CN201517861U - 自然循环热交换式高效太阳能热水箱 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及太阳能热水箱技术领域，特别涉及自然循环热交换式高效太阳能热水箱。本自然循环热交换式高效太阳能热水箱，可以提高太阳能水箱中水的平均温度，提高太阳能利用率。本热水箱利用温度不同的水的密度不同特性。在密度差的作用下，温度较高的水会向上运动，当太阳能水箱中内外层水箱中的水由于接收到的太阳能不同引起水温差时，温度较高的水会向上运动，在上升水流的作用下内水箱上部的水通过内水箱上部的通道被推入外水箱造成内外水箱中的水自然循环，这种循环使得内外层的水通过对流形式的使热交换速度大幅度提高，内外层水的温度差减小，水箱内水平均温度提高，热水总供应量增加，提高太阳能利用效率。

Description

自然循环热交换式高效太阳能热水箱
技术领域
本实用新型涉及太阳能热水箱技术领域，特别涉及自然循环热交换式高效太阳能热水箱。
背景技术
当前对太阳能的收集利用技术发展很快，各种利用太阳能获取生活用热水的装置层出不穷，在这些利用太阳能获取生活用热水的装置中技术含量高、效率高的一般成本都很高，推广起来有一定的难度。目前在城乡安装较为普遍的是一种技术含量、效率成本都很低的简易热水箱。这种简易热水箱一般利用不锈钢材料制成，安装使用都很简单，但这种简易热水箱内部无任何冷热水能量交换装置，所以一般是靠近箱壁的水温度较高，而水箱内部特别是中心部位的水温较低与箱壁附近的水存在较大的温差，这种情况直接影响箱内平均水温和热水的供应总量，同等条件下太阳能的利用率较低，本人设计的这套自然循环热交换式高效太阳能热水装置可能在不依靠太阳能外的任何能源动力的情况下，利用水箱内冷热水的水温差促使水箱内冷热水自然循环交换能量，从而提高水箱内的平均水温，加大热水供应总量，达到提高太阳能利用率的目的。
发明内容
本实用新型提供一种自然循环热交换式高效太阳能热水装置，主要克服目前简易太阳能热水箱中内外层水温相差较大，冷热水不能自然循环交换能量的问题。本装置可以使太阳能水箱中内外层水自然循环并进行能量交换从而减小水箱中内外层的水温差加大太阳能热水箱的热水供应量提高太阳能的利用率。
本实用新型的基本结构是一个内外两层的不锈钢水箱。其特征在于在普通不锈钢水箱的内部加装了一个有多个出、入水口的不锈钢水箱，整个热水箱的供水管接在内层水箱的上部(约在内部水箱总高度的四分之一处)，出水管安装在外层水箱的上方，在内层水箱的底部和下部开有多个出、入水口用于内层水箱与外层水箱之间的水循环。本装置利用水受热后温度升高、密度减小，这样就与温度较低的水之间形成了一个密度差在这个密度差的作用下，温度较高的水会向上运动，同时与之相对应温度较低的水会在密度差的作用下作向下的运动的原理设计。正常使用时由于水箱外部接收太阳能较多，靠近水箱外壁的水温度升高的速度高于内侧，水箱内外层存在着一定的水温差，水箱底部由于没有隔板，底部的水是直接相通的，这样水箱底部的水温与水箱外壁附近的水温相近，这个水温会比内水箱中部和上部的温度高，在这个水温差的作用下内水箱底部的水会自然上升，在上升水流的动力作用下内水箱上部的水被通过内水箱上部的通道挤入外水箱，与此同时，外水箱上部的水在压力作用下向下运动，由此造成内外水箱中的水自然循环，这样水温差就成为了内外冷热水自然循环的动力，这种循环使得内外层的水通过对流的形式使热交换速度大幅度提高，大大减小了内外层水的温度差，从面达到提高热水箱内水平均温度的目的，加大了热水的总供应量也就达到了提高太阳能利用效率的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例的正剖面图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，图中N1为外层水箱，采用不锈钢或铝合金等材料制成，N2为内层水箱，采用不锈钢或铝合金等材料制成，一般内层水箱的容积为外层水箱的容积的二分之一较为适合。W1是热水箱的进水管，进水口开在内层水箱的上部(约为内部水箱总高度的四分之一处)，进水管的另一端可通过阀门连接到自来水或其它供水系统上，W2为出水口，安装在外层水箱的上方，此水管为用户所需热水的出口。S1为自动排汽阀门安装在外层水箱N1的顶部(S1的型号要根据供水压力而定)，用于排出水箱内的水蒸气。
在内层水箱N2的上部靠近外层水箱N1出水口一侧开出6-9个直径为10CM-15CM的圆孔如图中U1至U3所示；在内层水箱N2的下部均匀的开出9-12个直径为10CM-15CM的圆孔如图中L1至L5所示。在使用此水箱时要按图中箭头A所示方向垂直安装，然后打开进水阀门向水箱中注满水。当不使用热水时，水箱外层接收太阳能后靠近外层的水温度升高，外层水箱底部的水温高于内层水箱的水温，在温度差引起的压力差的作用下，外层水箱中的热水通过内层水箱底部的圆孔向内层水箱上部运动，与此同时内层水箱中温度较低的水在密度差引起的压力差的作用下会向下运动，通过这个过程外层水箱中的温度较高的水与内层水箱中温度较低的水形成对流进行热能量交换提高内层水箱中的水温，同时内层水箱中的水温如果高于外层水箱水温，内层水箱中的水也可能通过内层水箱上部的圆孔直接进入外层水箱。只要内层与外层、上部与下部的水存在温度差这种运动就会不停的进行下去，也就实现了热水箱中水的自然循环热能量交换。当使用热水时，自来水从W1注入内层水箱，由于自来水的水温比箱中的水温低，在水温差引起的压力差的作用下，冷水向下运动通过内层水箱底部的圆孔进入外层水箱上，这时从出水管W2首先流出的是温度较高的热水，这种自然循环交换式高效太阳能热水箱在简易太阳能热水箱的基础上加装自然循环装置，可以在一定程度上克服原热水箱内部内侧与外侧、底部与上部水温温差大的问题(特别是容积较大的太阳能热水箱效果更为明显)，提高热水箱中水的平均温度在水箱容积、太阳光照及环境温度不变的情况下提高热水供应能力提高太阳能的利用效率。

Claims (1)

1.一种自然循环热交换式高效太阳能热水箱，由内外两层水箱构成，其特征在于在太阳能热水箱的内部加装了一个有多个出入水口的内层水箱，供水管安装在内层水箱的上部，出水管安装在外层水箱的上方。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102853606A (zh) * 2011-07-02 2013-01-02 王兴国 无能耗自然循环冷冻冷藏工艺及装置
CN104006558A (zh) * 2014-06-09 2014-08-27 中国科学院工程热物理研究所 一种新型结构的蓄热水箱

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