CN109838927A - 一种智能防积垢太阳能热水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能防积垢太阳能热水装置，包括用于将光能转换为热能的内置有工作介质的集热板和具有保温性能的储水箱，储水箱内置有用于加热水的换热器，所述集热板和换热器间设置用于工作介质流通加热水的加热管路中设置循环泵，用于迫使工作介质流动，所述加热管路上旁接散热装置；当储水箱的水温达到第一预设值时，如达到65℃时，从集热板流出的温度较高的工作介质流通散热装置散热，并经循环泵回流到集热板内，阻止储水箱中的水温升高，使其保持在第一预设值，有效避免了储水箱及换热器上积结水垢，换热器保持较高的加热效率，且不会因积垢导致储水箱容积变小、出水口堵塞，以及工作介质温度过高导致集热板发生损坏，甚至爆炸。

Description

一种智能防积垢太阳能热水装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器，尤其涉及一种智能防积垢太阳能热水装置，有效避免其在使用过程中产生水垢。

背景技术

太阳能热水器的应用已普及到千家万户，随着使用时间的增长，太阳能热水器的储水箱内壁和换热器上，逐渐形成水垢，水垢越积越多，导致储水箱的容积越来越小、出水口堵塞，阀门损坏，淋浴喷头损坏等。换热器上的水垢使得换热效率低下，易导致集热板内的工作介质的温度过高而损坏集热板，甚至还会引发集热板产生爆炸。因而，亟需开发一种可以避免水垢产生的太阳能热水装置，智能控制水温避免水垢产生。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种智能防积垢太阳能热水装置，智能控制水温，防止水垢生成，确保较高加热效率。

本发明的技术方案如下：

一种智能防积垢太阳能热水装置，包括用于将光能转换为热能的内置有工作介质的集热板和具有保温性能的储水箱，储水箱内置有用于加热水的换热器，所述集热板和换热器间相连通形成的用于工作介质流动加热的加热管路中设置循环泵，用于迫使工作介质在加热管路中流动，其设计要点在于，所述加热管路上旁接有与换热器呈并接状态的散热装置，所述集热板和散热装置间相连通形成用于工作介质流动散热的散热管路，散热管路和加热管路共用循环泵；当储水箱的水温低于第一预设值时，加热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱的水温达到第一预设值时，散热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经散热装置散热，并经循环泵回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高，避免水垢生成。

在应用中，本发明还有如下可选的技术方案。

可选地，所述散热装置至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。

可选地，所述散热管的螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状。

可选地，所述散热装置还包括用于增强对流效果的引流片，所述引流片直立布置，围绕散热管的轴线呈辐射状分布，引流片被所述散热管贯穿，引流片和散热管贴合并固定。

可选地，所述散热装置还包括由侧壁构成的呈倒立圆锥面状的导流屏，导流屏的顶端设置由该顶端向外延伸的与引流片顶端面相配合的外翻边，所述引流片的位于散热管轴线侧的内侧边围成用于容纳导流屏的容纳空间，所述导流屏伸入所述容纳空间和引流片装配，所述外翻边盖合在引流片顶端面。

可选地，所述散热装置的引流片的外侧边设置呈筒状的隔离筒，引流片的外侧边和隔离筒的内侧面相贴合，隔离筒的上端低于引流片的上端部。

可选地，当集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值时，加热管路被操纵流通，循环泵被操纵开启，工作介质流经换热器加热储水箱内的水，直到集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止，第一换热阈值大于第二换热阈值；当集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值且储水箱的水温达到第一预设值时，散热管路被操纵流通，循环泵被操纵开启，工作介质流经散热装置降温，直到集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止。

可选地，所述散热装置的输入口和集热板的输出口连通，散热装置的输出口和循环泵的输入口连通，与换热器间形成所述并接状态；所述太阳能热水装置还包括第一电磁阀、第二电磁阀，所述集热板的输出口、第二电磁阀、散热装置、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成所述散热管路，所述集热板的输出口、第一电磁阀、储水箱的换热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成所述加热管路。

可选地，当储水箱的水温达到第一预设值、且集热板的工作介质的温度达到第二预设值时，散热管路被操纵流通，循环泵被操纵开启，集热板的工作介质流经散热装置散热，并经散热管路回流到集热板内，直到其温度降到第三预设值时止，第二预设值大于第一预设值；优选地，第一预设值为65℃，第三预设值为75℃。

可选地，所述集热板上装配用于检测工作介质温度的第二温度传感器，储水箱上装配用于检测水温的第一温度传感器。

本发明的另一种技术方案如下：

一种适用于分体式太阳能热水器防垢的散热装置，其设计要点在于：所述散热装置至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，散热管的螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状，所述散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

太阳能热水装置包括集热板、储水箱、置于储水箱内的换热器和循环泵，集热板和换热器间通过管道连通形成用于工作介质流通的加热管路，集热板和散热装置间通过管道连通形成用于工作介质流通的散热管路，散热管路和加热管路共用循环泵，散热装置与换热器呈并接状态。当储水箱的水温低于第一预设值时，如低于65℃时，加热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱的水温达到第一预设值时，散热管路被操纵流通，从集热板流出的温度较高的工作介质流通散热装置散热，并经散热管路回流到集热板内，阻止储水箱中的水温升高，使其保持在第一预设值，有效地避免了储水箱及换热器上积结水垢，且不会因水垢积结导致储水箱容积变小、出水口堵塞，换热器保持较高的换热效率，避免工作介质因温度过高而导致集热板发生损坏，甚至爆炸。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1实施方式中的一种太阳能热水装置的结构示意图。

图2实施方式中的散热装置的前剖视示意图。

图3图2中散热装置的俯视示意图。

图4图2中散热装置的对流流场示意图。

图5导流屏的结构示意图。

图6实施方式中的太阳能热水装置的控制原理图。

其中，10-集热板，20-储水箱，21-换热器，30-循环泵，40-散热装置，41-散热管，42-引流片，43-导流屏，431-外翻边，44-隔离筒，50-温度传感器组，51-第1温度传感器，52-第2温度传感器，60-流量传感器，70-电磁阀组，71-第1电磁阀，72-第2电磁阀，60-液位传感器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

作为本发明的一种实施方式，发明人经过多方面的研究，经对实验数据进行分析后，提出一种智能防积垢的太阳能热水装置，如图1所示，所述太阳能热水装置包括集热板10、储水箱20、换热器21、循环泵30、散热装置40。集热板10内置有工作介质，可选管式集热板，集热板10用于将太阳光能转换为热能，并将热能存储在工作介质内。储水箱20覆裹有保温层，具有保温性能。换热器21被装配在储水箱20的内部，工作介质流经换热器21，通过热交换来加热储水箱内的水。循环泵30用于驱动工作介质流动，输运热量加热水以及工作介质散热降温。散热装置40用于将温度较高的工作介质与空气进行热交换，使工作介质降温，形成温度较低的工作介质，以使集热板10内的工作介质处于安全温度范围，避免发生高温气化，引发危险。所述集热板10和储水箱20的换热器21之间通过管道连通构成加热管路，可理解为集热板10的输出口与换热器21的输入口通过管道连通、换热器21的输出口与循环泵30的输入口通过管道连通，循环泵30的输出口与集热板10的输入口通过管道连通，以形成的用于工作介质循环流通用以加热储水箱内水的加热管路。所述加热管路上通过管道旁接散热装置40，可理解为散热装置40的输入口与集热板10的输出口通过管道连通、散热装置40的输出口与循环泵30的输入口通过管道连通，循环泵30的输出口与集热板10的输入口通过管道连通，以形成用于工作介质散热的散热管路。即散热装置40与换热器21呈并接状态，加热管路和散热管路共用循环泵30。上述的加热管路中装配循环泵30，循环泵30位于集热板10的输入口侧，循环泵30迫使工作介质在加热管路中流动，用于输运热量加热储水箱内的水以及工作介质散热降温。如在一天的开始，当储水箱的水温低于第一预设值时，加热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱20的水温达到第一预设值时，从集热板10流出的工作介质流通散热装置40散热，以阻止储水箱20中的水温升高，并经循环泵30回流到集热板10内，有效地避免了储水箱20的内壁及换热器21上生成水垢，以及使工作介质降温，避免工作介质因高温而导致集热板损坏。所述第一预设值可被理解为不产生水垢的任一较佳的温度，如可选为65℃，当储水箱的水温达到65℃时，从集热板内流出的温度较高的工作介质不流经换热器21，而仅流经散热装置40散热降温，使其将到安全温度范围，可以确保储水箱的水温不升高，维持水温在第一预设值。由于储水箱内的水温不高于65℃，可避免在储水箱的内壁及换热器上形成水垢。该发明的太阳能热水装置智能控制储水箱的水温的最高值，有效地避免了水垢的生成，确保换热器的换热效率，有效地避免了储水箱的热水出口因积垢堵塞，同时使集热板的工作介质处于安全温度范围工作，提高了安全性，有利延长集热板的使用寿命，避免集热板发生爆炸。但是上述加热及散热的控制方案，循环泵30需要一直开启，耗电能较大。

更具体地，所述智能防积垢太阳能热水装置，如图1所示，包括集热板10、储水箱20、换热器21、循环泵30、散热装置40、第1温度传感器51、第二温度传感器52、水位传感器60、第一电磁阀71、第二电磁阀72和控制装置。所述第1温度传感器51、第二温度传感器52构成温度传感器组50，所述第一电磁阀71、第二电磁阀72构成电磁阀组70。集热板10内置有工作介质，用于存储太阳光能被转换的热能，所述工作介质可选为多元醇。储水箱20包括内胆层、保温层和外壳层，具有良好的保温性能。换热器21内置于储水箱20内并和储水箱20相装配并固定，位于储水箱的下部，用于加热水。散热装置40可选地为一种热交换器，如可选用管式换热器，也可选用板式换热器，用于将温度较高的工作介质降温，使集热板内的工作介质处于安全的温度范围内工作，以避免工作介质高温气化，形成高压力而导致集热板损坏、甚至爆炸。循环泵30用于驱动工作介质流动，工作介质流通换热器21换热，加热储水箱内的水。第1温度传感器51和储水箱20相装配并固定，用于检测储水箱内的水温；第二温度传感器52和集热板10相装配并固定，用于检测集热板内的工作介质的温度；水位传感器60和储水箱20相装配并固定，用于检测储水箱内的水位。

所述集热板10的输出口、第二电磁阀72、散热装置40、循环泵30、集热板10的输入口通过管道连通构成上述的散热管路，在循环泵30的抽吸驱动下，集热板10内的温度较高的工作介质流经散热装置40与空气发生热交换，工作介质的温度降低，变成温度较低的工作介质，该温度较低的工作介质经循环泵30的抽吸驱动，回流入集热板10的输入口，被集热板10加热，完成一次能量输运的散热过程。所述集热板10的输出口、第一电磁阀71、储水箱20的换热器21、循环泵30、集热板10的输入口通过管道连通构成上述的加热管路，在循环泵30的抽吸驱动下，集热板10内的温度较高的工作介质流经换热器21与水发生热交换，加热储水箱内的水，通过热交换过程，储水箱内的水被加热，工作介质的温度降低，形成温度较低的工作介质，该温度较低的工作介质经循环泵30的抽吸驱动，从换热器21的输出口经循环泵30回流入集热板10的输入口，进入集热板10内，被集热板加热，完成一次能量输运的加热过程。为简化并管道连通，作为一种可选的方案，所述第一电磁阀71、第二电磁阀72分别经三通管和集热板10的输出口相连通，所述散热装置40的输出口、换热器21的输出口分别通过三通管和循环泵30的输入口相连通；所述集热板10的输出口、第一三通管(图1左侧)、第二电磁阀72、散热装置40、第二三通管(图1右侧)、循环泵30、集热板10的输入口通过管道依次连通构成所述的散热管路，所述集热板10的输出口、第一三通管(图1左侧)、第一电磁阀71、储水箱20的换热器21、第二三通管(图1右侧)、循环泵30、集热板10的输入口通过管道依次连通构成所述的加热管路。为了提高散热效果，减少循环泵30的运行时间，将散热装置40装配在集热板10的阴面处。

所述第1温度传感器51、第二温度传感器52、水位传感器60、第一电磁阀71、第二电磁阀72、循环泵30，如图6所示，分别和控制装置电连接。控制装置基于获取的集热板内的工作介质的温度、储水箱内的水的温度，自动控制储水箱内的水温，使水温低于70℃，优选地不高于65℃，可以有效地避免在储水箱内壁及换热器上产生水垢，使换热器具有良好的换热效率，确保集热板内的工作介质的温度不高于安全运行的最高温度，集热板不被高温所损坏甚至发生爆炸。

控制装置对太阳能热水装置的控制过程为：控制装置采集第1温度传感器51、第二温度传感器52的检测信号，并基于该第1温度传感器51、第二温度传感器52的检测信号依次获取储水箱的水温、工作介质的温度。当储水箱的水温低于第一预设值时，控制装置操纵第一电磁阀71连通、第二电磁阀72阻断连通，加热管路被操纵流通，在循环泵30的抽吸驱动下，集热板20的工作介质在加热管路中流通，工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱20的水温达到上述的第一预设值时，控制装置操纵第一电磁阀71阻断连通、第二电磁阀72连通，散热管路被操纵流通，在循环泵30的抽吸驱动下，集热板20的工作介质在散热管路中流通，工作介质流经散热装置40散热，并经散热管路回流到集热板10内，以阻止储水箱20中的水温升高，有效地避免了储水箱20的内壁及换热器21上生成水垢，以及使工作介质降温，避免工作介质因高温而导致集热板损坏。

为了减少循环泵30的运行时间及节省电能，本实施方式中采用温差控制方式来控制循环泵30的启、停，实施加温及散热操作。在本例中，所述第一电磁阀71、第二电磁阀72均选用常闭电磁阀，即失电时其处于阻断流通的状态。当集热板10内的工作介质的温度与储水箱20的水温之差当达到第一换热阈值时，控制装置操纵第一电磁阀71得电被开启流通、第二电磁阀72失电保持阻断流通，上述的加热管路连通，操纵循环泵30得电被开启，加热管路中形成使工作介质流动的驱动力，工作介质在加热管路中流通，工作介质流经换热器21换热加热储水箱20内的水，直到集热板10的工作介质的温度与储水箱20的水温之差达到第二换热阈值时止，控制装置操纵第一电磁阀71失电被关闭阻断流通、第二电磁阀72保持失电被阻断流通，所述的加热管路及散热管路均被阻断流通，循环泵30失电被停止运转，工作介质停止流动。至此，完成一次对储水箱内的水进行加热的过程。所述第一换热阈值大于第二换热阈值，例如，作为一种可选的方案，其中第一换热阈值可以取值为10℃、第二换热阈值可以取值为3℃。也就是说，当集热板内的工作介质的温度与储水箱的水温之差达到10℃时，上述的加热管路流通，循环泵30被启动，工作介质流通换热器加热诸水箱内的水；当集热板内的工作介质的温度与储水箱的水温之差小于3℃时，循环泵30被停止，上述的加热管路被阻断流通，工作介质不流通加热水。如此反复，加热储水箱内的水，水温逐步地升高。采用温差控制方式，一方面可以有效地减少循环泵30的运行时间，节省电能；另一方面温度差越大，换热效率越高，可以进一步减少循环泵30的运行时间，节省电能消耗。

当储水箱的水温达到第一预设值时，控制装置操纵加热管路阻断，停止对储水箱内的水加热，集热板内工作介质的温度会越来越高。为了避免工作介质温度过高而导致集热板被损坏，当储水箱20的水温达到第一预设值、且集热板10内工作介质的温度高于第二预设值时，第二预设值大于第一预设值，例如，作为一种可选的方案，第二预设值可取值为115℃，可以理解为工作介质所允许的最高工作温度，第一预设值可取值为65℃，表示不产生水垢的较佳的温度之一，能有效地避免在储水箱20内壁及换热器21上沉积水垢，控制装置操纵第一电磁阀71失电保持关闭阻断流通、第二电磁阀72得电开启形成流通，散热管路形成流通的通路，操纵循环泵30得电被开启，在循环泵30的抽吸驱动下，产生使工作介质沿散热管路流动的驱动力，工作介质沿散热管路流经散热装置40与空气换热，工作介质的温度被降低，形成温度较低的工作介质，该温度较低的介质经散热管路回流到集热板10内，如此循环，直到集热器内的工作介质的温度达到第三预设值时止，控制装置操纵第二电磁阀72失电被关闭阻断流通、第一电磁阀71失电保持阻断流通，所述的散热管路被阻断，以及操纵循环泵30失电停止运动，工作介质不流动。至此，完成一次使工作介质散热的过程，工作介质的温度处于安全温度范围内。所述第三预设值可理解为集热板正常工作时工作介质所容许的任一温度值，可取值为略高于第一预设值的某一值，例如，第一预设值若为65℃，则第三预设值可取值为75℃，可以减少循环泵30的启、停次数及运行时间，有利于节省电能及延长其使用寿命。作为一种优选地，第一预设值为65℃，即储水箱的水温不高于65℃，可以避免在储水箱的内壁及换热器上形成水垢，该太阳能热水装置智能控制储水箱的水温的最高值，有效地避免了水垢的生成，确保换热器的换热效率，有效地避免储水箱的热水出口因积垢堵塞、储水箱的容积因积垢而变小，以及换热效率低致使工作介质温度过高而导致集热板损坏甚至爆炸。

进一步地，上述的控制装置操纵加热管路对诸水箱内的水进行加热还有改进的技术方案。所述储水箱的用于热水输出的输出管路中设置流量传感器，流量传感器和控制装置电连接。控制装置基于流量传感器获取储水箱的出水流量值。当所述的工作介质的温度与储水箱的水温之差当达到第一换热阈值，且出水流量值不为零值时，可理解为用户在用水时，控制装置操纵加热管路阻断连通，暂停对储水箱内的水进行换热加热，当出水流量值为零值时，可理解为用户未用水时，再操纵加热管路连通，工作介质流经换热器继续对储水箱内的水进行加热。如此控制，可避免用户边用水边加热的状况，导致用户越用水水温越高，需要不停地调整冷、热水的比例，带来了诸多不便，以方便于用户使用热水。在上述的暂停对储水箱内的水进行换热加热的过程中，当集热板10的工作介质的温度达到上述的第二预设值时，可理解为达到了工作介质所容许的最高温度时，控制装置操纵散热管路流通，操纵循环泵30得电启动，工作介质在散热管路内流通，流经散热装置散热，直到工作介质的温度低于第二预设值时止，为了减少循环泵30的启动次数，可使工作介质的温度降低到上述的第三预设值时，操控散热管路阻断，停止工作介质的散热。

其中，所述散热装置40，如图2所示，至少由散热管41构成。所述散热管41沿着螺旋线方向从上向下延伸，散热管41的螺旋线的轴线直立布置，散热管41的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。集热板10内的温度较高的工作介质从散热管41的位于下端的输入口流入，工作介质沿着散热管41从下向上流动，散热管41与外部空气换热，工作介质的温度降低，形成温度较低的工作介质，并从散热管41的位于上端的输出口流出，经循环泵30回流到集热板10的内。散热装置40所在处的空气被换热加热，该区域的空气密度减小，在重力的作用下，密度较小的热空气上浮，周边密度大的冷空气向下流动，形成自动对流流场，有效地增强了散热装置40所在区域的空气对流，提高了换热效果，增强了工作介质的换热效率。发明人经过实验研究发现，散热装置40的散热管41直立布置、温度较高的工作介质从下端流入、上端流出，则自然对流的强度最大，散热装置的散热效果更好，使工作介质产生相同的温度降幅时，可有效地减少循环泵30的运行时间，节约能量消耗；同时，散热装置40在同样散热功率时，散热装置40的体积可以做得更小，有利节约材料并降低成本。所述散热管41的材质可选作铜。

进一步地，对于上述的散热装置40的散热管41还有一种改进的技术方案。所述散热管41的螺旋半径，如图2所示，从上向下依次减小，即上方的螺旋半径大，下方的螺旋半径小，散热管41形成呈倒立的圆台状，散热管41位于圆台的侧面上。温度较高的工作介质流入散热装置40位于下端的输入口，沿着散热管41从下向上流动，经散热管41与周边空气换热，释放能量，温度降低，最后从散热装置40位于上端的输出口流出，经循环泵30回流到集热板10的内。散热装置40的最下端部的散热管41的螺旋半径最小，形成更强的自然对流驱动力，有利于快速地形成自然对流流场，增强散热效果，提高散热效率；工作介质达到相同的温度降幅时，有利缩短循环泵30的运行时间，节约能耗。

进一步地，对于上述的散热装置40还有一种可选的改进方案。所述散热装置40，如图2、图3所示，包括呈现薄片状的多个引流片42，引流片42在本例中可选地被限定为呈直角梯形状。所述的多个引流片42直立设置，围绕散热管41的轴线所在的圆周呈辐射状均匀分布，可理解为引流片42沿着散热管41螺旋半径的径向均匀分布，如图3所示。引流片42的呈斜坡状的斜腰边位于散热管41的轴线侧，该斜腰边构成呈倒立圆锥(或台)面状的容纳空间，引流片42的呈直角的直立腰边位于散热管41的外侧，该直立腰边位于圆柱面上；引流片42的上顶边构成散热装置40的顶端面，引流片42的下底边构成散热装置40的底端面。所述散热管41贯穿引流片42，散热管41与引流片42相贴合，充分热接触，并相固定。可选地，所述散热管41、引流片42的材质为纯铜。所述引流片42对散热装置40区域所形成的对流空气进行引流，使进入该区域的空气沿着引流片42只能向上流动，避免对流空气沿周向流动产生扰流消耗动能，对流空气保持较强的对流强度，使散热装置具有较高的换热效率，以增加工作介质的温降幅度；另一方面，引流片42也有利于使换热装置40提高换热效率，使工作介质温度快速下降，减小循环泵30的运行时间。在相同的换热功率情况下，可以缩小散热装置40的体积，减小制造成本。

进一步地，对于上述的散热装置40还有进一步改进的技术方案。所述散热装置40还包括导流屏43。导流屏43，如图2、图4、图5所示，可选地由侧壁围成且呈倒立的圆锥面状，也可以是圆台面状。导流屏43的顶端，如图5所示，设置由该顶端部从内向外延伸的外翻边431，外翻边431沿周向环绕一周，形成板状的圆环状。该圆环状的外翻边431和散热装置40的引流片42所构成的顶端面相配合。所述导流屏43与容纳空间相配合，引流片42的位于散热管轴线侧的内侧边围成的容纳空间可以容纳导流屏43。所述导流屏43伸入所述容纳空间内，并和引流片42装配，所述外翻边431盖合在引流片42的顶端面上。所述导流屏43对对流空气的流向进行引导，如图4所示，对流空气从下向上流动，对流空气由散热装置40的轴线处逐步向运离该轴线的方向向外倾斜流动，更多的对流空气和散热管41的上端部充分接触，增强换热效果，提高换热效率，促进工作介质温度下降的幅度更大，从换热装置流出的工作介质的温度更低，提高了换热装置的散热效果，有利减少循环泵30的运行时间，节约能耗。此外，更重要的可以避免在上述的容纳空间内形成湍流，降低散热效果。在相同的散热功率情况下，还有利于散热装置40减小体积，降低制造成本。

进一步地，对于上述的散热装置40还有再一步改进的技术方案。所述散热装置40还包括隔离筒44。隔离筒44，如图4所示，为由侧壁构成的两端开口的呈筒状的柱面结构。隔离筒44与引流片42的直立腰边相配合，隔离筒44套装在引流片42的外侧边，引流片的外侧边和隔离筒的内侧面相贴合，且隔离筒44的上端低于引流片的上端部，有利于对流空气从散热装置40的顶部流出，更多的对流空气和散热管41的上端部充分接触，提高散热效率。引流片42的外侧边设置隔离筒44，隔离筒44的内侧面与引流片42的外侧边相贴合，也可以相离布置。隔离筒44的采用，使得外部温度较低的冷空气只能从散热装置下端部流入，上端部流出，避免了冷空气从散热装置40的侧面部流入，有利于进一步提高了散热装置40的对流强度，提高散热效率，工作介质可以被快速降温，进一步减小循环泵30的运行时间，节省能耗。

在此需要说明的是，上述提及的集热板、储水箱均为现有技术，本文中将不再对其具体结构、连接关系及工作原理作详述；所提及的控制装置的硬件配置也是现有技术，其可以由单片机、FPGA、PLC等任一种具有数据处理功能的器件构成，对其组态不再详述。

现有技术的太阳能热水器的储水箱内壁和换热器上，易形成水垢，水垢越积越多，导致太阳能储水箱的容积越来越小、换热效率降低、出水口堵塞，阀门、淋浴喷头损坏，甚至由于换热器积垢使工作介质温度过高而导致集热板损坏甚至发生爆炸。

作为本发明的另一种实施方式，提供一种适用于分体式太阳能热水器防垢的散热装置。

所述散热装置至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，所述散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。具体地为，所述散热装置40，如图2所示，至少由散热管41构成。所述散热管41沿着螺旋线方向从上向下延伸，散热管41的螺旋线的轴线直立布置，散热管41的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。集热板10内的温度较高的工作介质从散热管41的位于下端的输入口流入，工作介质沿着散热管41从下向上流动，散热管41与外部空气换热，工作介质的温度降低，形成温度较低的工作介质，并从散热管41的位于上端的输出口流出，经循环泵30回流到集热板10的内。散热装置40所在处的空气被换热加热，该区域的空气密度减小，在重力的作用下，密度较小的热空气上浮，周边密度大的冷空气向下流动，形成自动对流流场，增强了散热装置40所在区域的空气对流，提高了换热效果，增强了工作介质的换热效率。发明人经过实验研究发现，当散热装置40的散热管41直立布置、温度较高的工作介质从下端流入、上端流出时，自然对流的强度最大，散热装置的散热效果更好，使工作介质产生相同的温度降幅时，可有效地减少循环泵30的运行时间，节约能量消耗；同时，散热装置40在同样散热功率时，散热装置40的体积可以做得更小，有利节约材料并降低成本。所述散热管41的材质可选作铜。

进一步地，所述散热管的螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状。具体为，对于上述的散热装置40的散热管41还有一种改进的技术方案。所述散热管41的螺旋半径，如图2所示，从上向下依次减小，即上方的螺旋半径大，下方的螺旋半径小，散热管41形成呈倒立的圆台状，散热管41位于圆台的侧面上。温度较高的工作介质流入散热装置40位于下端的输入口，沿着散热管41从下向上流动，经散热管41与周边空气换热，释放能量，温度降低，最后从散热装置40位于上端的输出口流出，经循环泵30回流到集热板10的内。散热装置40的最下端部的散热管41的螺旋半径最小，形成更强的自然对流驱动力，有利于更快速地触发自然对流流场的形成，增强散热效果，提高散热效率；工作介质达到相同的温度降幅时，有利缩短循环泵30的运行时间，节约能耗。

进一步地，所述散热装置还包括用于增强对流效果的引流片，所述引流片直立布置，围绕散热管的轴线呈辐射状分布，引流片被所述散热管贯穿，引流片和散热管贴合并固定。具体为，对于上述的散热装置40还有一种可选的改进方案。所述散热装置40，如图2、图3所示，包括呈现薄片状的多个引流片42，引流片42在本例中可选地被限定为呈直角梯形状。所述的多个引流片42直立设置，围绕散热管41的轴线所在的圆周呈辐射状均匀分布，可理解为引流片42沿着散热管41螺旋半径的径向均匀分布，如图3所示。引流片42的呈斜坡状的斜腰边位于散热管41的轴线侧，该斜腰边构成呈倒立圆锥(或台)面状的容纳空间，引流片42的呈直角的直立腰边位于散热管41的外侧，该直立腰边位于圆柱面上；引流片42的上顶边构成散热装置40的顶端面，引流片42的下底边构成散热装置40的底端面。所述散热管41贯穿引流片42，散热管41与引流片42相贴合，充分热接触，并相固定。可选地，所述散热管41、引流片42的材质为纯铜。所述引流片42对散热装置40区域所形成的对流空气进行引流，使进入该区域的空气沿着引流片42只能向上流动，避免对流空气沿周向流动产生扰流消耗动能，有利于对流空气保持较强的对流强度，使散热装置具有较高的换热效率；另一方面，引流片42也有利于使换热装置40提高换热效率，使工作介质温度快速下降，减小循环泵30的运行时间。在相同的换热功率情况下，可以缩小散热装置40的体积，减小制造成本。

进一步地，所述散热装置还包括由侧壁构成的呈倒立圆锥面状的导流屏，导流屏的顶端设置由该顶端向外延伸的与引流片顶端面相配合的外翻边，所述引流片的位于散热管轴线侧的内侧边围成用于容纳导流屏的容纳空间，所述导流屏伸入所述容纳空间和引流片装配，所述外翻边盖合在引流片顶端面。具体可以理解为，对于上述的散热装置40还有进一步改进的技术方案。所述散热装置40还包括导流屏43。导流屏43，如图2、图4、图5所示，可选地由侧壁围成且呈倒立的圆锥面状，也可以是圆台面状。导流屏43的顶端，如图5所示，设置由该顶端部从内向外延伸的外翻边431，外翻边431沿周向环绕一周，形成板状的圆环状。该圆环状的外翻边431和散热装置40的引流片42所构成的顶端面相配合。所述导流屏43与容纳空间相配合，引流片42的位于散热管轴线侧的内侧边围成的容纳空间可以容纳导流屏43。所述导流屏43伸入所述容纳空间内，并和引流片42装配，所述外翻边431盖合在引流片42的顶端面上。所述导流屏43对流空气的流向进行引导，如图4所示，对流空气从下向上流动，对流空气由散热装置40的轴线处逐步向运离该轴线的方向向外倾斜流动，更多的对流空气和散热管41的上端部充分接触，增强换热效果，提高换热效率，促进工作介质温度下降的幅度更大，从换热装置流出的工作介质的温度更低，提高了换热装置的散热效果，有利减少循环泵30的运行时间，节约能耗。此外，更重要的可以避免在上述的容纳空间内形成湍流，提高散热效果。在相同的散热功率情况下，还有利于散热装置40减小体积，降低制造成本。

进一步地，所述散热装置的引流片的外侧边设置呈筒状的隔离筒，引流片的外侧边和隔离筒的内侧面相贴合，隔离筒的上端低于引流片的上端部。具体为，对于上述的散热装置40还有再一步改进的技术方案。所述散热装置40还包括隔离筒44。隔离筒44，如图4所示，为由侧壁构成的两端开口的呈筒状的柱面结构。隔离筒44与引流片42的直立腰边相配合，隔离筒44套装在引流片42的外侧边，引流片的外侧边和隔离筒的内侧面相贴合，且隔离筒44的上端低于引流片的上端部，有利于对流空气从散热装置40的顶部流出，更多的对流空气和散热管41的上端部充分接触，提高散热效率。引流片42的外侧边设置隔离筒44，隔离筒44的内侧面与引流片42的外侧边相贴合，也可以相离布置。隔离筒44的采用，使得外部温度较低的冷空气只能从散热装置下端部流入，上端部流出，避免了冷空气从散热装置40的侧面部流入，有利于进一步提高了散热装置40的对流强度，提高散热效率，工作介质可以被快速降温，进一步减小循环泵30的运行时间，节省能耗。

和现有技术相比，本发明取得了如下技术效果：

太阳能热水装置包括集热板、储水箱、置于储水箱内的换热器和循环泵，集热板和换热器间通过管道连通形成用于工作介质流通的加热管路，集热板和散热装置间通过管道连通形成用于工作介质流通的散热管路，散热管路和加热管路共用循环泵，散热装置与换热器呈并接状态。当储水箱的水温低于第一预设值时，如低于65℃时，加热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱的水温达到第一预设值时，散热管路被操纵流通，从集热板流出的温度较高的工作介质流通散热装置散热，并经散热管路回流到集热板内，阻止储水箱中的水温升高，使其保持在第一预设值，有效地避免了储水箱及换热器上积结水垢，且不会因水垢积结导致储水箱容积变小、出水口堵塞，换热器保持较高的换热效率，避免工作介质因温度过高而导致集热板发生损坏，甚至爆炸。

控制装置操纵加热管路对储水箱内的水加热的过程中，当储水箱的出水流量值为非零值时，即有用户在用水时，控制装置操纵加热管路阻断流通，暂停对储水箱内的水进行加热；当出水流量值为零值时，即用户未用水时，再操纵加热管路连通，继续对储水箱内的水进行加热。如此控制，可避免用户边用水边加热的状况，导致用户越用水水温越高，需要不停地调整冷、热水的比例，带来了诸多不便，以更方便于用户使用热水。

散热装置的散热管直立布置，散热管的下端作为输入口、上端作为输出口，散热管的螺旋半径从上向下依次减小，直立布置的多个引流片围绕散热管的轴线呈辐射状均匀分布，引流片所围成的空间内设置呈倒立圆锥面状的导流屏，在引流片的外侧边套装隔离筒，均有利于增强散热装置所在区域空气的对流强度，提高散热装置的散热效率及散热功率，有利于减小循环泵的运行时间，节约能耗，还可以使散热装置小型化，节省制造成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种智能防积垢太阳能热水装置，包括用于将光能转换为热能的内置有工作介质的集热板和具有保温性能的储水箱，储水箱内置有用于加热水的换热器，所述集热板和换热器间相连通形成的用于工作介质流动加热的加热管路中设置循环泵，用于迫使工作介质在加热管路中流动，其特征在于，所述加热管路上旁接有与换热器呈并接状态的散热装置，所述集热板和散热装置间相连通形成用于工作介质流动散热的散热管路，散热管路和加热管路共用循环泵；当储水箱的水温低于第一预设值时，加热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱的水温达到第一预设值时，散热管路被操纵流通，集热板的工作介质流经散热装置散热，并经循环泵回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高，避免水垢生成。

2.根据权利要求1所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：所述散热装置至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。

3.根据权利要求2所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：所述散热管的螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状。

4.根据权利要求3所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：所述散热装置还包括用于增强对流效果的引流片，所述引流片直立布置，围绕散热管的轴线呈辐射状分布，引流片被所述散热管贯穿，引流片和散热管贴合并固定。

5.根据权利要求4所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：所述散热装置还包括由侧壁构成的呈倒立圆锥面状的导流屏，导流屏的顶端设置由该顶端向外延伸的与引流片顶端面相配合的外翻边，所述引流片的位于散热管轴线侧的内侧边围成用于容纳导流屏的容纳空间，所述导流屏伸入所述容纳空间和引流片装配，所述外翻边盖合在引流片顶端面。

6.根据权利要求5所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：所述散热装置的引流片的外侧边设置呈筒状的隔离筒，引流片的外侧边和隔离筒的内侧面相贴合，隔离筒的上端低于引流片的上端部。

7.根据权利要求1-6所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：当集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值时，加热管路被操纵流通，循环泵被操纵开启，工作介质流经换热器加热储水箱内的水，直到集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止，第一换热阈值大于第二换热阈值；当集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值且储水箱的水温达到第一预设值时，散热管路被操纵流通，循环泵被操纵开启，工作介质流经散热装置降温，直到集热板工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止。

8.根据权利要求7所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：所述散热装置的输入口和集热板的输出口连通，散热装置的输出口和循环泵的输入口连通，与换热器间形成所述并接状态；所述太阳能热水装置还包括第一电磁阀、第二电磁阀，所述集热板的输出口、第二电磁阀、散热装置、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成所述散热管路，所述集热板的输出口、第一电磁阀、储水箱的换热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成所述加热管路。

9.根据权利要求1或7所述的智能防积垢太阳能热水装置，其特征在于：当储水箱的水温达到第一预设值、且集热板的工作介质的温度达到第二预设值时，散热管路被操纵流通，循环泵被操纵开启，集热板的工作介质流经散热装置散热，并经散热管路回流到集热板内，直到其温度降到第三预设值时止，第二预设值大于第一预设值；优选地，第一预设值为65℃，第三预设值为75℃。

10.一种适用于分体式太阳能热水器防垢的散热装置，其特征在于：所述散热装置至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，散热管的螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状，所述散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。