CN201297704Y - 气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统 - Google Patents

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Abstract

气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统，其特征是设置气泡泵和集热器于屋顶，设置换热器和水箱于室内或阳台中低于气泡泵高度的位置上，以气泡泵、集热器和换热器构成传热介质的封闭循环系统。本实用新型不需要将水箱安装于屋面，因而减少了屋面负载；本实用新型不使用电力增压泵，因而降低了使用成本；整体结构简单，系统配置成本低。

Description

气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能热水系统。
背景技术
太阳能热水系统包含了其循环动力、结构形式和加热方式。
循环动力：
一种自然循环式热水装置，它的蓄水箱置于集热器的上方，水在集热器受太阳热能的辐射温度升高。由于集热器与蓄水箱中的水的温差，形成系统的热虹吸压头，使热水由上循环管进入水箱的上部，同时箱底的冷水由下循环管流入集热器形成循环。在运行过程中系统和水温逐渐升高，经过一段时间后，水箱上部的热水即可使用。在用水的同时由补给水箱向蓄水箱补充冷水。这类循环方式结构简单，运行可靠且不需要外在能源。但其缺点表现为，为了防止系统在夜间产生倒流现象及维持必要的温度，热虹吸压头蓄水箱必须置于集热器的上方，这对于大型的装置，由于水箱过大，在建筑布置及用负荷考虑都会带来一些问题。此外自然循环热水装置中的水箱大多置于室外，要求有良好的保温设施。
一种强制循环的方式，是依靠水泵使水压集热器与蓄水间循环。系统中备有控制装置，当集热器顶端的水温比蓄水箱底部的水温高出若干度时，控制装置启动水泵。反之，两者的温差低于限定值时水泵停止运行。
结构形式：
包括分体式结构和整体式结构，集热器与蓄水箱合二为一，实质上是一种表面涂黑的贮水容器，水在容器内不流动。靠容器壁吸收太阳辐射后对它传热，经过一个白天整容器内的水被加热，到傍晚即可使用。其结构简单，成本低；但保温性能差，夜间水温不能保持，只能在傍晚时刻及时使用热水，使用范围有很大的限制。对于农村，或经济不发达地区有一定的使用价值。整体式太阳能热水器由于水箱位置高于集热器，能够通过热虹吸和重力作用使工质自然循环，不需要电力循环泵但是整体式热水器需要较高的屋顶安装面积和较高的屋顶承压能力。
加热方式
直接式，是将集热器中的热水直接供给用户使用
间接式，也称作封闭式，集热器和置于水箱中的换热器形成一个封闭的流动循环。
分体式太阳能热水器由于热水在高处，冷水在低处，必须依靠电力循环泵使工质流动进而换热。同时需要增加循环泵控制板等辅助设备。这里提供给循环泵的电能必不可少。但是分体式系统安装要求低。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统，以期不要将水箱安装于屋面而减少屋面负载；不使用电力增压泵，以降低使用成本；简化整体结构以减少系统配置成本。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：
本实用新型气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统的结构特点是设置气泡泵和集热器于屋顶，设置换热器和水箱于室内或阳台中低于气泡泵高度的位置上，以气泡泵、集热器和换热器构成传热介质的封闭循环系统。
本实用新型的结构特点也在于所述气泡泵呈竖直放置，气泡泵的结构设置为顶部为膨胀室、中部为分离室、底部为冷凝室；膨胀室内设置有膨胀囊，膨胀囊的顶部以弹簧相抵，膨胀囊的底口同分离室连通；分离室和冷凝室之间由导气管连通；换热器的换热器入口管和集热器的集热器出口管分别与分离室连通；换热器的换热器出口管和集热器的集热器入口管分别与冷凝室连通。
本实用新型气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统的结构特点是：设置气泡泵和集热器于屋顶，设置换热器和水箱于室内或阳台中低于气泡泵高度的位置上，以所述气泡泵、集热器和换热器构成传热介质的封闭循环系统。
本实用新型中传热介质循环于集热器、气泡泵和换热器所组成的封闭系统内。吸收太阳能后的传热介质工质首先在集热器中被加热，气泡泵利用集热器中的沸腾介质产生的气泡提升流体介质，从而产生势差和压力差，压力差为循环提供动力。在没有任何其他形式能量输入的情况下整个系统自动循环，供给热水。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
1、与联体式太阳能热水系统相比，本实用新型中水箱不需要安装在竖直位置高于集热器处，大大减小了屋顶负载。
2、与分体式电力泵驱动系统相比，本实用新型以气泡泵进行取代，整体上来讲降低了系统的成本，具有一定的经济价值。取代了循环工质必须的电力增压泵，使整个系统只依靠太阳能便能自动吸热，循环，换热。减少了屋顶负载同时不需要借助电力输入。为边远高山等电力紧张地区提供了方便气泡泵的设计完成了热能向机械能的直接转化。在全年气温0℃以上地区使用可以称为完全的绿色零二氧化碳排放太阳能装置。
附图说明
图1为本实用新型系统构成示意图。
图2为本实用新型气泡泵结构示意图。
图中标号：1气泡泵、2集热器、3换热器、4水箱、5温水供给口、6水阀、7传热介质循环管、8膨胀室、9分离室、10冷凝室、11弹簧、12膨胀囊、13换热器入口连接管、14换热器出口连接管、15集热器出口连接管、16集热器入口连接管、17压力阀、18导气管。
以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，设置气泡泵1和集热器2于屋顶，设置换热器3和水箱4于室内或阳台中低于气泡泵高度的位置上，以气泡泵1、集热器2、换热器3和传热介质循环管7构成传热介质的封闭循环系统。
集热器2可以采用高集热率、耐高压、防冻的真空热管集热器，水箱4和换热器3可以根据日照强度、集热器3的面积及用户要求进行合理选择。
参见图2，气泡泵1呈竖直放置，顶部为膨胀室8、中部为分离室9、底部为冷凝室10；膨胀室8内设置有膨胀囊12，膨胀囊12的顶部以弹簧11相抵，当封闭循环系统内的热介质受热后体积膨胀，气态传热介质通过集热器出口连接管15进入分离室9及与其连通的膨胀囊12，随着热量不断被传热介质吸收，膨胀囊12体积不断变大，弹簧11不断被压缩，弹簧11和膨胀室8共同作用来控制膨胀囊12的体积变化并进而调节封闭系统内的压力，同时保证分离室9和冷凝室10间的压力差；分离室9和冷凝室10之间由导气管18连通；换热器3的换热器入口管13和集热器2的集热器出口管15分别与分离室9连通；换热器3的换热器出口管14和集热器2的集热器入口管16分别与冷凝室10连通；膨胀室8内的膨胀囊12下端同分离室9连通。
具体实施中，以水箱4与温水供给口5、各水阀6以及冷水水源构成供水系统，调整各水阀6的不同启闭状态，可以在温水供给口5中提供热水，或为水箱4上水。
传热介质封闭系统中进行循环，首先通过集热器2吸收太阳能后沸腾，进入气泡泵1的分离室9后气液分离，高温液态介质通过换热器入口管13进入换热器，一部分热气体存留于分离室9的上部及与其连通的膨胀囊12内，另一部分气态介质则在分离室9和冷凝室10之间的压力差作用下通过导气管18从分离室9进入冷凝室10被冷凝。进入换热器3的高温液态介质加热水箱4中的冷水，然后返回气泡泵1中的冷凝室10，冷凝室10中的液态介质随后进入集热器2，至此完成一个循环，介质重新被加热后，再次循环。
整个装置安装完成之后，通过压力阀17将传热介质注入封闭系统，并在日照充足时手动调节调压阀17，之后除随季节日照变化明显或者出现意外泄漏时需要再次调节和注入传热介质之外，整个系统可以自动吸热，自主循环向用户提供热水。对年最低气温零上的地区循环换热介质可以直接采用水，在各。对冬季气温在-20℃以上但日照良好的地区可以使用丙烯乙二醇与水各占50％的比例掺混作为传热介质，冬季气温低于-20℃的地区不建议也不适合冬季使用本实用新型。

Claims (2)

1、气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统，其特征是设置气泡泵(1)和集热器(2)于屋顶，设置换热器(3)和水箱(4)于室内或阳台中低于气泡泵高度的位置上，以所述气泡泵(1)、集热器(2)和换热器(3)构成传热介质的封闭循环系统。
2、根据权利要求1所述的气泡泵分体式自动循环太阳能热水系统，其特征是所述气泡泵(1)呈竖直放置，气泡泵的结构设置为顶部为膨胀室(8)、中部为分离室(9)、底部为冷凝室(10)；膨胀室(8)内设置有膨胀囊(12)，膨胀囊(12)的顶部以弹簧(11)相抵，膨胀馕(12)的底口同分离室(9)连通；分离室(9)和冷凝室(10)之间由导气管(18)连通；换热器(3)的换热器入口管(13)和集热器(2)的集热器出口管(15)分别与分离室(9)连通；换热器(3)的换热器出口管(14)和集热器(2)的集热器入口管(16)分别与冷凝室(10)连通。
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CN103485997A (zh) * 2013-09-22 2014-01-01 上海理工大学 由太阳能驱动的气泡泵装置
CN108692469A (zh) * 2018-05-10 2018-10-23 上海海事大学 蒸汽活塞式太阳能热水器装置

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