CN107477887A - 一种防冻式太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防冻式太阳能热水器，包括水箱和集热板，所述水箱包括外壳和设置在外壳内的内胆，所述集热板包括集热腔和超导热管，所述超导热管包括藏于集热腔内的集热部和伸出集热腔外的换热部，所述换热部穿透过所述外壳插设于所述内胆中，所述超导热管内部设有超导液；本发明中采用了集热板和水箱直接连接的结构方式，直接连成对流循环加热水箱里面的水，由于无管道连接，热量损耗极少，而且无需定期添加防冻液，减少后期维护的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能热水器，特别涉及一种防冻式太阳能热水器。
背景技术
现有的平板太阳能热水器在使用的过程中，用于换热的循环介质在温度较低的时候容易冻结，从而导致热水器不能正常运行。此外，现有的平板太阳能热水器结构复杂，热效率低，出热水的速度慢，存在改进的必要；为了解决以上问题，授权公告号为CN205156388 U 公开了一种防冻型平板太阳能热水器，该平板太阳能热水器在使用的过程中，用于换热的循环介质在温度较低的时候不会冻结，从而保持了热水器的正常运行状态；然而，现有的太阳能热水器仍然存在以下不足：热水器内部的防冻液容易挥发，而且吸热效率不稳定，要定期加注防冻液，防冻的手段繁琐，而且效果不尽人意，另外加注防冻液还需要支付额外的维修保养费用，倘若忘记定期添加防冻液会导致整个系统的换热效果变差，严重的影响了用户的使用体验，影响了厂家的品牌名誉，甚至可能为此承担巨额赔偿或者产品召回等风险；如何克服此技术上的问题，而得以生产出一种适应严寒室外环境的太阳能热水器，诚是业界应再加以积极突破、解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温效果优良，在低温环境下仍能正常工作的防冻式太阳能热水器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防冻式太阳能热水器，包括水箱和集热板，所述水箱包括外壳和设置在外壳内的内胆，所述集热板包括集热腔和超导热管，所述超导热管包括藏于集热腔内的集热部和伸出集热腔外的换热部，所述换热部穿透过所述外壳插设于所述内胆中，所述超导热管内部设有超导液。
作为本发明进一步的方案：所述外壳内还设有镁棒、监测探头和电加热棒，所述镁棒的一端与所述外壳的内壁固定连接，另一端插设于所述内胆中；所述监测探头固定连接所述外壳的内壁，其探测端伸入所述内胆中。
作为本发明进一步的方案：所述集热腔包括边框、底板、保温层和太阳能板，所述底板设于边框的底面，所述保温层填充与所述底板的上表面和所述边框的内侧面，所述铝箔层的上方设有岩棉层，所述集热部设置在所述岩棉层的上方，所述集热部的表面还设有集热翅片。
作为本发明进一步的方案：所述超导热管采用铜合金制作而成。
作为本发明进一步的方案：所述换热部横截面的直径大于集热部的直径。
作为本发明进一步的方案：所述内胆上设有热管接口，所述热管接口处设有密封圈，所述换热部通过热管接口插设与所述内胆中。
作为本发明进一步的方案：还包括支架，所述支架包括平台部和斜坡部，所述水箱设置在所述平台部的上方，所述集热板设置在斜坡部上表面，所述斜坡部的下方设有可调节式地脚。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：当有白天有光照的情况下，光照透过太阳能板进入到边框内部并且在边框内部聚集热量，集热翅片吸收边框内部的热量且将热量传递至超导热管之内，超导热管吸收热量后将超导液从液态变成气态，气态的超导液上升至换热部与水箱内部的水直接换热，集热板和水箱之间不需要通过管道连接，基本不考虑热损，用户无需定期添加防冻液，节省了后期保养维护的成本，另外整个系统的换热效率也大大提高了；集热板内部也无需设置换热管道，边框处也不用设置进水口和出水口，集热板的密封和保温效果更佳。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的集热板的整体结构示意图；
图3是本发明的集热板的截面示意图；
图4是本发明的集热组件的结构示意图；
图5是本发明的水箱内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明：
如图1至图5所示的一种防冻式太阳能热水器，包括水箱1和集热板2，所述水箱1包括外壳11和设置在外壳11内的内胆12，所述集热板2包括集热腔21和超导热管22，所述超导热管22包括藏于集热腔21内的集热部221和伸出集热腔21外的换热部222，所述换热部222穿透过所述外壳22插设于所述内胆12中，所述超导热管22内部设有超导液；利用超导液的启动温度低、凝固点低和高效换热的特点，在集热腔21吸收热量使得超导液由液态变成气态并且上升至换热部，与内胆12中的水进行热交换后液化，重新返回集热部加热气化，形成一个换热的循环系统；由于没有外露的管道，热量传递损耗降低15%；而且超导热管还可抗零下40℃的低温；另外所述水箱1采用密闭式承载水箱，内设高密度聚氨酯发泡的热阻材料，热损为24H小于等于3℃，集热板2和水箱1之间直连，零距离接触，形成了绝热性能的密闭工作形式，热损间接为零。
本实施例中，所述外壳11内还设有镁棒13、监测探头14和电加热棒15，所述镁棒13的一端与所述外壳11的内壁固定连接，另一端插设于所述内胆12中；所述监测探头14固定连接所述外壳11的内壁，其探测端伸入所述内胆12中；本实施例中内胆12的材质为宝钢食品级不锈钢，将镁棒13插设在内胆12中，通过金属镁还原性强的特性，与内胆12之间产生化学反应形成原电池，由于内胆12的水不是纯净的水，总会含有各种各样的杂质并具有一定的腐蚀性，当水温超过40℃时，会形成水垢，但镁比铁具有更强的还原性，更容易成为镁离子（Mg2+），即：因为镁的金属性更活泼，因而镁先被溶解在水中，此时，镁脱离镁棒与氧结合，腐蚀过程结束，镁棒被腐蚀，而内胆完好无缺。
本实施例中，所述集热腔21包括边框211、底板212、保温层213和太阳能板214，所述底板212设于边框211的底面，所述保温层213填充与所述底板212的上表面和所述边框的内侧面，所述保温层213的表面还设有铝箔层215，所述铝箔层215的上方设有岩棉层216，所述集热部221设置在所述岩棉层216的上方，所述集热部221的表面还设有集热翅片23；保温层213通过发泡机直接注射到集热腔21内部的，底板212上方和边框211旁侧的保温层213并不存在接缝，其密封性能和保温性能得以进一步的提升。
本实施例中，所述超导热管22采用铜合金制作而成；铜合金是导热性极佳的金属导体，可加快热量的传到效率。
本实施例中，所述换热部222横截面的直径大于集热部221的直径；超导热管22的内部设置的超导液体在集热板2内部吸收足够的热量后蒸发并且到达超导热管22的换热部，将换热部222的直径做大是为了增加换热面积，使得超导液蒸汽与水箱1内部的换热速度加快。
本实施例中，所述内胆12上设有热管接口121，所述热管接口121处设有密封圈，所述换热部222通过热管接口121插设与所述内胆中；水箱1和集热板2之间的接驳处作密封处理，进一步减少热损，提高热能的利用率。
本实施例中，还包括支架3，所述支架3包括平台部31和斜坡部32，所述水箱1设置在所述平台部31的上方，所述集热板2设置在斜坡部32上表面，所述斜坡部32的下方设有可调节式地脚33；支架3配合可调节式地脚31，可任意调节集热板2与太阳之间的夹角，调节范围在60°-15°之间，可通过调整角度增加集热板2的吸热效率。
工作原理：当有白天有光照的情况下，光照透过太阳能板214进入到边框211内部并且在边框211内部聚集热量，集热翅片23吸收边框211内部的热量且将热量传递至超导热管22之内，超导热管22吸收热量后将超导液从液态变成气态，气态的超导液上升至换热部222与水箱1内部的水直接换热，集热板2和水箱之1间不需要通过管道连接，基本不考虑热损，用户无需定期添加防冻液，节省了后期保养维护的成本，另外整个系统的换热效率也大大提高了；集热板2内部也无需设置换热管道，边框211处也不用设置进水口和出水口，集热板的密封和保温效果更佳；若长期没有日照时，水箱1内部的监测探头14检测到水温过低时，反馈到系统，使电加热棒15开始工作加热水箱1内部的水，防止水箱1内部的水冻结，在温度过低的时候进行能量补偿，使得系统在低温期间也能提供热水。
以上所述并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种防冻式太阳能热水器，包括水箱和集热板，所述水箱包括外壳和设置在外壳内的内胆，其特征在于：所述集热板包括集热腔和超导热管，所述超导热管包括藏于集热腔内的集热部和伸出集热腔外的换热部，所述换热部穿透过所述外壳插设于所述内胆中，所述超导热管内部设有超导液。
2.根据权利要求1所述的一种防冻式太阳能热水器，其特征在于：所述外壳内还设有镁棒、监测探头和电加热棒，所述镁棒的一端与所述外壳的内壁固定连接，另一端插设于所述内胆中；所述监测探头固定连接所述外壳的内壁，其探测端伸入所述内胆中。
3.根据权利要求2所述的一种防冻式太阳能热水器，其特征在于：所述集热腔包括边框、底板、保温层和太阳能板，所述底板设于边框的底面，所述保温层填充与所述底板的上表面和所述边框的内侧面，所述保温层的表面还设有铝箔层，所述铝箔层的上方设有岩棉层，所述集热部设置在所述岩棉层的上方，所述集热部的表面还设有集热翅片。
4.根据权利要求1所述的一种防冻式太阳能热水器，其特征在于：所述超导热管采用铜合金制作而成。
5.根据权利要求1所述的一种防冻式太阳能热水器，其特征在于：所述换热部横截面的直径大于集热部的直径。
6.根据权利要求1所述的一种防冻式太阳能热水器，其特征在于：所述内胆上设有热管接口，所述热管接口处设有密封圈，所述换热部通过热管接口插设与所述内胆中。
7.根据权利要求1所述的一种防冻式太阳能热水器，其特征在于：还包括支架，所述支架包括平台部和斜坡部，所述水箱设置在所述平台部的上方，所述集热板设置在斜坡部上表面，所述斜坡部的下方设有可调节式地脚。
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| CN103912998A (zh) * | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 于茂福 | 太阳能热水器 |
| CN205079482U (zh) * | 2015-09-30 | 2016-03-09 | 山东普惠新能源科技有限公司 | 一种太阳能集热器边框 |
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