CN113266864B - 一种太阳能分层蓄热水箱及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能分层蓄热水箱及其系统，包括太阳能系统、分层蓄热水箱、采暖系统；蓄热水箱利用换热原理，集热部和换热用水部中介质相互独立，换热效率高，集热部中介质为防冻液，有效防止昼夜温差造成太阳能集热器及集热循环管道冻结，实用性强，防冻效果好。集热循环停止时，蓄热水箱还可作为回流水箱使用，太阳能集热器及管路内部分或全部介质回流至蓄热水箱，有效防冻，且可有效避免太阳能集热器过热。使用蓄热水箱的太阳能系统，热量通过循环进入蓄热水箱，再循环或传递给采暖系统供热，循环加热供热。蓄热水箱良好的分层降低集热循环的进口温度，提高供暖温度，不仅能有效提高集热器的效率，还能够充分利用热量。

Description

一种太阳能分层蓄热水箱及其系统
技术领域
本发明涉及太阳能储热技术领域，特别是涉及一种太阳能分层蓄热水箱及其系统。
背景技术
现有的太阳能系统中的蓄热水箱没有设置分层装置，蓄热水箱内的介质容易搅动混水，水箱内的介质基本处于同一个温度，造成太阳能集热器的进口温度偏高，效率降低；同时影响供暖的温度，造成供暖温度偏低，供暖效果差。
太阳能集热器和大部分管道均暴露在室外空间，天气寒冷特别在夜间环境温度低，集热循环过程中循环速度减慢或者不循环时，管道内的液体容易冻结，不利于系统的加热和供热循环。
综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种太阳能分层蓄热水箱及其系统，以解决现有技术的不足。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，影响实际中的使用，本发明提出一种蓄热分层良好、集热与用热分开的集热循环回流系统,防冻效果好的太阳能分层蓄热水箱及其系统以解决现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种太阳能分层蓄热水箱，包括外壳、内胆和保温层，其特点是：在水箱内胆内设有若干个分层板，设置分层板减少介质进出水时的扰动，从而实现良好的分层效果；分层板沿着传热方向设置，传热从上往下传热与分层方向一致，每个分层板上设有若干传热孔，传热效率高；每个传热孔处均设有导流方向一致的导流装置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的导流装置包括设在传热孔两侧的两个L型导流板，两个L型导流板分别设在分层板的两侧面上、开口方向相对设置，L型导流板增大流体传热面积，改变水流的方向，使原来上下扰动的水流，变成平缓的水平流动，较少水流的扰动。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，在水箱内胆内通过上、下两个隔板，将水箱分成上、中、下三个区域，上区域和下区域设置为集热部，所述集热部用于和太阳能集热器进行换热，中区域设置为换热用水部，换热用水部与用水端相连通，在换热用水部内设有连通上区域和下区域的换热装置；所述若干个分层板均设在换热用水部中，实现集热部与换热用水部分别使用不同介质之间传热，介质不会发生混合现象。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述换热装置为换热盘管或者翅片管，传热面积大，传热效率高。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述集热部内的蓄热介质为防冻液，对太阳能集热器及集热循环管路起到防冻保护的作用，热用水部内的蓄热介质为水。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，分层板设有两个，将换热用水部分隔成三部分。
本发明提供一种太阳能系统，包括如上所述的太阳能分层蓄热水箱，所述蓄热水箱上设有集热循环进液口、集热循环出液口、用水循环进液口和用水循环出液口，集热循环进液口和集热循环出液口通过集热循环管路与太阳能集热器相连，用水循环进液口和用水循环出液口通过用于管路与用水末端相连。蓄热水箱通过与太能热水器中的介质热传递后，蓄热水箱通过与用水末端相连，保证了用水末端的热量供应需求。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的用水末端为采暖系统。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述太阳能集热器为平板集热器或者是真空管类集热器。
本发明的有益效果是：本蓄热水箱利用了换热的原理，集热部和换热用水部中介质相互独立，换热效率高，集热部中介质为防冻液，有效防止昼夜温差造成太阳能集热器及集热循环管道冻结，实用性强，防冻效果好。
集热循环停止时，蓄热水箱还可作为回流水箱使用，太阳能集热器及管路内部分或全部介质回流至蓄热水箱，有效防冻，且可有效避免太阳能集热器过热。
使用蓄热水箱的太阳能系统，太阳能集热器中的热量可以通过循环进入蓄热水箱，蓄热水箱中热水给采暖系统供热，冷却水回流循环至蓄热水箱中继续加热，蓄热水箱良好的分层可以降低集热循环的进口温度，提高供暖的温度，不仅能有效的提高集热器的效率，还能够充分的利用热量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：
图1为本发明的循环系统第一原理图；
图2为本发明的循环系统第二原理图；
图3为本发明的分层板两侧的两个L型导流板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，本实施例提供了一种太阳能分层蓄热水箱，包括外壳、内胆和保温层，在水箱内胆内设有若干个分层板4，所述若干个分层板4均设在换热用水部102中，分层板4设有两个，将换热用水部102分隔成三部分。
分层板4沿着传热方向设置，换热用水沿最下一个分层板向最上一个分层板流动；每个分层板4上设有若干传热孔，每个传热孔处均设有导流方向一致的导流装置，水通过每个传热孔上设置的导流装置向上流动。
所述的导流装置包括设在传热孔两侧的两个L型导流板401，两个L型导流板401分别设在分层板4的两侧面上、开口方向相对设置。水通过分层板4一侧的L型导流板401流入，通过分层板4的另一侧的L型导流板401流出，改变水流的方向，使原来上下扰动的水流，变成平缓的水平流动，较少水流的扰动。
本蓄热水箱的另一个实施例中，在上述实施例的基础上，在水箱内胆内通过上、下两个隔板3，将水箱分成上、中、下三个区域，上区域和下区域设置为集热部101，所述集热部101内的蓄热介质为防冻液，所述集热部101用于和太阳能集热器2进行换热，所述太阳能集热器2为平板集热器或者是真空管类集热器。集热部101内的防冻液不断循环通过太阳能集热器2循环加热。中区域设置为换热用水部102，换热用水部102内的蓄热介质为水，换热用水部102与用水端相连通。
在换热用水部102内设有连通上区域和下区域的换热装置301；所述换热装置301为换热盘管或者翅片管或其他类似形式。太阳能集热器2加热的防冻液通过盘管、翅片管或其他形式的换热导管由与换热用水部102内的水进行热交换，通过热传递方式，换热用水部102的温度升高，不断换热循环；水温保持相对恒定，所述的用水末端为采暖系统5，供采暖系统5使用。当夜间不使用时，夜间温度低，防冻液防止集热循环管路与太阳能集热器2的介质冻结。
整个换热循环过程中，换热用水部102被两个分层板分隔成三部分，从中区域上部抽出热水进入采暖系统5，用热降温成冷水后，然后到中区域的下部。水经过分层板4的下侧面的L型导流板401流入再通过分层板4的上侧面的L型导流板401流出，依次从两个分层板向上充满整个换热用水部102后进入采暖系统5供采暖使用，使用后的水温度降低后变为冷水，再次循环进入中区域的下部的空间内依次循环。
参见图1，本实施例提供了一种太阳能系统，包括如上所述的太阳能分层蓄热水箱，所述蓄热水箱1上设有集热循环进液口201、集热循环出液口202、用水循环进液口502和用水循环出液口501，集热循环进液口201和集热循环出液口202通过集热循环管路与太阳能集热器2相连。
当蓄热水箱1内胆内分层板4设有两个，将换热用水部102隔成三部分时，太阳能集热器2中加热的介质通过集热循环进液口201进入蓄热水箱1的集热部101，通过换热装置301将热量从上往下充满整个蓄热水箱1。蓄热水箱1底层的介质再通过集热循环出液口202流入太阳能集热器2中再次加热。用水循环进液口502和用水循环出液口501通过用于管路与用水末端相连，所述的用水末端为采暖系统5。蓄热水箱1中被加热的水通过用水循环出液口501流出供采暖系统5使用，采暖系统5中冷却的水再通过用水循环进液口502回流到换热用水部102中，再次热传递加热后进入采暖系统5循环供热。
当在水箱内胆内通过上、下两个隔板，将水箱分成上、中、下三个区域，上区域和下区域设置为集热部101，所述集热部101内的蓄热介质为防冻液，集热部101内的防冻液通过太阳能集热器2循环进行换热，通过集热循环进液口201进入蓄热水箱1的上区域的集热部101，防冻液通过盘管、翅片管或其他形式的换热导管，与换热用水部内的水进行热交换后进入下区域的集热部101；下区域的集热部101的防冻液再通过集热循环出液口202再次循环进入太阳能集热器2加热。中区域设置为换热用水部102，换热用水部102内的蓄热介质为水。整个换热循环过程中，换热用水部102被两个分层板4分隔成三部分，从中区域上部抽出热水进入采暖系统5，用热降温成冷水后，然后到中区域的下部。水经过分层板4的下侧面的L型导流板401流入再通过分层板的上侧面的L型导流板401流出，依次从两个分层板4向上充满整个换热用水部102后进入采暖系统5供采暖使用，水通过用水循环出液口501进入用水末端的采暖系统5供采暖使用，使用后的水温度降低后变为冷水再次循环进入中区域的下部空间内依次循环。
本蓄热水箱及其系统利用了换热的原理，保证传热效率的同时，将集热和用热分开，集热部和换热用水部中介质相互独立，但不影响换热，集热部中介质为防冻液，有效防止昼夜温差造成太阳能集热器及集热循环管道冻结。实用性强，防冻效果好。
蓄热水箱还可以作为为回流水箱使用，当集热循环做成回流系统时，集热循环停止，太阳能集热器及管路内部分或全部介质可回流至蓄热水箱，可有效实现防冻效果，且可有效避免太阳能集热器过热。
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，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种太阳能分层蓄热水箱，包括外壳、内胆和保温层，其特征在于：在水箱内胆内设有若干个分层板（4），分层板（4）沿着传热方向设置，每个分层板（4）上设有若干传热孔，每个传热孔处均设有导流装置；所述的导流装置包括设在传热孔两侧的两个L型导流板（401），两个L型导流板（401）分别设在分层板（4）的两侧面上、开口方向相对设置；在水箱内胆内通过上、下两个隔板（3），将水箱分成上、中、下三个区域，上区域和下区域设置为集热部（101），所述集热部（101）用于和太阳能集热器（2）进行换热，中区域设置为换热用水部（102），换热用水部（102）与用水端相连通，在换热用水部（102）内设有连通上区域和下区域的换热装置（301）；所述若干个分层板（4）均设在换热用水部（102）中。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能分层蓄热水箱，其特征在于：所述换热装置（301）为换热盘管或者翅片管。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能分层蓄热水箱，其特征在于：所述集热部（101）内的蓄热介质为防冻液，换热用水部（102）内的蓄热介质为水。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能分层蓄热水箱，其特征在于：分层板（4）设有两个，将换热用水部（102）分隔成三部分。
5.一种太阳能系统，其特征在于：包括如权利要求1-4任一所述的太阳能分层蓄热水箱，所述蓄热水箱（1）上设有集热循环进液口（201）、集热循环出液口（202）、用水循环进液口（502）和用水循环出液口（501），集热循环进液口（201）和集热循环出液口（202）通过集热循环管路与太阳能集热器（2）相连，用水循环进液口（502）和用水循环出液口（501）通过用水管路与用水末端相连。
6.根据权利要求5所述的太阳能系统，其特征在于：所述的用水末端为采暖系统（5）。
7.根据权利要求5所述的太阳能系统，其特征在于：所述太阳能集热器（2）为平板集热器或者是真空管类集热器。
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