CN203249402U - 一种平板集热器型水箱落地式太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

一种平板集热器型水箱落地式太阳能热水器，由平板型集热器与落地式保温水箱组成，在集热器内，各支管并列竖排，两端分别与上下集管连通，智能加热器设在下集管上，在间接循环集热保温水箱内设有换热器、加压补液消胀器、防热倒流装置，集热器热水出口在上，与水箱上端循环液体输入口连通，集热器进水口在下，与水箱下端循环液体输出口连通，组成各种规模的间接/直接自然循环集热热水器和间接/直接强制循环集热热水器。本实用新型的特点是水箱容积和集热面积范围大，循环集热系统阻力小、效率高，组成的间接循环集热系统不耗电，在联集管上低温安全加热防冻和调节水温，不存在电热棒外表结水垢影响散热，易烧毁，寿命短、干烧、漏电等重大安全隐患，热水器低端水温可调、可恒温，四季可用。

Description

一种平板集热器型水箱落地式太阳能热水器

技术领域

本实用新型是太阳能光热领域一种平板集热器型水箱落地式太阳能热水器。 

背景技术

平板集热器型热水器种类不多，市场占有量不大，已有产品存在的主要问题是： 

1.水箱在上，集热器在下，热水器水箱容积和集热面积都无法做大，且安装固定不便，难以满足用户使用要求。 

2.水箱位置高，循环集热阻力大，对自然循环集热影响较大。 

3.用于直接自然循环集热，集热器自身防冻难，用于直接强制循环集热只能依靠热水循环和虹吸排空防冻，前者可靠性不足，后者为虹吸排空防冻而人为拉大水箱与集热器高度差大，致使长期循环集热耗电量倍增，得不偿失。 

4.热水器采用电热棒在水箱水中加热，存在电热棒结水垢、干烧、寿命短、漏电等严重隐患； 

实用新型内容

本实用新型提供一种可系统解决上述问题的平板集热器型水箱落地式太阳能热水器，本实用新型的技术方案是： 

1.平板集热器型水箱落地式太阳能热水器由平板型集热器与落地式保温水箱连接组成，在集热器(28)内，各支管(2)并列竖排，两端分别与上下集管(3、5)连通，智能加热器(7)设在下集管(5)上；在保温水箱(29)内，换热器(13)安装在水箱内胆(11)下部，换热器(13)上端通过换热器输入管(12/12A)与水箱上端循环液体输入口(18/18A)连接，换热器(13)下端接水箱底部输出接口(19)，加压补液消胀器(17)安装在水箱顶部高于集热器(28)的位置，通过连接管与液体循环管道上端连通，防热倒流装置(21)两端分别与箱底输出接口(19)和循环液体输出接口(20/20A)连通，集热器与水箱连接关系是集热器(28)上端接口(4)与水箱上端液体输入接口(18/18A)连通，集热器(28)下端接口(6)与水箱下端液体输出接口(20/20A)连通。 

2.在集热器下集管外设置由温控开关和特制加热器组成的智能加热器(7)，自动测量和控制集热器内最低温度，加热防冻，并在热水器水温调节系统控制下，通过加热下集管和管中液体，利用已形成自然循环管道，在热动力推动下，把加热器产生的热量导入水箱，达到热水器水温调节的目的； 

3.在高于集热器上端的循环管道上设置与管道连通的加压补液消胀器(17)，利用加压补液消胀器中液体重量和与循环管道的高度差，对循环系统液体加压、除气、补液，利用加压补液消胀器容积可随液体、气体自动变化特性，吸收因导热液体热胀增加的体积，确保集热系统安全运行； 

4.在热水器自然循环集热管道中串入防热倒流装置(21)，阻断水箱热水向集热器反向循环传热的途径，达到防热倒流的目的。 

本实用新型有益效果是： 

1.水箱落地后，水箱可与前后左右集热器相连，水箱容积和集热面积都不受限，用户选择范围大，安装使用方便。 

2.集热器上循环管与水箱高度相差很小，连接距离短，下循环管略低于水箱底部，自然循环阻力很小，集热器中的热量可很快进入的水箱。 

3.在集管上加热，由于集管吸热面积大，相同的加热器功率其温度可相应降低十几倍，加热器表面温度可由千度以上降至百度以下，且加热器与水隔离，不存在加热器外表结水垢影响散热，易烧毁，寿命短、干烧、漏电等问题，间接循环热水器因导热液体内无水垢成分，不存在结水垢问题，直接循环热水器加热器温度控制在60度以下可防止集管结水垢，使用安全可靠。 

附图说明

图1：平板型多功能集热器局部剖视图。 

图2：间接自然循环集热水箱局部剖视图。 

图3：管形换热器间接自然循环集热水箱示意图。 

图4：螺旋管换热器间接自然循环集热水箱示意图。 

图5：直接自然循环集热水箱局部剖视图。 

图6：间接强制循环集热水箱局部剖视图。 

图7：直接强制循环集热水箱局部剖视图。 

图8：间接自然循环集热热水器连接图。 

图9：直接自然循环集热热水器连接图。 

图10：间接强制循环集热热水器连接图。 

图11：直接强制循环集热热水器连接图。 

图12：中小型水箱落地式太阳能热水器外形示意图。 

图13：大型水箱落地式太阳能热水器外形示意图。 

图1～图13中编号1.吸热板，2.支管，3.上集管，4.上接口，5.下集管，6下接口，7.智能加热器，8.保温层，9.外壳，10.透光盖板，11.水箱内胆，12/12A.换热器输入管，13.环形空芯换热器，14.管形换热器，15.螺旋管换热器，16.连接管，17.加压补液消胀器，18/18A.循环液体输入口，19.箱底输出口，20/20A.循环液体输出口，21.防热倒流装置，22.除垢镁棒，23.自来水输入口，24.热水输出接口，25.水箱保温层，26.水箱外罩，27.水箱底座，28.平板型集热器，29.间接自然循环集热水箱，29A.直接自然循环集热水箱，29B.间接强制循环集热水箱，29C.直接强制循环集热水箱，30.上连接管，31.下连接管，32/32A.循环泵，33.支架。 

具体实施方式

本实用新型由平板型集热器和水箱两大部分组成，分别介绍如下： 

平板型集热器由吸热板(1)、支管(2)、上集管(3)、上接口(4)、下集管(5)、下接口(6)、智能加热器(7)、保温层(8)、外壳(9)、透光盖板(10)等组成，集热器内各支管(2)并列竖排，两端分别与上下集管(3、5)连通，吸热板(1)与支管(2)紧密接触，把吸收的太阳能传导到支管(2)内液体中，集热器输入输出口设置在上下集管(3、5)两端，智能加热器(7)设在下集管上，与下集管紧密接触，保温层(8)位于外壳(9)内四周和底部，透光盖板(10)在集热器向阳面。 

智能加热器(7)由温控开关和加热器组成，加热器种类很多，特制硅胶、塑胶类PTC电热带和电热棒、PTC陶瓷管、板加热器、金属管形或板形电阻丝加热器等都可使用。 

间接自然循环热水器水箱(29)由水箱内胆(11)、换热器输入管(12/12A)、换热器(13/14/15)、连接管(16)、加压补液消胀器(17)、循环液体输入口(18/18A)、箱底输出口(19)、循环液体输出口(20/20A)、防热倒流装置(21)、除垢镁棒(22)、自来水输入口(23)、热水输出接口(24)、水箱保温层(25)、水箱外罩(26)、水箱底座(27)等组成，环形空芯换热器(13)安装在水箱内胆(11)下部，上端通过换热器输入管(12/12A)与水箱上端循环液体输入口(18/18A)连接，下端接水箱底部输出接口(19)，循环液体输入口(18/18A)高于集热器(28)上端接口，加压补液消胀器(17)安装在水箱顶部或水箱外部高于集热器的位置，通过连接管(16)与液体循环管道上端连通，防热倒流装置(21)两端分别与箱底输出接口(19)和循环液体输出接口(20/20A)连通。 

直接自然循环集热水箱(29A)是在间接自然循环集热水箱(29)的基础上，取消换热器输入管(12/12A)、换热器(13/14/15)和加压补液消胀器(17)，适当降低循环水口(18/18A)高度，提升水箱底座(27)高度的水箱。 

间接强制循环集热水箱(29B)是在间接自然循环集热水箱(29)的基础上，在水箱底部接口(19)与循环液体输出接口(20、20A)之间串入循环泵(32/32A)组成的水箱； 

直接强制循环集热水箱(29C)是在间接自然循环集热水箱(29)的基础上，取消换热器输入管(12、12A)、换热器(13)和加压补液消胀器(17)，在水箱底部接口(19)与循环液体输出接口(20、20A)之间串入循环泵(32/32A)组成水箱，也可由直接自然循环集热水箱(29A)基础上串入循环泵(32、32A)组成。 

四种保温水箱(29/29A/29B/29C)分别与集热器(28)通过连接管(30、31)，连接成间接自然循环集热热水器、直接自然循环集热热水器、间接强制循环集热热水器、直接强制循环集热热水器。 

换热器输入管(12/12A)既是连接管，又是辅助换热器，改变其局部管径和材料可改变其换热面积和换热功率，换热器输入管(12/12A)可用螺旋换热管取代； 

间接循环水箱换热的换热器种类有：环形空芯换热器(13)、管形换热器(14)、螺旋管换热器(15)和水箱夹套换热器，环形空芯换热器(13)通常用于集热面积较大的间接循环集热热水器，在换热的同时 换热器内环可形成自然循环，吸取底部低温水对流换热，换热效率更高；管形换热器(14)、螺旋管换热器(15)换热功率相对较小，水箱夹套换热器安装在水箱内胆内或外部，与内胆焊为一体，凡具有换热功能并适于在水箱内安装的换热器，不论结构形状如何，都可使用。 

根据水箱容积和负载的集热器面积，换热器上端可设置多只循环液体输入口(18/18A)，通过连接管与保温水箱外前后左右的集热器连接，箱底液体输出口(19)可共用，也可多接口输出。 

制造换热器的材料种类很多，铜、铝、不锈钢和特制钢都可做换热器，改变换热器直径、高度和材料可改变换热器换热功率。 

间接自然/强制循环热水器导热工质种类有：防冻液、超导液。 

加热补液消胀器(17)上部是可随液体气体起伏、容积可变的装置，通常是柔性耐高温硅胶、橡胶类膜片式盖，在膜片式盖上装有泄压阀。加压补液消胀器(17)内充60％左右液体，利用液体重量和与循环管中液体的高度差，对间接循环集热系统内液体加压，排出换热器和集热器循环管中气体；当间接循环管和换热器中液体不足时，加压补液消胀器(17)内液体可自动补充；当循环集热系统内导热工质因热胀使液体体积增加时，加压补液消胀器(17)容积自动增大吸收增加的体积；当循环系统因液体过多或气体过多超过泄压阀开启压力时，泄压阀上泄压孔自动打开排出气体和多余液体，排放完毕后自动关闭，可确保循环集热系统安全运行。 

依据加压补液消胀器(17)的工作原理，硅胶、橡胶类耐高温柔性袋可做加压补液消胀器(17)，其安装位置、连接方法、工作原理、使用效果与箱形、桶形带浮动膜片式盖的加压补液消胀器相同。 

加压补液消胀器(17)也可做成独立箱，安装在水箱外顶部或者集热器上端，通过连接管与液体循环管道上端连通。 

加压补液消胀器(17)结构种类很多，凡满足加压补液消胀要求的装置都适用。 

为消除集热器可能产生的气堵现象，可在集热器上接口和水箱液体进口处设置自动或手动排气装置。 

防热倒流的装置(21)用于阻断无阳光时水箱与集热器之间反向循环，防止水箱热量倒流，防热倒流的装置(21)可安装在集热器和水箱液体进出口任意一处，从方便性考虑，通常设置在水箱底部出口。防热倒流的装置(21)种类有止逆阀和温差电控阀、光控阀等各种受阳光、水温、时间控制的电控阀。 

除垢镁棒(22)用于热水系统除垢，可安装在水箱内下部任何适当位置，安装在换热器附近有利于换热器除垢，且水箱上无接口，便于生产。 

自来水输入口(23)用于向水箱内补水，可设置在水箱任何适当位置，受水箱上水温水位传感器和电控阀控制，水箱上水也可使用各种依据浮球阀原理设计的水阀控制和手动控制。 

热水输出接口(24)接用户端，向用户提供热水，在水箱内，热水输出管可接浮动式水位跟踪口，吸取水箱上部热水输出。将多只保温水箱热水输出接口(24)互相连通，其水箱容积和集热面积等于各水箱容积和负载的集热器面积之和，可组成任意规模的自然循环和强制循环热水器和热水系统。 

在保温水箱上通常都设进排气口、溢流口、排污口、水温水位传感器、控制保护显示器系统等公知的功能和接口，可根据需要增设增压泵。水箱保温层(25)位于水箱内胆(11)与水箱外罩(26)之间，水箱底座(27)用于支撑和固定水箱，在水箱底座(27)内可安装控保显示系统、循环泵、增压泵和外部接口，安装维修简单方便。水箱内外(12/12A)和18/18A、20/20A、31/31A是水箱上功能相同的输入管接口、循环泵，可安装使用其中之一或同时安装使用。 

保温水箱(29/29A/29B/29C)外形有多种，只要符合本实用新型基本特征，都可使用。 

集热器与水箱连接方法是：集热器(28)上端接口(4)与水箱上端液体输入接口(18/18A)连通，集热器(28)下端接口(6)与水箱下端液体输出接口(20/20A)连通；循环集热方法是：平板型集热器吸热板(1)吸收太阳能加热各支管(2)，在热动力作用下，液体在支管-上集管-保温水箱水中或换热器中-下集管-支管中自然循环，把热量导入保温水箱(29/29A)，达到自然循环集热目的；当集热器(28)与水箱相距较远、集热面积过大或集热器与水箱高度无法形成自然循环时，采用强制循环集热，通过循环泵将集热器吸收的热量导入水箱(29B/29C)中。 

附图简介：图1是平板型多功能集热器局部剖视图，是一种支管并列竖排并具有自动加热防冻和水温调节功能的平板集热器。图2是间接自然循环集热水箱局部剖视图，水箱(29)内装有换热器(13/14/15)和加压补液消胀器(17)，通过连接管(30)、(31)与集热器(28)连接，组成平板集热器型水箱落地式间接自然循环热水器。图3：管形换热器间接自然循环集热水箱示意图。图4：螺旋管换热器间接自然循环集热水箱示意图。图3、图4与图2水箱中差别仅在于换热器结构。图5是直接自然循环集热水箱局部剖视图，水箱(29A)内未装有换热器和加压补液消胀器装置，通过连接管(30)、(31)与集热器(28)连接，组成水箱落地式直接自然循环热水器。图6是间接强制循环集热水箱局部剖视图，水箱(29B)内装有换热器、加压补液消胀器，水箱底座内装有循环泵，通过连接管(30)、(31)与集热器(28)连接，组成间接强制循环热水器。图7是直接强制循环集热水箱局部剖视图，水箱(29C)内无换热器、加压补液消胀器，水箱底座内装有循环泵，通过连接管(30)、(31)与集热器(28)连接，组成直接强制循环热水器。 

图8～图11是本实用新型四种不同集热方法的热水器连接图，其集热器(28)、连接管(30)、(31)和连接方法相同，只是水箱内部略有不同。 

图12是中小型水箱落地式太阳能热水器外形示意图，是本实用新型部分实施例之一，其并联集热器的数量与水箱容器成正比，适用于集热面积15平方米以内的热水器。 

图13是大型水箱落地式太阳能热水器外形示意图，是本实用新型部分实施例之一，其并联集热器的数量与水箱容积成正比，单机适用于集热面积16～50平方米以内的热水器，多机可并联，组成大面积集热系统。图12～图13图中都有四种不同循环集热方法的热水器。 

Claims (2)

1.一种平板集热器型水箱落地式太阳能热水器，由平板型集热器与落地式保温水箱连接组成，其特征是：在集热器(28)内，各支管(2)并列竖排，两端分别与上下集管(3、5)连通，智能加热器(7)设在下集管(5)上；在保温水箱(29)内，换热器(13)安装在水箱内胆(11)下部，换热器(13)上端通过换热器输入管(12/12A)与水箱上端循环液体输入口(18/18A)连接，换热器(13)下端接水箱底部输出接口(19)，加压补液消胀器(17)安装在水箱顶部高于集热器(28)的位置，通过连接管与液体循环管道上端连通，防热倒流装置(21)两端分别与箱底输出接口(19)和循环液体输出接口(20/20A)连通，集热器与水箱连接关系是集热器(28)上端接口(4)与水箱上端液体输入接口(18/18A)连通，集热器(28)下端接口(6)与水箱下端液体输出接口(20/20A)连通。 

2.根据权利要求1所述的平板集热器型水箱落地式太阳能热水器，其特征是：平板集热器型水箱落地式太阳能热水器有四种，分别是：间接自然循环集热热水器、直接自然循环集热热水器、间接强制循环集热热水器和直接强制循环集热热水器。 

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