CN201242294Y - 管束式二级传热太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管束式二级传热太阳能热水器，包括集热单元、传热单元以及水箱。其中，传热单元包括由热管构成用于传热的管束；管束包括串接的第一级管束和第二级管束；第一级管束的热管与集热单元关联并实现热交换，第二级管束的热管连置水箱中用于水体加热。本实用新型的太阳能热水器通过采用双热管传热的形式，摒弃了直径较大的单热管，从而不再受房屋开孔等条件的限制，大大扩展了本实用新型太阳能热水器的应用范围。本实用新型的太阳能热水器具有经济、方便、安全、环保的优点。

Description

管束式二级传热太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能热水器，更具体地说，涉及一种采用热管实现热传导的太阳能热水器。

背景技术

由于热管真空管内的工作介质与被加热的水不相通，因此承压性能好，启动快，耐冻，保温好，耐冷热冲击，运行安全可靠，易于安装维修，适用于太阳能热水系统和其它太阳能热利用系统。热管采用相变传热，具有极高的传热效率，有热超导体之称。由于热管以潜热形式进行传热当量导热系数极高，比银、铜、铝等良好的金属热导体高出几个数量级，具有优良的导热性。由于饱和蒸气压力决定于温度所以当冷凝段温度下降时立即有蒸气冷凝放出液化潜热，以此保持一定温度，因此它具有很好的等温表面。热管能根据需要设计出多种结构形式和尺寸，蒸发段和冷凝段可以距离很远，输入输出的热流密度可以变化。这实用新型的双二级管结构能够传导更多的热量，提高太阳能利用率和转化率，使水加热速度提高。

但是，热管技术在太阳能热利用领域应用还存在下列问题：热管式真空管集热器要求玻璃—金属封接技术高；＂全玻璃真空管中插入热管的结构形式，会因为能量多次转换而影响热效率；双真空结构的热管系统存在结构复杂和造价过高等问题。目前，无论国内还是国外，太阳能行业所用的热管还有待进一步改进和提高。

因此，太阳能热管向多样化、多功能化发展。热管的蒸发段和冷凝段可以做成各种各样的尺寸和形状，可根据太阳集热器的具体要求设计热管的形状和尺寸，使其既能满足用户的使用要求，也能达到美观的效果。根据导热机理，导热管直径越大，导热效果越好。问题在于，在建筑一体化设计或者安装过程中，受弯曲、房屋开孔等条件的限制，要求二级热管直径不能太大。

综上，现有技术的单管式二级热管热水器存在以下几个问题：

1、吸热面积(一级管与二级管接触面积)小；

2、放热面积(进入水箱内二级管标面积)小；

3、二级管管径太大，为了便于安装中间必须做成波纹状，既影响介质回流速度，又会增大热损失；

4、上述三个问题直接影响热水器的启动速度和工作温度；

5、二级管结构复杂，加工难度大，故障率高；

6、二极管一旦泄露会造成整个热水器失效。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供了一种限定传热元件体积的太阳能热水器。通过采用管束二级热管方式传热，摒弃了直径较大的单热管，从而不再受房屋开孔等条件的限制，大大扩展了本实用新型太阳能热水器的应用方式。

为了解决上述问题，本实用新型设计了一种管束式二级传热太阳能热水器，包括集热单元、传热单元以及水箱。其中，传热单元包括由热管构成用于传热的管束；管束包括串接的第一级管束和第二级管束；第一级管束的热管与集热单元关联并实现热交换，第二级管束的热管连置水箱中用于水体加热。

本实用新型管束式二级传热太阳能热水器，其第一级管束热管的数量≥3根；第二级管束热管的数量≥3根。并且第一级管束和第二级管束包裹于保温层或隔热单元内；第一级管束与第二级管束之间以相互接触的方式传递热量。具体的接触结构为：所述第一级管束的热管分别插入第二级管束热管间的空隙中，并且两级热管相互贴靠。在第一级管束与第二级管束相接触的位置，两管束保温层或隔热单元的外部设置有框架或板架，用于将两个管束中相互贴靠的热管限定在一起。

本实用新型管束式二级传热太阳能热水器，其进一步改进在于，第二级管束成排设置，每排的热管相互贴靠，排与排之间留有间隙；第一级管束的热管插入间隙中，从而两个管束规则排布。优选方式下，第一级管束的每一热管端部套接于支承管内，并且所述第一级管束的热管与支承管一起插入第二级管束的间隙中。进一步的优先设置方式为，第一级管束横向设置；第二级管束纵向设置。

管束热管的形式和数量根据需要设定，优选方式下，第二级管束为两排，第一级管束为一排；一排的第一级管束插接于第二级管束排与排的间隙中。

此外，限定作用的板架包括左右两侧固定的限位板以及上下两侧设置的夹板，两侧的两个夹板穿接螺栓并由螺栓/螺母组件锁定。而在水箱处，第二级管束经管束分配器进入水箱。

根据导热机理，导热管直径越大，导热效果越好。但是，在安装的过程中，受弯曲、房屋开孔等条件的限制，又要求二级管直径不能太大。在这一前提下，本实用新型设计出了一种管束式二级热管。它不仅有高导热效率，同时还具有以下优势：

1、自身体积小，所以安装时占的空间少。

2、可以随意弯曲，所需孔眼小，不会造成建筑损害，安装方便。

3、在其中一根二级管出现故障的情况下，可以保证热水器还能继续工作。

4、导热效率高：与常规结构相比，管束式结构能够传导更多的热量，提高太阳能利用率和转化率，使水加热速度提高。

5、安装方便：由于集热管、导热管、水箱是相互分离的，所以在安装的过程中可以分步骤依次安装，方便快捷。

6、维修方便：一级热管与二级热管束用机夹的结构，安装和维修十分方便。

7、采用二级热管加热方法，二级热管为管束，有效的增加的热管的吸热面积、放热面积，热能利用率提高，可根据使用环境确定二级热管数量。

8、二级热管采用光滑的细管，介质回流好、易于加工、安装方便。

因此，本实用新型的太阳能热水器具有如下优点：

1、经济。太阳光是不要钱的，花二、三千元设备钱，用上15-20年，省掉许多煤气费或电费。

2、方便。放在楼顶上，每时每刻都有热水供应，不用等待，非常方便。

3、安全。不怕煤气中毒，不怕漏电，除了要小心水太热被烫伤外，其他都不用操心。

4、环保。没有任何废气排放，不污染环境，是一种绿色环保节能产品。

附图说明

图1是本实用新型管束式二级传热太阳能热水器整体布局示意图；

图2是图1中B-B向剖视图；

图3是图1中I处局部放大图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型管束式二级传热太阳能热水器，包括集热单元、传热单元以及水箱10。其中，传热单元包括由热管构成用于传热的管束；管束包括串接的第一级管束和第二级管束；第一级管束的热管1与集热单元关联并实现热交换，第二级管束的热管6连置水箱10中用于水体加热。而上述管束的定义为：热管的数量≥3根。此外，第一级管束和第二级管束的热管都包裹于保温层或隔热单元内。第一级管束与第二级管束间的传热方式采用接触式传热，具体的结构为：第一级管束的热管分别插入第二级管束热管间的空隙中，并且两级热管相互贴靠；在第一级管束与第二级管束相接触的位置，两管束保温层或隔热单元的外部设置有框架或板架，用于将相互贴靠的热管限定在一起，保证一定的传热面积。

优选方式下，两个管束规则排布，即第二级管束成排设置，每排的热管相互贴靠，排与排之间留有间隙；第一级管束的热管规则的插入这些间隙中。并且第一级管束的热管端部最好套接在支承管内，并且第一级管束的热管与支承管一起插入第二级管束的间隙中。

图2显示了一种热传导的具体实施例，其中，第一级管束横向设置；第二级管束纵向设置。第二级管束为两排，第一级管束为一排；第一级管束插接于第二级管束排与排间的间隙中。并且图中第一级管束的热管传热端套接于支承管内，并一起插入第二级管束的间隙中。而两个管束的限位方式如图所示，板架包括左右两侧固定的限位板8以及上下两侧设置的夹板4，两侧的两个夹板穿接螺栓7并由螺栓/螺母组件锁定。

图2中，热管1装入支承管3中，其装配间隙应恰当。而且第一级管束的热管1设有保温层2，第二级管束的热管6上下铺设在支承管3上，其轴向由两个限位板8限位，由带圆弧的夹板4和螺栓7拧紧固定，夹板与第二级管束之间加有隔热层5。露在管束盒23和水箱10外面的管束包有保温层13。整个二级热管束系统置于管束盒23内的保温层9内。

此外，结合图1和图3说明，水箱10还包括入水口12和出水口11。而第二级管束需要经过管束分配器14才能进入水箱10中。第二级管束与水箱之间设有密封结构。第二级管束中间传热段采用高绝热材料保温，以减小热损失。

本实用新型采用管束二级热管有效地增加在水箱内的散热面积，既使一两只二级管泄漏，热水器不会受到影响。二级热管采用光滑的细管，介质回流好、易于加工、安装方便。而一级热管与二级热管束采用机夹的方法连接，接触好、传热面积大，安装维修方便。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种管束式二级传热太阳能热水器，包括集热单元、传热单元以及水箱(10)，其特征在于，所述传热单元包括由热管构成用于传热的管束；所述管束包括串接的第一级管束和第二级管束；所述第一级管束的热管(1)与所述集热单元关联并实现热交换，所述第二级管束的热管(6)连置所述水箱(10)中用于水体加热。

2、根据权利要求1所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第一级管束热管的数量≥3根；所述第二级管束热管的数量≥3根。

3、根据权利要求2所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第一级管束和第二级管束包裹于保温层或隔热单元内。

4、根据权利要求3所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第一级管束与第二级管束间传递热量的方式为接触式，接触结构为：所述第一级管束的热管分别插入第二级管束热管间的空隙中，并且两级热管相互贴靠；

在所述第一级管束与第二级管束相接触的位置，两管束保温层或隔热单元的外部设置有框架或板架，用于将两个管束中相互贴靠的热管限定在一起。

5、根据权利要求4所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第二级管束成排设置，每排的热管相互贴靠，排与排之间留有间隙；所述第一级管束的热管插入所述间隙中，从而两个管束规则排布。

6、根据权利要求4或5所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第一级管束的每一热管端部套接于支承管内，并且所述第一级管束的热管与支承管一起插入所述第二级管束的间隙中。

7、根据权利要求6所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第一级管束横向设置；所述第二级管束纵向设置。

8、根据权利要求7所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第二级管束为两排，第一级管束为一排；所述一排第一级管束插接于所述两排第二级管束排与排间的间隙中。

9、根据权利要求8所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述板架包括左右两侧固定的限位板(8)以及上下两侧设置的夹板(4)，所述两侧的两个夹板穿接螺栓(7)并由螺栓/螺母组件锁定。

10、根据权利要求1-4任一所述的管束式二级传热太阳能热水器，其特征在于，所述第二级管束经管束分配器(14)进入水箱(10)。

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