CN108106017A - 一种高效的太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的太阳能热水器，其包括余热换热器、太阳能集热器、冷水箱、热水箱、支架以及热利用装置，其特征在于，所述太阳能集热器设置在所述支架上，所述热水箱设置在所述支架上端，所述冷水箱设置在下端，所述太阳能集热器连接所述冷水箱和所述热水箱，所述热水箱的热水出口通过保温管道连接所述热利用装置；所述余热换热器为圆形，其包括上盖、换热芯体以及下盖，上述上盖和所述下盖对接并在中间形成换热腔体。

Description

一种高效的太阳能热水器

技术领域

本发明涉及太阳能领域，具体涉及一种高效的太阳能热水器。

背景技术

由于油价不稳定和气候变化协议的限制等，新的可再生能源的重要性变大。可再生能源包括太阳热、太阳光、生物质能、风力、小水电、地热、海洋能和废弃物能源等，而新能源包括燃料电池、液化煤炭、气化煤炭和氢能。问题是，从新的可再生能源、特别是太阳光发电的成本未达到等于利用化石燃料的传统火力发电的成本的电网平价。但是，随着技术的发展进步，从新的可再生能源中的太阳热发电的太阳热发电在发电成本上持续降低，而在发电效率正在逐渐提高。

而在家庭中，洗浴、洗菜或是刷碗的热水所带有的热量则都通过下水道排走，其携带的能量不能够得到全面充分的利用，造成能量大量浪费，现有技术中有许多进行洗浴废水余热回收的装置，但是单纯的余热利用不足以将冷水加热到所需要的温度，且其换热效率普遍较低，不能够将热量全面重复利用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决热利用换热效率低，且不能够将冷水加热到所需要温度的技术问题，提供一种高效的太阳能热水器，其能够通过多种介质的加热，进而完成对水的充分加热过程，且充分利用余热，提高热量利用率，节约能源。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种高效的太阳能热水器，其包括余热换热器、太阳能集热器、冷水箱、热水箱、支架以及热利用装置，其特征在于，所述太阳能集热器设置在所述支架上，所述热水箱设置在所述支架上端，所述冷水箱设置在下端，所述太阳能集热器连接所述冷水箱和所述热水箱，所述热水箱的热水出口通过保温管道连接所述热利用装置；

所述余热换热器为圆形，其包括上盖、换热芯体以及下盖，上述上盖和所述下盖对接并在中间形成换热腔体，所述换热芯体放置在所述换热腔体内，所述换热芯体由换热管体盘绕呈盘管状，所述换热管体包括换热管一和换热管二，所述换热管一和换热管二呈螺旋状紧密缠绕在一起，所述换热管一与所述换热管二接触的部分采用高强度导热黏胶粘结在一起，且所述换热管一与所述换热管二接触的壁上设置有多个导热棒，导热棒的两端分别插入所述换热管一内和所述换热管二内，且导热棒为单向导热棒，将热量由换热管二导向所述换热管一内；所述换热管一内流通的介质是水，所述换热管一的水入口位于盘管状换热管体的盘管中心，所述换热管一的水入口通过管道连接自来水管，所述换热管一的水出口位于盘管状换热管体的盘管外边缘，所述换热管一的水出口通过泵通入所述热水箱中；所述换热管二内流通的介质是空气，所述换热管二的空气入口位于盘管状换热管体的盘管外边缘，所述换热管二的空气入口通过管道连接吹风机，吹风机将环境空气吹入所述换热管二内，所述换热管二的空气出口位于盘管中心，换热管一内的水流动方向与换热管二内的空气流动方向呈逆向相反流动；

所述太阳能集热器包括多根平行排列的太阳能集热管，每根所述太阳能集热管为板管状，其由高强度的透明玻璃制作，每一根所述太阳能集热管内被制作出两根微通道，其包括位于位于左边的微通道一和位于右边的微通道二，其中微通道一内流通的是介质水，旁边的微通道二内流通的是介质空气，所述微通道一的上端插入所述热水箱中，所述微通道一的下端连接所述冷水箱，所述微通道二的空气入口位于下端，所述微通道二的空气入口通过管道连接所述换热管二的空气出口，所述微通道二的空气出口位于上端，所述微通道二的空气出口通过金属软管连接位于所述热水箱中的空气盘管；在所述微通道一和微通道二的间壁上等间距设置有多根小热管，所述小热管的蒸发段插入所述微通道二中，所述小热管的冷凝段插入所述微通道一中；

所述上盖上设置有洗浴水入口，所述洗浴水入口位于所述上盖的中心，所述下盖上设置有洗浴水出口，所述洗浴水出口设置在所述下盖的外缘，所述洗浴水出口通过管道连接下水道，所述换热腔体内充满洗浴水；

所述空气盘管为盘管状，其上均匀设置有多个空气孔，且空气盘管的下端出口设置在热水箱的底部。

优选的，所述上盖和所述下盖密封对接，所述上盖的内壁设置有螺槽，所述下盖的外壁设置有与所述螺槽对应的螺纹，所述上盖和所述下盖通过所述螺纹和螺槽对接。

优选的，所述下盖的内部设置有多个卡环，多个所述卡环排列成圆环状，每一个卡环上部开口，所述换热管体卡在所述卡环内。

优选的，所述换热管一和所述换热管二采用铜或铝制成。

优选的，所述热利用装置为花洒或是水龙头。

有益效果在于：

（1）所述太阳能集热管包括两根微通道，其内分别流通介质水和介质空气，可以同时完成对水和空气的加热，实现多介质的同时加热；

（2）设置余热利用装置，能够对洗浴、洗菜或是刷碗的废热水进行余热利用，将其热量传递给冷水，充分节约能源，提高能源利用率；

（3）所述余热换热器内包括换热管一和换热管二，换热腔体内内充满洗浴废水，则洗浴废水将热量通过换热管一的管壁传递给其内的冷水，加热冷水，同时，换热管内的冷空气在所述余热换热器中吸收热量，对冷空气进行余热，预热后的空气通过换热管一和二之间的导热棒加热换热管一内的水，之后将冷空气通入微通道二中进一步吸收热量，提高其温度，温度升高后的空气直接通入所述热水箱中，将热量传递给热水，充分利用热量，节约能源；

（4）吸热后的空气通过空气盘管与热水箱中的热水直接接触换热，将热量传递给热水，对冷水进行进一步加热，提高能源利用率。

（5）所述下盖的内部设置有多个卡环，多个卡环对所述换热管体进行卡接固定，将其定位于所述下盖内部，提高其稳定性；同时，设置多个卡环卡住所述换热管体，也提高了所述余热利用装置整体的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的太阳能热水器的结构示意图；

图2是本发明的任一太阳能集热管的截面示意图；

图3是本发明的余热换热器的结构示意图；

图4是本发明的换热管体的结构示意图；

图5是本发明的空气盘管的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图5所示，本发明提供的一种高效的太阳能热水器，其包括余热换热器1、太阳能集热器2、冷水箱3、热水箱4、支架5以及热利用装置6，其特征在于，所述太阳能集热器2设置在所述支架5上，所述热水箱4设置在所述支架5上端，所述冷水箱3设置在下端，所述太阳能集热器2连接所述冷水箱3和所述热水箱4，所述热水箱4的热水出口通过保温管道连接所述热利用装置6；

所述余热换热器1为圆形，其包括上盖7、换热芯体8以及下盖9，上述上盖7和所述下盖9对接并在中间形成换热腔体，所述换热芯体8放置在所述换热腔体内，所述换热芯体8由换热管体10盘绕呈盘管状，所述换热管体10包括换热管一11和换热管二12，所述换热管一11和换热管二12呈螺旋状紧密缠绕在一起，所述换热管一11与所述换热管二12接触的部分采用高强度导热黏胶粘结在一起，且所述换热管一11与所述换热管二12接触的壁上设置有多个导热棒13，导热棒13的两端分别插入所述换热管一11内和所述换热管二12内，且导热棒13为单向导热棒，将热量由换热管二12导向所述换热管一11内；所述换热管一11内流通的介质是水，所述换热管一11的水入口位于盘管状换热管体10的盘管中心，所述换热管一11的水入口通过管道连接自来水管，所述换热管一11的水出口位于盘管状换热管体10的盘管外边缘，所述换热管一11的水出口通过泵通入所述热水箱3中；所述换热管二12内流通的介质是空气，所述换热管二12的空气入口位于盘管状换热管体10的盘管外边缘，所述换热管二12的空气入口通过管道连接吹风机21，吹风机21将环境空气吹入所述换热管二12内，所述换热管二12的空气出口位于盘管中心，换热管一11内的水流动方向与换热管二12内的空气流动方向呈逆向相反流动；

所述太阳能集热器2包括多根平行排列的太阳能集热管14，每根所述太阳能集热管14为板管状，其由高强度的透明玻璃制作，每一根所述太阳能集热管14内被制作出两根微通道，其包括位于位于左边的微通道一15和位于右边的微通道二16，其中微通道一15内流通的是介质水，旁边的微通道二16内流通的是介质空气，所述微通道一15的上端插入所述热水箱4中，所述微通道一15的下端连接所述冷水箱3，所述微通道二16的空气入口位于下端，所述微通道二16的空气入口通过管道连接所述换热管二12的空气出口，所述微通道二16的空气出口位于上端，所述微通道二12的空气出口通过金属软管连接位于所述热水箱4中的空气盘管17；在所述微通道一15和微通道二16的间壁上等间距设置有多根小热管18，所述小热管18的蒸发段插入所述微通道二16中，所述小热管18的冷凝段插入所述微通道一15中；

所述上盖7上设置有洗浴水入口19，所述洗浴水入口19位于所述上盖的中心，所述下盖9上设置有洗浴水出口20，所述洗浴水出口20设置在所述下盖9的外缘，所述洗浴水出口20通过管道连接下水道，所述换热腔体内充满洗浴水；

所述空气盘管17为盘管状，其上均匀设置有多个空气孔22，且空气盘管17的下端出口设置在热水箱4的底部。

优选的，所述上盖7和所述下盖9密封对接，所述上盖7的内壁设置有螺槽，所述下盖9的外壁设置有与所述螺槽对应的螺纹，所述上盖7和所述下盖9通过所述螺纹和螺槽对接。

优选的，所述下盖9的内部设置有多个卡环，多个所述卡环排列成圆环状，每一个卡环上部开口，所述换热管体卡在所述卡环内。

优选的，所述换热管一11和所述换热管二12采用铜或铝制成。

优选的，所述热利用装置6为花洒或是水龙头。

工作过程如下：

当用户使用热水后，洗浴废水流入所述余热换热器中，所述冷空气从所述吹风机吹入所述换热管二内，在换热管二内吸收洗浴废水的热量，将空气预热，逐渐升温变为热空气，同时，换热管二内的空气的热量通过单向导热棒传递给换热管一内的水介质，所述热空气通过管道连接所述微通道二的空气入口，在所述微通道二内继续吸热升温，并最终通入位于所述热水箱中的空气盘管内，在热水箱中通过空气孔与热水直接接触换热，将热量传递给热水，对热水进行进一步加热，之后空气通过热水箱上的排气孔排出去；冷水从所述冷水箱中流入所述微通道一内，在所述细通道一内流动的过程中吸收太阳能热量，并逐渐升温变为热水，并最终流入所述热水箱中保存，并连接到所述热利用装置并供人利用；

此外，洗浴后的洗浴废水通过所述上盖上的洗浴水入口进入所述余热利用装置的换热腔体内，并充满所述换热腔体，将浸泡在所述换热腔体内的换热管一内的冷水以及换热管二内的空气加热，并最终将热量全部传递给所述冷水，之后吸收过余热的冷水通过管道排入所述热水箱中储存。

有益效果在于：

（1）所述太阳能集热管包括两根微通道，其内分别流通介质水和介质空气，可以同时完成对水和空气的加热，实现多介质的同时加热；

（2）设置余热利用装置，能够对洗浴、洗菜或是刷碗的废热水进行余热利用，将其热量传递给冷水，充分节约能源，提高能源利用率；

（3）所述余热换热器内包括换热管一和换热管二，换热腔体内内充满洗浴废水，则洗浴废水将热量通过换热管一的管壁传递给其内的冷水，加热冷水，同时，换热管内的冷空气在所述余热换热器中吸收热量，对冷空气进行余热，预热后的空气通过换热管一和二之间的导热棒加热换热管一内的水，之后将冷空气通入微通道二中进一步吸收热量，提高其温度，温度升高后的空气直接通入所述热水箱中，将热量传递给热水，充分利用热量，节约能源；

（4）吸热后的空气通过空气盘管与热水箱中的热水直接接触换热，将热量传递给热水，对冷水进行进一步加热，提高能源利用率。

（5）所述下盖的内部设置有多个卡环，多个卡环对所述换热管体进行卡接固定，将其定位于所述下盖内部，提高其稳定性；同时，设置多个卡环卡住所述换热管体，也提高了所述余热利用装置整体的强度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高效的太阳能热水器，其包括余热换热器、太阳能集热器、冷水箱、热水箱、支架以及热利用装置，其特征在于，所述太阳能集热器设置在所述支架上，所述热水箱设置在所述支架上端，所述冷水箱设置在下端，所述太阳能集热器连接所述冷水箱和所述热水箱，所述热水箱的热水出口通过保温管道连接所述热利用装置；

所述余热换热器为圆形，其包括上盖、换热芯体以及下盖，上述上盖和所述下盖对接并在中间形成换热腔体，所述换热芯体放置在所述换热腔体内，所述换热芯体由换热管体盘绕呈盘管状，所述换热管体包括换热管一和换热管二，所述换热管一和换热管二呈螺旋状紧密缠绕在一起，所述换热管一与所述换热管二接触的部分采用高强度导热黏胶粘结在一起，且所述换热管一与所述换热管二接触的壁上设置有多个导热棒，导热棒的两端分别插入所述换热管一内和所述换热管二内，且导热棒为单向导热棒，将热量由换热管二导向所述换热管一内；所述换热管一内流通的介质是水，所述换热管一的水入口位于盘管状换热管体的盘管中心，所述换热管一的水入口通过管道连接自来水管，所述换热管一的水出口位于盘管状换热管体的盘管外边缘，所述换热管一的水出口通过泵通入所述热水箱中；所述换热管二内流通的介质是空气，所述换热管二的空气入口位于盘管状换热管体的盘管外边缘，所述换热管二的空气入口通过管道连接吹风机，吹风机将环境空气吹入所述换热管二内，所述换热管二的空气出口位于盘管中心，换热管一内的水流动方向与换热管二内的空气流动方向呈逆向相反流动；

所述太阳能集热器包括多根平行排列的太阳能集热管，每根所述太阳能集热管为板管状，其由高强度的透明玻璃制作，每一根所述太阳能集热管内被制作出两根微通道，其包括位于位于左边的微通道一和位于右边的微通道二，其中微通道一内流通的是介质水，旁边的微通道二内流通的是介质空气，所述微通道一的上端插入所述热水箱中，所述微通道一的下端连接所述冷水箱，所述微通道二的空气入口位于下端，所述微通道二的空气入口通过管道连接所述换热管二的空气出口，所述微通道二的空气出口位于上端，所述微通道二的空气出口通过金属软管连接位于所述热水箱中的空气盘管；在所述微通道一和微通道二的间壁上等间距设置有多根小热管，所述小热管的蒸发段插入所述微通道二中，所述小热管的冷凝段插入所述微通道一中；

所述上盖上设置有洗浴水入口，所述洗浴水入口位于所述上盖的中心，所述下盖上设置有洗浴水出口，所述洗浴水出口设置在所述下盖的外缘，所述洗浴水出口通过管道连接下水道，所述换热腔体内充满洗浴水；

所述空气盘管为盘管状，其上均匀设置有多个空气孔，且空气盘管的下端出口设置在热水箱的底部。

2.根据权利要求1所述的高效的太阳能热水器，所述上盖和所述下盖密封对接，所述上盖的内壁设置有螺槽，所述下盖的外壁设置有与所述螺槽对应的螺纹，所述上盖和所述下盖通过所述螺纹和螺槽对接。

3.根据权利要求1所述的高热量利用率的太阳能热水器，所述下盖的内部设置有多个卡环，多个所述卡环排列成圆环状，每一个卡环上部开口，所述换热管体卡在所述卡环内。

4.根据权利要求1所述的高效的太阳能热水器，所述换热管一和所述换热管二采用铜或铝制成。

5.根据权利要求1所述的高效的太阳能热水器，所述热利用装置为花洒或是水龙头。