CN109237807A - 常压平板式太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能热水器的技术领域，具体说是一种常压平板式太阳能热水器。包括上水室、下水室以及连接在上水室和下水室之间的循环水室，所述下水室通过截止阀连接汇流水室；在汇流水室与上水室之间设置有吸热管，吸热管的外壁上固定连接有吸热翅片，吸热管的上端插装在上水室的侧壁上并与上水室的内腔连通，吸热管的下端插装在汇流水室的侧壁上并与汇流水室的内腔连通。该常压平板式太阳能热水器兼具承压式和非承压式热水器的优点，容器中不承受自来水的压力，同时又可以利用自来水的压力推动容器中的热水输送到用户水龙头，无需安装在高处的储水箱，其结构合理紧凑，避免金属疲劳带来的弊端，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器的技术领域，具体说是一种常压平板式太阳能热水器。
背景技术
现有太阳能热水器按照承压方式可以分为承压式和非承压式两种。非承压式太阳能热水器的顶端必须带有一个开放的储水箱，与储水箱连通的集热管设置在水箱的下端，集热管中的水接收太阳能吸热以后与储水箱中的水换热，逐渐将储水箱中的水加热，使用时依靠储水箱中热水的重力将其输送到低处的用户水龙头。这种非承压式太阳能热水器容器本身不承受压力、生产制造工艺简单，但是其体积较大，安装时储水箱必须与用户水龙头具有足够的高度差，用户水龙头获得的水压较小，这些限制条件不利于其推广应用。承压式太阳能热水器采用热管吸收热能，热水储存在平板水箱中，用水时利用自来水的压力将热水顶出。这种承压式太阳能热水器不需要安装在高处的储水箱，用户水龙头的水压就是自来水的压力，安装和使用都非常方便，但由于平板水箱需要承受较大的压力，对平板水箱的生产制造工艺要求较高，通常采用金属材料制成，而金属材料的抗疲劳性能较差，水温冷热交替在平板水箱中形成热胀冷缩的周期循环，金属材料的焊缝和连接处很容易因金属疲劳产生裂缝。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理紧凑、使用寿命长、兼具承压式和非承压式优点的常压平板式太阳能热水器，容器中不承受自来水的压力，同时又可以利用自来水的压力推动容器中的热水输送到用户水龙头，无需安装在高处的储水箱。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明所述常压平板式太阳能热水器包括上水室、下水室以及连接在上水室和下水室之间的循环水室，所述下水室通过截止阀连接汇流水室；在汇流水室与上水室之间设置有吸热管，所述吸热管的外壁上固定连接有吸热翅片，吸热管的上端插装在上水室的侧壁上并与上水室的内腔连通，吸热管的下端插装在汇流水室的侧壁上并与汇流水室的内腔连通。
所述汇流水室上设置有连通其内腔的补水输入管，所述上水室上设置有连通其内腔的热水输出管。
所述下水室上设置有连通其内腔的补水输入管，所述上水室上设置有连通其内腔的热水输出管。
所述截止阀是由光敏元件控制其开关的电磁阀。
所述所述截止阀是由时钟控制其开关的电磁阀。
上水室、下水室、循环水室和汇流水室均安装在带有发泡保温材料的外壳的内腔中；上水室、下水室、和汇流水室均为两端封闭的圆柱状水室，相互平行设置且安装位置位于同一平面上；所述循环水室是与上水室和下水室垂直设置的波纹管，多根循环水室的安装位置与上水室和下水室位于同一平面。
所述补水输入管连接在三通调节阀的一个分流输出端上，三通调节阀的输入端连接自来水管，三通调节阀的另一个分流输出端连接输出三通的一个输入端，所述输出三通的另一个输入端通过单向阀连接热水输出管，输出三通的输出端连接用户水龙头。
所述单向阀包括管状结构的阀壳、固定安装在阀壳内腔中的阀膜，所述阀壳采用硬质材料制成，所述阀膜是采用弹性材料制成的碗状结构，阀膜的中心带有裂隙。
由于采了上述结构，该常压平板式太阳能热水器兼具承压式和非承压式热水器的优点，容器中不承受自来水的压力，同时又可以利用自来水的压力推动容器中的热水输送到用户水龙头，无需安装在高处的储水箱，其结构合理紧凑，避免金属疲劳带来的弊端，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2是本发明另一个实施例的结构示意图。
图3是图1的A-A剖视图。
图4是光敏元件控制的电磁阀的电路结构示意图。
图5是单向阀的结构示意图。
图6是单向阀中的阀膜的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述常压平板式太阳能热水器包括上水室1、下水室2以及连接在上水室1和下水室2之间的循环水室3，所述下水室2通过截止阀5连接汇流水室4；由于不承受压力，上述上水室1、下水室2、循环水室3和汇流水室4均采用塑料材质，与金属材质相比具有较好的韧性和保温能力。
上水室1、下水室2、循环水室3和汇流水室4均安装在带有发泡保温材料的外壳10的内腔中，保温材料可以采用发泡剂填充在各水室之间的空隙中，也先将保温棉垫在外壳10的内壁上，然后再将各水室安装在带有保温棉的外壳10中；上水室1、下水室2、和汇流水室4均为两端封闭的圆柱状水室，相互平行设置且安装位置位于同一平面上；所述循环水室3是与上水室1和下水室2垂直设置的波纹管，其具有较好的弹性，当然循环水室3也可以是普通的圆柱水管，其上端与上水室1连通、下端与下水室2连通。多根循环水室3的安装位置与上水室1和下水室2位于同一平面，其结构紧凑，便于实现平板式安装。
在汇流水室4与上水室1之间设置有吸热管6，吸热管6采用导热性能好的金属材质,如铜管、铝管等。所述吸热管6的外壁上固定连接有吸热翅片7，吸热翅片7暴露在阳光照射的地方，为提高吸热能力吸热翅片7的外表面还可以涂覆吸热涂层，如黑铬涂层、黑镍涂层、黑钴涂层以及铝阳极氧化涂层、钢的阳极氧化涂层等等。吸热管6可以是如图1、2所示的直管、也可以采用蛇形管，以便于提高吸热效率。吸热管6的上端插装在上水室1的侧壁上并与上水室1的内腔连通，吸热管6的下端插装在汇流水室4的侧壁上并与汇流水室4的内腔连通。
所述汇流水室4上设置有连通其内腔的补水输入管8，所述上水室1上设置有连通其内腔的热水输出管9。
使用时，热水输出管9一端始终与大气连通，保证个水室和吸热管6内的水压为常压。补水输入管8上设置阀门开关。阀门关闭的时候，加热状态下，截止阀5打开，吸热翅片7吸收太阳能的热量传递到吸热管6，将吸热管6中的水加热，吸热管6中的水受热以后体积膨胀重量变轻，顺着吸热管6上行进入上水室1中，上水室1中的冷水下行依次通过循环水室3、下水室2、汇流水室4，最后回到吸热管6中，形成闭合的水循环回路，水流在这个闭合水循环回路中不断流动，逐渐被吸热管6加热；在夜晚或者阴天的情况下，只要关闭截止阀5转换到保温状态，截断水循环回路即可使水室内的水停止流动，避免通过吸热管6散失热量。
另外，如图2所示，作为本发明的另一个实施例，也可以将补水输入管8设置在下水室2上，此时，所述热水输出管9仍然设置在上水室1上，水循环回路仍然是从吸热管6依次通过循环水室3、下水室2、汇流水室4、最后回到吸热管6。
如图1、2所示，实际使用时，可以将补水输入管8连接在三通调节阀81的一个分流输出端上，三通调节阀81的输入端连接自来水管，三通调节阀81另一个分流输出端连接输出三通82的一个输入端，输出三通82的另一个输入端通过单向阀83连接热水输出管9，输出三通82的输出端连接用户水龙头。所述单向阀83为现有技术，可以允许水流从热水输出管9通过单向阀83流向输出三通82、防止输出三通82中的水逆流进入热水输出管9。该单向阀83也可以采用如图5、图6所示的技术方案，该单向阀83包括管状结构的阀壳831、固定安装在阀壳831内腔中的阀膜832，所述阀壳831采用硬质材料制成，如塑料和金属等，其一端连接热水输出管9、另一端连接输出三通82，所述阀膜832是采用弹性材料制成的碗状结构，如硅胶等，阀膜832的凹面朝向接热水输出管9、凸面朝向输出三通82。阀膜832的中心带有裂隙833，该裂隙833是设置在阀膜832中心的条形切割口，可以是一条，也可以如图6所示是两条呈十字交叉的切割口，也可以是更多交叉的切割口。当阀膜832凹面的压力大于凸面的时候，水流可以顶开阀膜832中心的裂隙833，从凹面流向凸面，也就是从热水输出管9流向输出三通82；反之，当凹面压力不大于凸面压力的时候，阀膜832中心的裂隙833自然闭合，防止水流反向流动；当水室中的温度下降较多，形成负压的时候，阀膜832两面的压差较大，阀膜832在负压作用下产生变形，裂隙833打开，空气可以从阀膜832的凸面进入凹面一侧，达到均衡水室内压力的作用，可以防止负压压扁水室。
如图5所示，所述阀膜832的周边带有环形的折边834，阀壳831的内壁上设置有匹配折边834的环状的凸台835，阀膜832安装在阀壳831内的时候其折边834搭接在凸台835的上面，折边834的另一面采用开口卡环836锁定。
三通调节阀81的结构为现有技术，其具有一个输入端和两个输出端，两个输出端的流量可以调节，可以是分别调节，也可以是同时调节，将输入端的水流分为两路分别从两个输出端输出。打开三通调节阀81的时候，自来水管中的冷水通过三通调节阀81分流为两路，其中一路进入补水输入管8将水室中的热水顶出来，使热水通过热水输出管9输出、经过单向阀83输入到输出三通82；另一路冷水则直接输入到输出三通82，冷、热水在输出三通82中混合以后从其输出端输出适合使用的温水。停止用水的时候则只要关闭三通调节阀81，关断其分流输出端，水室内得不到补充水，热水就不会从热水输出管9流出。在此过程中，无论用户是否用水，输出三通82和热水输出管9始终与大气连通，水室内保持常压，普通塑料即可满足水室的强度要求，不易老化、抗疲劳能力强，使用寿命长。
如图4所示，所述截止阀5是由光敏元件控制其开关的电磁阀，本实施例中采用的光敏元件是光敏电阻R，电路的电源Vcc可以采用交流电经降压、稳压后供电，也可以采用电池供电，或者采用太阳能电池供电。在有光照和无光照的情况下，光敏电阻R的阻值发生变化，通过三极管电路的放大作用引起电磁阀中的控制线圈L两端电压的变化，控制电磁阀的通、断。当然，所述光敏元件也可以采用光敏二极管或者光敏三极管，其具体实现电路均为现有技术，在此不再详述。
作为本发明的又一个实施例，所述截止阀5是由时钟控制其开关的电磁阀，利用钟控电路控制电磁阀定时通、断，同样可以达到白天加热、晚上保温的目的。
当然，所述截止阀5也可以采用手动操控模式，以满足不同用户的需要。
Claims (8)
1.常压平板式太阳能热水器，包括上水室（1）、下水室（2）以及连接在上水室（1）和下水室（2）之间的循环水室（3），其特征在于：所述下水室（2）通过截止阀（5）连接汇流水室（4）；在汇流水室（4）与上水室（1）之间设置有吸热管（6），所述吸热管（6）的外壁上固定连接有吸热翅片（7），吸热管（6）的上端插装在上水室（1）的侧壁上并与上水室（1）的内腔连通，吸热管（6）的下端插装在汇流水室（4）的侧壁上并与汇流水室（4）的内腔连通。
2.根据权利要求1所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于: 所述汇流水室（4）上设置有连通其内腔的补水输入管（8），所述上水室（1）上设置有连通其内腔的热水输出管（9）。
3.根据权利要求1所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于: 所述下水室（2）上设置有连通其内腔的补水输入管（8），所述上水室（1）上设置有连通其内腔的热水输出管（9）。
4.根据权利要求1或2所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于:所述截止阀（5）是由光敏元件控制其开关的电磁阀。
5.根据权利要求1或2所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于:所述所述截止阀（5）是由时钟控制其开关的电磁阀。
6.根据权利要求1或2所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于: 上水室（1）、下水室（2）、循环水室（3）和汇流水室（4）均安装在带有发泡保温材料的外壳（10）的内腔中；上水室（1）、下水室（2）、和汇流水室（4）均为两端封闭的圆柱状水室，相互平行设置且安装位置位于同一平面上；所述循环水室（3）是与上水室（1）和下水室（2）垂直设置的波纹管，多根循环水室（3）的安装位置与上水室（1）和下水室（2）位于同一平面。
7.根据权利要求2或3所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于: 所述补水输入管（8）连接在三通调节阀（81）的一个分流输出端上，三通调节阀（81）的输入端连接自来水管，三通调节阀（81）的另一个分流输出端连接输出三通（82）的一个输入端，所述输出三通（82）的另一个输入端通过单向阀（83）连接热水输出管（9），输出三通（82）的输出端连接用户水龙头。
8.根据权利要求7所述常压平板式太阳能热水器，其特征在于:所述单向阀（83）包括管状结构的阀壳（831）、固定安装在阀壳（831）内腔中的阀膜（832），所述阀壳（831）采用硬质材料制成，所述阀膜（832）是采用弹性材料制成的碗状结构，阀膜（832）的中心带有裂隙（833）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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