〇111111,保温层外表用不锈钢做承重 外壳;吸热板、铝合方槽边框、高透光率玻璃板胶合成一个密闭的中空吸热板,胶合前抽正 空,高透光率玻璃板尺寸和箱体外壳相同,厚度为4.5mm,距吸热涂层2 • 0cm;扁平水槽上侧 面靠近吸热板处开有4个连接孔。连接管的一端连接扁平水槽侧面的连接孔,另一端连接并 深入保温水桶10cm左右;导流管的一端连接扁平水槽底面,另一端连接保温水桶的底部。保 温盖为常闭模式:在保温盖的折叠处安装有弹性部件,在无外力的作用下,保持保温盖呈平 面状,在无光或微光环境下,保温盖不需电动机提供动力即将透光板覆盖。
[0024] 实施例4: 与实施例3基本相同,所不同的是吸热板用3.0mm玻璃板涂吸热层,扁平水槽为矩形,材 料选用不锈钢,尺寸为1300_ X 1500mmX 50mm,保温层厚30mm,保温层外表用不锈钢做承重 外壳;吸热板、铝合方槽边框、高透光率塑料板胶合成一个密闭的中空吸热板,高透光率玻 璃板尺寸和箱体外壳相同,厚度为5.0m_,距吸热涂层1 • 〇cm;扁平水槽上侧面靠近吸热板 处开有4个连接孔。在透光板上设有若干压力传感器,压力传感器与电动机连接;在保温盖 移动端装有一排刷毛。
[0025] 本发明按照上述实施例进行了说明,应当理解,上述实施例不以任何形式限定本 发明,凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,包括吸热水箱、连接管、导流管、保 温水桶;所述吸热水箱包括扁平水槽、吸热板,吸热板盖在扁平水槽上端形成一个密闭的水 箱箱体;扁平水槽侧面靠近吸热板处开有连接孔;所述连接管的一端连接扁平水槽上侧面 的连接孔,另一端连接并深入保温水桶l〇cm左右;所述导流管的一端连接扁平水槽底面,另 一端连接保温水桶的底部;所述扁平水槽外侧设有保温层,保温层外表用塑料、招合金或不 锈钢制作箱体外壳。
2. 根据权利要求1所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述吸热板 为厚度为〇. 5〜2.0mm铝合金板或不锈钢板或者厚度为3.0〜4 • 5mm玻璃板中的一种,在吸热 板的外表面涂覆吸热涂层。
3. 根据权利要求2所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述吸热板 四周加装铝合金槽边框,铝合金方槽边框上方覆盖透光板,将吸热板、错合金槽边框、透光 板胶合成一个密闭的中空吸热板,透光板距吸热涂层〇. 5〜2. 〇cm。
4. 根据权利要求3所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述中空吸 热板,在胶合密闭前抽真空或在铝合金槽内灌装干燥剂。
5. 根据权利要求1所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述扁平水 槽侧面靠近吸热板处开有2-4个连接孔。
6. 根据权利要求1所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述导流管 内置于连接管内,导流管的一端沿连接管进入吸热水箱后向下延伸至吸热水箱底部,导流 管的另一端沿连接管进入保温水桶后折弯向下延伸至保温水桶底部。
7. 根据权利要求1所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述透光板 外侧装有能折叠缩放的保温盖,保温盖的一边为固定端,固定在透光板的一侧边缘,与固定 端相对的一边为移动端;在吸热水箱外侧装有太阳能电池板,太阳能电池板下方安装蓄电 池、电动机,电动机为保温盖提供动力,使保温盖进行伸展覆盖或折叠收缩动作,保温盖完 全伸展后将透光板完全覆盖,保温盖完全折叠收缩后将透光板完全露出。
8. 根据权利要求7所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述保温盖 为常闭模式:在保温盖的折叠处安装有弹性部件,在无外力的作用下,保持保温盖呈平面 状,在无光或微光环境下,保温盖不需电动机提供动力即将透光板覆盖。
9. 根据权利要求7所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述透光板 上设有若干压力传感器,压力传感器与电动机连接。
10. 根据权利要求7所述的一种内循环集热平板太阳能热水器,其特征在于,所述保温 盖移动端装有一排刷毛。
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