CN108286823A - 一种分配均匀太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分配均匀太阳能热水器，其包括太阳能集热器、热水箱、冷水箱以及支架，其特征在于，所述太阳能集热器连接所述热水箱以及冷水箱，所述冷水箱放置在所述支架的上端，所述热水箱设置在所述支架的下端；所述太阳能集热器包括分流管、多根异形太阳能集热管以及集流管，多根异形太阳能集热管分别连接分流管和集流管。

Description

一种分配均匀太阳能热水器
技术领域
本发明涉及太阳能领域，具体涉及一种分配均匀太阳能热水器。
背景技术
随着文明的发展，化石燃料的使用急剧增加，这导致了严重的环境污染问题和全球变暖，该问题已成为国际社会的热门话题，但是由于发达国家、发展中国家和欠发达国家之间的与本国利益相关的不同意见而正走向一个不期望的方向。与其相应地，做出了对开发新的可再生能源的各种尝试，以积极地应对全球变暖和环境问题。新的可再生能源是指通过转换传统的化石燃料进行利用或对包括阳光、水、地热、生物有机体等可再生能源而进行利用的能量。其特性是面向可持续能源供给系统的未来能源。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。
把太阳能转换成热能主要依靠集热器。目前太阳能集热器主要有真空管集热器、热管集热器和真空平板集热器三种。
现有的太阳能热水器包括太阳能集热器以及水箱，太阳能集热器采用圆柱形玻璃管，其集热效率低，且从冷水箱进入所述太阳能集热管中的水不能够均匀分配，进而各个太阳能集热管中的水流量不均匀，造成吸热不均匀，影响其整体集热效率。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有太阳能热水器能源利用率低以及流量不均匀的技术问题，提供一种分配均匀太阳能热水器，其采用异形太阳能集热器，极大的提高了能源利用率，且其能够均匀分配流量水，使其在各个太阳能集热管中的流量能够均匀分配，提高了整体集热效率。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种分配均匀太阳能热水器，其包括太阳能集热器、热水箱、冷水箱以及支架，其特征在于，所述太阳能集热器连接所述热水箱以及冷水箱，所述冷水箱放置在所述支架的上端，所述热水箱设置在所述支架的下端；
所述太阳能集热器包括分流管、多根异形太阳能集热管以及集流管，多根异形太阳能集热管分别连接分流管和集流管，每根异形太阳能集热管包括入口管部分、吸热管部分以及出口管部分，多根异形太阳能集热管的入口管部分插接在所述分流管上，且其在分流管上非等间距排列，多根异形太阳能集热管的入口管部分插接穿入所述分流管内，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值沿着所述分流管的轴线方向不相等，每根入口管部分插入所述分流管内的入口端面向的方向与所述水流的方向相反，且入口端为斜切截面形状，多根异形太阳能集热管的出口管部分插接穿入所述集流管内，且其在集流管上非等间距排列，每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值沿着所述集流管的轴向方向不相等，所述分流管通过入水管连接所述冷水箱，所述集流管通过出水管连接所述热水箱，所述入水管连接所述分流管的中心位置，所述出水管连接所述集流管的中心位置；
每根异形太阳能集热管的吸热管部分呈扁管状，其截面为月牙形截面，所述入口管部分截面为圆形截面，所述出口管部分截面也为圆形截面，每根异形太阳能集热管的横截面由入口管部分的圆形截面逐渐过渡为所述吸热管部分的月牙形截面，之后再由所述吸热管部分的月牙形截面逐渐过渡为所述出口管部分的圆形截面；且每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述入口管部分的长度值的4-6倍，每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述出口管部分的长度值的5-7倍；
所述异形太阳能集热管中的位于所述支架的右侧的两根太阳能集热管的吸热管部分的朝向为与正南方向的夹角为30°的偏向西的方向，所述异形太阳能集热管中的位于所述支架的左侧的两根太阳能集热管的吸热管部分的朝向为与正南方向的夹角为30°的偏向东的方向。
优选的，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值关于所述分流管的中心位置对称；每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值从所述分流管的中心位置向分流管的两侧以等差数列逐渐变长或变短。
优选的，每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值关于所述集流管的中心位置对称；每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值从所述集流管的中心位置向集流管的两侧以等差数列逐渐变长或变短。
优选的，每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述入口管部分的长度值的5倍，每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述出口管部分的长度值的6倍。
优选的，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值的最大值不超过所述分流管的半径值。
优选的，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值的最小值大于所述分流管半径值的1/5。
有益效果在于：
(1)将从冷水箱中的水首先泵入分流管内，均匀分配给每根太阳能集热管，提高了流体分配的均匀性，防止出现压力损失；
(2)每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值沿着所述分流管的轴线方向不相等，且其关于中心逐渐变长或逐渐变短，进一步提高了流体分配的均匀性，防止出现压力损失；
(3)每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值沿着所述集流管的轴线方向不相等，且其关于中心逐渐变长或逐渐变短，提高了回收流体的均匀性，防止出现压力损失；
(4)冷水首先进入入口管部分，其横截面为圆形，之后逐渐过渡进入横截面为月牙形的吸热管部分，吸热面积明显增加，提高其集热效率，且其在月牙形横截面内流动速度增加，循环效率提高；
(5)在所述支架的左右两侧的两根太阳能集热管的吸热管部分的朝向分别朝向南偏东30°的方向和南偏西的30°的方向，则可以满足在早上或是傍晚太阳不能直射时的高效吸热，提高其整体的集热效率。
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是本发明的侧面结构示意图；
图2是本发明的正面结构示意图；
图3是本发明的异形太阳能集热管的吸热管部分的截面示意图；
图4是本发明的分流管的剖面示意图；
图5是本发明的集流管的剖面示意图。
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，本发明提供的一种分配均匀太阳能热水器，其包括太阳能集热器1、热水箱2、冷水箱3以及支架4，其特征在于，所述太阳能集热器1连接所述热水箱2以及冷水箱3，所述冷水箱3放置在所述支架4的上端，所述热水箱2设置在所述支架4的下端；
所述太阳能集热器1包括分流管5、多根异形太阳能集热管6以及集流管7，多根异形太阳能集热管6分别连接分流管5和集流管7，每根异形太阳能集热管6包括入口管部分8、吸热管部分9以及出口管部分10，多根异形太阳能集热管6的入口管部分8插接在所述分流管5上，且其在分流管5上非等间距排列(由图2可知)，多根异形太阳能集热管6的入口管部分8插接穿入所述分流管5内，每根入口管部分8插入所述分流管5内且位于所述分流管5内的长度值沿着所述分流管5的轴线方向不相等，每根入口管部分8插入所述分流管5内的入口端面向的方向与所述水流的方向相反，且入口端为斜切截面形状(未示出)，多根异形太阳能集热管6的出口管部分10插接穿入所述集流管7内，且其在集流管7上非等间距排列，每根出口管部分10插入所述集流管7内且位于所述集流管7内的长度值沿着所述集流管7的轴向方向不相等，所述分流管5通过入水管11连接所述冷水箱3，所述集流管7通过出水管12连接所述热水箱2，所述入水管11连接所述分流管5的中心位置，所述出水管12连接所述集流管7的中心位置；
每根异形太阳能集热管6的吸热管部分9呈扁管状，其截面为月牙形截面，所述入口管部分8截面为圆形截面，所述出口管部分10截面也为圆形截面，每根异形太阳能集热管6的横截面由入口管部分8的圆形截面逐渐过渡为所述吸热管部分9的月牙形截面，之后再由所述吸热管部分9的月牙形截面逐渐过渡为所述出口管部分10的圆形截面；且每根异形太阳能集热管6的吸热管部分9的长度值是所述入口管部分8的长度值的4-6倍，每根异形太阳能集热管6的吸热管部分9的长度值是所述出口管部分10的长度值的5-7倍；
所述异形太阳能集热管6中的位于所述支架4的右侧的两根太阳能集热管6的吸热管部分9的朝向为与正南方向的夹角为30°的偏向西的方向，所述异形太阳能集热管6中的位于所述支架4的左侧的两根太阳能集热管6的吸热管部分9的朝向为与正南方向的夹角为30°的偏向东的方向。
优选的，每根入口管部分8插入所述分流管5内且位于所述分流管5内的长度值关于所述分流管5的中心位置对称；每根入口管部分8插入所述分流管5内且位于所述分流管5内的长度值从所述分流管5的中心位置向分流管5的两侧以等差数列逐渐变长(如图4)或变短(未示出)。
优选的，每根出口管部分10插入所述集流管7内且位于所述集流管7内的长度值关于所述集流管7的中心位置对称；每根出口管部分10插入所述集流管7内且位于所述集流管7内的长度值从所述集流管7的中心位置向集流管7的两侧以等差数列逐渐变长(如图5)或变短(未示出)。
优选的，每根异形太阳能集热管6的吸热管部分9的长度值是所述入口管部分8的长度值的5倍，每根异形太阳能集热管6的吸热管部分9的长度值是所述出口管部分10的长度值的6倍。
优选的，每根入口管部分8插入所述分流管5内且位于所述分流管5内的长度值的最大值不超过所述分流管5的半径值。
优选的，每根入口管部分8插入所述分流管5内且位于所述分流管内的长度值的最小值大于所述分流管5半径值的1/5。
本发明的工作过程如下：冷水由冷水箱在重力作用下进入所述入水管中，并进入所述分流管内进行分流，均匀分配到每一根太阳能集热管中，在每一根太阳能集热管中由圆形截面过渡为月牙形截面，受热面积增大，极大的提高了集热效率，之后在过渡为圆形截面，进而最终变为热水进入所述热水箱中保存供用户使用。
(1)将从冷水箱中的水首先泵入分流管内，均匀分配给每根太阳能集热管，提高了流体分配的均匀性，防止出现压力损失；
(2)每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值沿着所述分流管的轴线方向不相等，且其关于中心逐渐变长或逐渐变短，进一步提高了流体分配的均匀性，防止出现压力损失；
(3)每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值沿着所述集流管的轴线方向不相等，且其关于中心逐渐变长或逐渐变短，提高了回收流体的均匀性，防止出现压力损失；
(4)冷水首先进入入口管部分，其横截面为圆形，之后逐渐过渡进入横截面为月牙形的吸热管部分，吸热面积明显增加，提高其集热效率，且其在月牙形横截面内流动速度增加，循环效率提高；
(5)在所述支架的左右两侧的两根太阳能集热管的吸热管部分的朝向分别朝向南偏东30°的方向和南偏西的30°的方向，则可以满足在早上或是傍晚太阳不能直射时的高效吸热，提高其整体的集热效率。
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 (6)

1.一种分配均匀太阳能热水器，其包括太阳能集热器、热水箱、冷水箱以及支架，其特征在于，所述太阳能集热器连接所述热水箱以及冷水箱，所述冷水箱放置在所述支架的上端，所述热水箱设置在所述支架的下端；
所述太阳能集热器包括分流管、多根异形太阳能集热管以及集流管，多根异形太阳能集热管分别连接分流管和集流管，每根异形太阳能集热管包括入口管部分、吸热管部分以及出口管部分，多根异形太阳能集热管的入口管部分插接在所述分流管上，且其在分流管上非等间距排列，多根异形太阳能集热管的入口管部分插接穿入所述分流管内，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值沿着所述分流管的轴线方向不相等，每根入口管部分插入所述分流管内的入口端面向的方向与所述水流的方向相反，且入口端为斜切截面形状，多根异形太阳能集热管的出口管部分插接穿入所述集流管内，且其在集流管上非等间距排列，每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值沿着所述集流管的轴向方向不相等，所述分流管通过入水管连接所述冷水箱，所述集流管通过出水管连接所述热水箱，所述入水管连接所述分流管的中心位置，所述出水管连接所述集流管的中心位置；
每根异形太阳能集热管的吸热管部分呈扁管状，其截面为月牙形截面，所述入口管部分截面为圆形截面，所述出口管部分截面也为圆形截面，每根异形太阳能集热管的横截面由入口管部分的圆形截面逐渐过渡为所述吸热管部分的月牙形截面，之后再由所述吸热管部分的月牙形截面逐渐过渡为所述出口管部分的圆形截面；且每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述入口管部分的长度值的4-6倍，每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述出口管部分的长度值的5-7倍；
所述异形太阳能集热管中的位于所述支架的右侧的两根太阳能集热管的吸热管部分的朝向为与正南方向的夹角为30°的偏向西的方向，所述异形太阳能集热管中的位于所述支架的左侧的两根太阳能集热管的吸热管部分的朝向为与正南方向的夹角为30°的偏向东的方向。
2.根据权利要求1所述的分配均匀太阳能热水器，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流段内的长度值关于所述分流管的中心位置对称；每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值从所述分流管的中心位置向分流管的两侧以等差数列逐渐变长或变短。
3.根据权利要求1所述的分配均匀太阳能热水器，每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流段内的长度值关于所述集流管的中心位置对称；每根出口管部分插入所述集流管内且位于所述集流管内的长度值从所述集流管的中心位置向集流管的两侧以等差数列逐渐变长或变短。
4.根据权利要求1所述的分配均匀太阳能热水器，每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述入口管部分的长度值的5倍，每根异形太阳能集热管的吸热管部分的长度值是所述出口管部分的长度值的6倍。
5.根据权利要求1所述的分配均匀太阳能热水器，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值的最大值不超过所述分流管的半径值。
6.根据权利要求1所述的分配均匀太阳能热水器，每根入口管部分插入所述分流管内且位于所述分流管内的长度值的最小值大于所述分流管半径值的1/5。
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