CN108151337A - 一种自然循环冷热分流的太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自然循环冷热分流的太阳能热水器，其包括保温水箱、太阳能集热器以及支架，所述太阳能集热器设置在所述支架上，其特征在于，所述保温水箱由隔板将其内的空间分为热水箱和冷水箱，所述隔板水平设置，所述热水箱设置在隔板的上部，所述冷水箱设置在所述隔板的下部，且所述隔板设置在固定高度以使得所述热水箱的体积为所述冷水箱体积的两倍，在所述热水箱内设置有树杈形转动架，所述转动架包括一根主轴以及设置在主轴两侧的多支分轴。

Description

一种自然循环冷热分流的太阳能热水器

技术领域

本发明涉及太阳能领域，具体涉及一种自然循环冷热分流的太阳能热水器。

背景技术

据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近年的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年～1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。

而现有的家庭使用的太阳能装置主要是太阳能热水器，太阳能热水器利用太阳能提供生活热水，节约能源，但是现有的太阳能热水的集热效率偏低，生活热水温度并不能很好的满足要求，且加热后的热水存储在保温水箱中，经过长时间不用之后会产生细菌并温度逐渐降低，对人类生活产生不健康影响以及能源浪费，此外，现有的太阳能热水器循环系统需要设置动力装置驱动系统循环的运行，消耗额外的电力资源，无形中提高了太阳能利用的成本，因此，亟需要提供一种自然循环冷热分流的太阳能热水器，以解决上述技术问题，提高太阳能集热效率，且自然循环不需要设置循环泵或者不需要循环泵长时间运行，无形中节省了能源，此外，冷热分流自然循环，能够随时保持保温水箱中的水处于循环状态，避免滋生细菌或是温度降低。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决集热效率低，且容易滋生细菌以及代价高的技术问题，提供一种自然循环冷热分流的太阳能热水器，以解决上述技术问题，提高太阳能集热效率，且自然循环不需要设置循环泵或者不需要循环泵长时间运行，无形中节省了能源，此外，冷热分流自然循环，能够随时保持保温水箱中的水处于循环状态，避免滋生细菌或是温度降低。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种自然循环冷热分流的太阳能热水器，其包括保温水箱、太阳能集热器以及支架，所述太阳能集热器设置在所述支架上，其特征在于，所述保温水箱由隔板将其内的空间分为热水箱和冷水箱，所述隔板水平设置，所述热水箱设置在隔板的上部，所述冷水箱设置在所述隔板的下部，且所述隔板设置在固定高度以使得所述热水箱的体积为所述冷水箱体积的两倍，在所述热水箱内设置有树杈形转动架，所述转动架包括一根主轴以及设置在主轴两侧的多支分轴，所述多支分轴在所述主轴两侧对称设置，所述转动架由位于所述热水箱外侧的电机驱动，能够围绕所述主轴转动，所述转动架的每一支分轴的末端设置有紫光杀菌灯，且所述转动架能够通电发热，对热水箱内的水进行加热并紫光杀菌；

所述太阳能集热器包括多根太阳能集热管，所述太阳能集热管为受光玻璃管，每根所述太阳能集热管均包括下降管部分以及上升管部分，所述下降管部分和所述上升管部分在下端由U型连接部连通，所述下降管部分横截面为圆形，其上端插入所述冷水箱内，并与所述冷水箱密封连接，所述上升管部分为扁管状，其横截面为矩形，其上端插入所述热水箱内，并与所述热水箱密封连接，所述U型连接部的一端连接所述下降管部分的下端，其截面为圆形，所述U型连接部的另一端连接所述上升管部分的下端，其截面为矩形，所述下降管部分和所述上升管部分通过所述U型连接部由圆形截面过渡为矩形截面；所述上升管部分的横截面面积是所述下降管部分的横截面面积的1.5倍，且所述上升管部分位于所述下降管部分的前侧，所述U型连接部的连接所述上升管部分的一端的横截面面积是连接所述下降管部分的一端的横截面面积的1.5倍；

在每一个所述U型连接部的弯折部分设置有一个动力装置，所述动力装置连接电源，在该太阳能热水器刚启动时，所述动力装置通电并启动，其能够在将所述下降管部分的冷水吸入所述U型连接部并将其以高速吹入所述上升管部分；在该太阳能热水器运行3-5min之后，关闭所述动力装置的电源，将动力装置关闭，则冷水在重力作用下流入所述下降管部分，位于所述上升管部分的水吸收太阳能热量后密度变小并自动上升到所述热水箱中，完成自然循环。

优选的，所述多支分轴与所述主轴的夹角为50-60°，且所述多支分轴的倾斜方向相同或是不同。

优选的，所述树杈形转动架由定时装置定时控制电机驱动，每隔30-50min启动一次，

优选的，所述U型连接部采用金属材料制作，所述上升管部分和所述下降管部分与所述U型连接部的两端分别插接。

优选的，所述上升管部分和所述下降管部分的下底端的外壁分别设置有插槽，在所述U型连接部的分别连接所述上升管部分和所述下降管部分的两端的内壁分别设置有与所述插槽相匹配的插肋。

优选的，所述冷水箱还设置有上水管，所述上水管与所述自来水管连接。

优选的，所述动力装置为微型泵。

优选的，所述保温水箱外壁设置有聚氨酯保温层。

有益效果在于：

（1）在所述热水箱中设置有转动架，其能够定时对热水箱中的热水进行转动扰动，防止时间久了热水内的污垢沉积，产生积垢，且通过扰动能够使热水箱中的热水混合均匀，防止先通入的热水放置时间长了温度降低，提高热水箱内的水的温度均匀性；

（2）在转动架的每一支分轴的末端设置有紫光杀菌灯，当所述转动架转动时，紫光杀菌灯能够在其转动的同时随其转动，同时利用紫光杀灭热水箱中的细菌，提高其清洁安全性；

（3）所述转动架能够通电发热，能够定期对热水箱内的水进行加热，利用电加热使热水箱中的热水保持较高的温度水平，防止热量流失，以满足用户随时对热水的需求；

（4）每根所述太阳能集热管均包括下降管部分以及上升管部分，首先冷水在重力作用下载下降管部分中流动，在系统刚开始时，通过所述动力装置驱动所述水在上升管部分逐渐上升并吸热，在系统运行3-5min之后，动力装置关闭，之后在上升管部分水温升高密度降低，自动向上流动流回所述热水箱中，实现无动力自然循环；

（5）所述上升管部分的横截面面积是所述下降管部分的横截面面积的1.5倍，水在上升管部分以更大的吸热面积面向太阳光线，以最大效率进行太阳能的吸热，提高其集热效率；

(6)所述上升管部分和所述下降管部分通过U型连接部连接在一起，通过U型连接部实现其截面由圆形向矩形的转变，提高其流动顺畅性，防止其截面的变化增加流动阻力以及降低集热效率，尽可能的兼顾流动顺畅性以及集热效率两方面的关系；

（7）所述热水箱和所述冷水箱通过隔板分隔，只需要一个保温水箱即可，可以节省安装空间，利于布置安装。

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结构示意图；

图3图2中的沿着A-A的截面示意图；

图4是本发明的保温水箱的结构示意图。

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4所示，本发明提供的一种自然循环冷热分流的太阳能热水器，其包括保温水箱1、太阳能集热器2以及支架3，所述太阳能集热器2设置在所述支架3上，其特征在于，所述保温水箱1由隔板4将其内的空间分为热水箱5和冷水箱6，所述隔板4水平设置，所述热水箱5设置在隔板4的上部，所述冷水箱6设置在所述隔板4的下部，且所述隔板4设置在固定高度以使得所述热水箱5的体积为所述冷水箱6体积的两倍，在所述热水箱5内设置有树杈形转动架7，所述转动架7包括一根主轴8以及设置在主轴8两侧的多支分轴9，所述多支分轴9在所述主轴两侧对称设置，所述转动架7由位于所述热水箱5外侧的电机驱动，能够围绕所述主轴8转动，所述转动架7的每一支分轴9的末端设置有紫光杀菌灯10，且所述转动架7能够通电发热，对热水箱5内的水进行加热并紫光杀菌；

所述太阳能集热器2包括多根太阳能集热管11，所述太阳能集热管11为受光玻璃管，每根所述太阳能集热管11均包括下降管部分12以及上升管部分13，所述下降管部分12和所述上升管部分13在下端由U型连接部14连通，所述下降管部分12横截面为圆形，其上端插入所述冷水箱6内，并与所述冷水箱6密封连接，所述上升管部分13为扁管状，其横截面为矩形，其上端插入所述热水箱内，并与所述热水箱5密封连接，所述U型连接部14的一端连接所述下降管部分12的下端，其截面为圆形，所述U型连接部14的另一端连接所述上升管部分13的下端，其截面为矩形，所述下降管部分12和所述上升管部分13通过所述U型连接部14由圆形截面过渡为矩形截面；所述上升管部分13的横截面面积是所述下降管部分12的横截面面积的1.5倍，且所述上升管部分13位于所述下降管部分12的前侧，所述U型连接部14的连接所述上升管部分13的一端的横截面面积是连接所述下降管部分12的一端的横截面面积的1.5倍；

在每一个所述U型连接部14的弯折部分设置有一个动力装置15，所述动力装置15连接电源，在该太阳能热水器刚启动时，所述动力装置15通电并启动，其能够在将所述下降管部分12的冷水吸入所述U型连接部14并将其以高速吹入所述上升管部分13；在该太阳能热水器运行3-5min之后，关闭所述动力装置的电源，将动力装置15关闭，则冷水在重力作用下流入所述下降管部分12，位于所述上升管部分13的水吸收太阳能热量后密度变小并自动上升到所述热水箱5中，完成自然循环。

优选的，所述多支分轴9与所述主轴8的夹角为50-60°，且所述多支分轴9的倾斜方向相同或是不同，由图4可知，多支分轴9与主轴8的夹角为60°，且前两组分轴9的倾斜方向相同，后两组分轴9的倾斜方向不同，且前两组分轴9与后两组分轴的倾斜方向相反。

优选的，所述树杈形转动架7由定时装置定时控制电机驱动，每隔30-50min启动一次，

优选的，所述U型连接部14采用金属材料制作，所述上升管部分13和所述下降管部分12与所述U型连接部14的两端分别插接。

优选的，所述上升管部分13和所述下降管部分12的下底端的外壁分别设置有插槽（未示出），在所述U型连接部的14分别连接所述上升管部分13和所述下降管部分12的两端的内壁分别设置有与所述插槽相匹配的插肋（未示出）。

优选的，所述冷水箱6还设置有上水管，所述上水管与自来水管连接。

优选的，所述动力装置15为微型泵。

优选的，所述保温水箱1外壁设置有聚氨酯保温层。

工作过程如下：

当系统刚开始运行时，所述冷水由所述冷水箱中流入流入所述下降管部分中，在重力作用下自动向下流动，当流到所述动力装置时，所述动力装置给冷水以动力，使其沿着所述上升管部分逐渐向上流动，在向上流动的过程中逐渐吸热升温，并最终变为热水流入所述热水箱中；当系统运行3-5min之后，关闭所述动力装置，此时，在下降管部分中的冷水在重力作用下自动流动，同时，在所述上升管部分中的水逐渐升温，密度逐渐变低，因此，热水自动向上流动，自动进入所述热水箱中保存，完成自动循环，无需外界动力。

当达到指定温度的热水进入所述热水箱后，在其中保温贮存，并且定时通过转动所述转动架搅动其内的热水，搅动的同时可以对其进行通电，使其变为电加热装置，完成电加热过程，防止热量不均匀或是降低；此外，在转动架的每一支分轴的末端设置有紫光杀菌灯，当所述转动架转动时，紫光杀菌灯能够在其转动的同时随其转动，同时利用紫光杀灭热水箱中的细菌，提高其清洁安全性。

有益效果在于：

（1）在所述热水箱中设置有转动架，其能够定时对热水箱中的热水进行转动扰动，防止时间久了热水内的污垢沉积，产生积垢，且通过扰动能够使热水箱中的热水混合均匀，防止先通入的热水放置时间长了温度降低，提高热水箱内的水的温度均匀性；

（2）在转动架的每一支分轴的末端设置有紫光杀菌灯，当所述转动架转动时，紫光杀菌灯能够在其转动的同时随其转动，同时利用紫光杀灭热水箱中的细菌，提高其清洁安全性；

（3）所述转动架能够通电发热，能够定期对热水箱内的水进行加热，利用电加热使热水箱中的热水保持较高的温度水平，防止热量流失，以满足用户随时对热水的需求；

（4）每根所述太阳能集热管均包括下降管部分以及上升管部分，首先冷水在重力作用下载下降管部分中流动，在系统刚开始时，通过所述动力装置驱动所述水在上升管部分逐渐上升并吸热，在系统运行3-5min之后，动力装置关闭，之后在上升管部分水温升高密度降低，自动向上流动流回所述热水箱中，实现无动力自然循环；

（5）所述上升管部分的横截面面积是所述下降管部分的横截面面积的1.5倍，水在上升管部分以更大的吸热面积面向太阳光线，以最大效率进行太阳能的吸热，提高其集热效率；

(6)所述上升管部分和所述下降管部分通过U型连接部连接在一起，通过U型连接部实现其截面由圆形向矩形的转变，提高其流动顺畅性，防止其截面的变化增加流动阻力以及降低集热效率，尽可能的兼顾流动顺畅性以及集热效率两方面的关系。

（7）所述热水箱和所述冷水箱通过隔板分隔，只需要一个保温水箱即可，可以节省安装空间，利于布置安装。

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 (8)

1.一种自然循环冷热分流的太阳能热水器，其包括保温水箱、太阳能集热器以及支架，所述太阳能集热器设置在所述支架上，其特征在于，所述保温水箱由隔板将其内的空间分为热水箱和冷水箱，所述隔板水平设置，所述热水箱设置在隔板的上部，所述冷水箱设置在所述隔板的下部，且所述隔板设置在固定高度以使得所述热水箱的体积为所述冷水箱体积的两倍，在所述热水箱内设置有树杈形转动架，所述转动架包括一根主轴以及设置在主轴两侧的多支分轴，所述多支分轴在所述主轴两侧对称设置，所述转动架由位于所述热水箱外侧的电机驱动，能够围绕所述主轴转动，所述转动架的每一支分轴的末端设置有紫光杀菌灯，且所述转动架能够通电发热，对热水箱内的水进行加热并紫光杀菌；

所述太阳能集热器包括多根太阳能集热管，所述太阳能集热管为受光玻璃管，每根所述太阳能集热管均包括下降管部分以及上升管部分，所述下降管部分和所述上升管部分在下端由U型连接部连通，所述下降管部分横截面为圆形，其上端插入所述冷水箱内，并与所述冷水箱密封连接，所述上升管部分为扁管状，其横截面为矩形，其上端插入所述热水箱内，并与所述热水箱密封连接，所述U型连接部的一端连接所述下降管部分的下端，其截面为圆形，所述U型连接部的另一端连接所述上升管部分的下端，其截面为矩形，所述下降管部分和所述上升管部分通过所述U型连接部由圆形截面过渡为矩形截面；所述上升管部分的横截面面积是所述下降管部分的横截面面积的1.5倍，且所述上升管部分位于所述下降管部分的前侧，所述U型连接部的连接所述上升管部分的一端的横截面面积是连接所述下降管部分的一端的横截面面积的1.5倍；

在每一个所述U型连接部的弯折部分设置有一个动力装置，所述动力装置连接电源，在该太阳能热水器刚启动时，所述动力装置通电并启动，其能够在将所述下降管部分的冷水吸入所述U型连接部并将其以高速吹入所述上升管部分；在该太阳能热水器运行3-5min之后，关闭所述动力装置的电源，将动力装置关闭，则冷水在重力作用下流入所述下降管部分，位于所述上升管部分的水吸收太阳能热量后密度变小并自动上升到所述热水箱中，完成自然循环。

2.根据权利要求1所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述多支分轴与所述主轴的夹角为50-60°，且所述多支分轴的倾斜方向相同或是不同。

3.根据权利要求1所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述树杈形转动架由定时装置定时控制电机驱动，每隔30-50min启动一次。

4.根据权利要求1所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述U型连接部采用金属材料制作，所述上升管部分和所述下降管部分与所述U型连接部的两端分别插接。

5.根据权利要求4所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述上升管部分和所述下降管部分的下底端的外壁分别设置有插槽，在所述U型连接部的分别连接所述上升管部分和所述下降管部分的两端的内壁分别设置有与所述插槽相匹配的插肋。

6.根据权利要求1所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述冷水箱还设置有上水管，所述上水管与所述自来水管连接。

7.根据权利要求1所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述动力设备为微型泵。

8.根据权利要求1所述的自然循环冷热分流的太阳能热水器，所述保温水桶外壁设置有聚氨酯保温层。