CN201973898U - 以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用太阳能制取热水的设备。这种设备完全采用气体作为工作介质，在封闭的系统内，将集热器富集的太阳热能转移至水箱，加热水箱内的水，达到收集使用太阳能的目的。这种太阳能热水器的集热器可拼装成一整片，安装在房屋顶部，作为房屋建筑的屋顶使用，起到防雨和遮阳的作用，既可节约建筑成本，又可利用太阳能生产热水。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及太阳能热利用中的一种太阳热能收集、转换的设备，这种设备是以空气或其它导热性能更高的气体作为工作介质，在特定系统内循环流通，进行太阳热能的收集、输送与转换。
(二)背景技术
目前利用太阳能热制备热水工程技术领域中，主要有玻璃真空管集热器和平板式集热器组成大面积集热器阵列，利用液体工质或直接利用水循环，将集热器阵列吸收的太阳热能输送到储水箱，达到利用太阳能的目的。
目前太阳能热水器按运行方式可分为泵强制循环液态工质及液态工质自循环两种方式，这两种方式的共同特征均是依靠液态工质循环进行热量的转移及交换。
太阳能热水器按换热方式分为直接换热方式和间接换热方式。直接换热为水箱内的水直接作为换热介质，通过泵强制循环或自循环，将太阳能集热器吸收的热能转移到水箱内。在北方冬季及高寒地带，集热器部位的水会因夜间温度过低而冻结，使集热器部件产生冻胀而破坏。针对这一缺陷，后来在水箱内设置换热盘管或其它形状的内胆，液态工质通过设在水箱内的换热盘管或换热内胆进行间接换热，同时工质添加了防冻液，一定程度上减少了集热器冬季冻胀损坏。
上述以直接换热或间接换热方式工作的系统，无一不使用液态工质，特别是间接换热方式的系统，换热工质的填充及后期加液、更换均需耗费高额成本。
目前太阳能热水工程大面积集热器一般都是架设在房屋建筑屋顶上，不具有防水与遮阳功能，并不能直接作为屋顶使用，而是需要固定安装在原有屋面之上，在很大程度上还会破坏屋面的防水效果，也不利于降低工程造价。
(三)发明内容
针对现有的技术缺陷，本实用新型意在提供以气体为介质的太阳能热水器，其平板集热器阵列作为房屋建筑的屋顶，用空气或其他气体介质作为热能传输介质，在本实用新型所述的特定的循环系统内吸收太阳热能制取热水。其气体换热循环为封闭式自循环或风机强制循环，经过试验比较，宜选用风机强制循环方式。
(四)附图说明
图1、图2为根据本实用新型而实施的太阳能热水器系统运行示意图。
图3、图4、图5为根据本实用新型而实施的全屋顶太阳能热水器屋顶布置示意图。
(五)具体实施方式
为实现本实用新型的目的，提出根据本实用新型而实施的以下实施方案，但本实用新型的保护范围不限于此，凡是以空气或其他气体作为工作介质运行的与以下实施方案相似的产品及技术都将落入本实用新型的保护范围。
以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器工程
根据本实用新型而实施的全屋顶太阳能热水器工程，参照说明书附图1及附图2；图1所示构造包括根据中国专利申请号2009100547277文件中要求的平板太阳能集热器26，上汇流箱1，下汇流箱6，集热器26通过桥联箱19组成阵列，输送气体的管道24、25，设置于管道上的循环风机7，水箱外壳15，不锈钢水箱内胆13，设于内胆与外壳之间的发泡保温层14，冷水进口9及热水出口12，设置于内胆底部的换热器8，水温探头11，集热器端高温探头17，辅助电加热棒10及智能温差控制仪16；集热器，输气管道、水箱构成一个封闭循环系统；图2所示构造与图1所示构造的区别在水箱的构造，图2所示系统水箱内胆与保温层之间留有一定的间隙18，循环的气体可以自由流通，由水箱内胆直接与热气体进行热交换，为了提高换热效率，可在水箱内胆外壁上焊接铝翅片或铜翅片。
根据本实用新型而实施的屋顶太阳能热水器，其工作原理为平板太阳能集热器26受到太阳光辐射，集热器内的空气迅速升温，当探头17与探头11探测的温度差值达到设定值时，智能控制仪16启动循环风机7，系统内的工作介质空气通过循环风机7进行强制循环流动，在封闭循环系统内，热气流沿输气管道25流入水箱，由换热器8或水箱内胆13直接吸收热量加热水箱内的水，热气流降温后沿输气管道24流回集热器26，完成一个吸热换热循环。
根据本实用新型而实施的屋顶太阳能热水器，从储水箱热水出口12流出的热水供多个用户使用，为使用户在使用热水过程中实现即开即热，将冷水进口与热水出口的管道布置成循环回路，利用循环泵27实现进行管道与储水箱内的水保持循环，从而实现在各用户的接入端能即时提供与储水箱相同水温的热水，单向阀28则阻止进水端9的冷水进入用户端。
根据本实用新型而实施的屋顶太阳能热水器，其目的在于提供一种安全，成本低，节能环保的制取热水的设备。
具体来讲，根据本实用新型而实施的所述屋顶太阳能热水器，由于不需使用液态工质，完全使用空气等气体作为热量的吸收转移及交换的介质，同时不需使用昂贵的承压式平板集热器，成本大幅降低，更由于不使用液态工质，不再需要后期使用过程中的加液及更换工质液的工作，其后期维护成本为零，成本优势十分明显。
具体来讲，由集热器26和桥联箱19组成的集热板阵列，可直接作为房屋建筑屋面使用，具有防水和遮阳的功能。在现阶段城市房屋建筑的平改坡的工程改造中，主要是解决房屋建筑顶层漏水与被太阳直接暴晒的问题，本实用新型的集热板阵列可直接应用于屋面改造，即可作为平改坡的屋面材料，起到防水与隔绝太阳暴晒楼板的作用，又可吸收太阳热能，提供居民所需生活热水。
Claims (5)
1.一种以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器，以空气或导热性更强的气体作为工作介质，在特定的循环系统内利用太阳能制取热水；其特征在于这种设备是一种使用气体而非液态介质作为工作介质来利用太阳能的设备。
2.根据权利要求1所述的以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器，优选空气作为工作介质。
3.根据权利要求1所述的以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器，包括平板太阳能集热器(26)，上汇流箱(1)，桥联箱(19)及下汇流箱(6)，输送气体的管道(24、25)，设置于管道上的循环风机(7)，水箱外壳(15)，不锈钢承压水箱内胆(13)，设于内胆与外壳之间的发泡保温层(14)，冷水进口(9)及热水出口(12)，设置于内胆底部的换热器(8)，或设置于水箱内的空气层(18)，水箱温度探头(11)，集热板温度探头(17)，辅助电加热棒(10)及智能控制仪(16)；其特征在于集热器，上下汇流箱，桥联箱，输气管道，循环风机及水箱构成一个封闭循环系统，探头(17)和探头(11)达到设定的温差值时，智能控制仪(16)启动循环风机(7)，由循环风机(7)提供气体循环动力，空气在封闭系统内循环流动完成吸热换热过程，从而吸收太阳能加热水箱内的水。
4.根据权利要求3所述的以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器，其特征还在于每个平板集热器为单一模块，通过连接组件桥联箱(19)可以拼装成无缝隙结构，组成平板集热器阵列。
5.根据权利要求3所述的以气体为工作介质的全屋顶太阳能热水器，其特征在于热水集中供应，储水箱内的热水通过管道与用户接入端输送到用户使用端。
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