CN203869346U - 承压式太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种承压式太阳能热水器，包括联箱、集中储水箱和集热管，所述联箱下部与集中储水箱连通形成回路，所述集热管包括杯状结构的玻璃真空管，所述玻璃真空管一端为封闭端，另一端为开口端；玻璃真空管包括内部的玻璃内管，玻璃内管内的空间为介质存储空间，所述介质存储空间内还设置有金属管，所述金属管靠近所述封闭端的一端为封闭结构，另一端为金属管口；所述联箱下部与至少一根集热管的金属管口连通。本承压式太阳能热水器，集热管中的传热介质存储在金属管中；金属管可以满足传热介质加压的强度要求，玻璃真空管又可以大大减少传热介质热量散失。

Description

承压式太阳能热水器

技术领域

本实用新型属于太阳能热水器领域，具体的是包含有新型集热管的承压式太阳能热水器。

背景技术

太阳能热水器是利用太阳光热量将水加热的设备，其通常包括储水用的水箱和吸热用的集热管，水箱和集热管内部存储有传热介质。按照水箱和集热管内部是否受压可以分为非承压式太阳能热水器和承压式太阳能热水器两种。

承压式的太阳能热水器，即是让水箱和集热管内部的传热介质保持一定压力，例如水箱直接与自来水管道接通，利用自来水的压力将加热后的水压出到达用户端。这样就可以将水箱设置在靠近用户端的位置，而不用考虑高度落差的情况，水箱离用户端越近，则中间管道越少，有利于热水的充分利用；而且由于热水具有一定压力可以方便的与自来水冷水管配合调温使用。

太阳能热水器最常用的集热管为玻璃真空集热管，其结构为双层玻璃制成的杯状结构，其中内管和外管之间为真空，这使得集热管吸热后可以大大减少热量向外的散失，从而将传热介质加热到较高的温度。

但由于玻璃真空集热管强度不高，如果用于承压式太阳能热水器，则集热管非常容易破裂。所以传统的承压式太阳能热水器，都是直接采用金属管或者金属管加金属翅片的形式制成集热管。这种太阳能热水器的金属管虽然可以满足传热介质加压的要求，但由于金属管会通过热传递的方式向外散失大量热量，这导致热水器内传热介质被加热的温度低于前述真空集热管能达到的温度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种承压式太阳能热水器，其集热管既可以满足传热介质加压的强度要求，又可以大大减少传热介质向外的热量散失。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

承压式太阳能热水器，包括联箱、集中储水箱和集热管，所述联箱包括内部的水箱，所述水箱上设置有联箱进水口和联箱出水口；所述集中储水箱包括储水箱循环出口、储水箱循环进口、自来水口和热水出口；所述联箱进水口与储水箱循环出口连通，所述联箱出水口与储水箱循环进口连通，所述自来水口与自来水进水管连通，所述集热管包括杯状结构的玻璃真空管，所述玻璃真空管一端为封闭端，另一端为开口端；玻璃真空管包括内部的玻璃内管，玻璃内管内的空间为介质存储空间，所述介质存储空间内还设置有金属管，所述金属管靠近所述封闭端的一端为封闭结构，另一端为金属管口；所述水箱下部与至少一根集热管的金属管口连通。

进一步的，所述联箱进水口与储水箱循环出口之间，或联箱出水口与储水箱循环进口之间的的管路上还设置有循环泵。

进一步的，所述联箱进水口、储水箱循环出口、联箱出水口和储水箱循环进口所处的高度从低到高依次设置。

进一步的，所述水箱下部开设有热管孔，与热管孔连接设置有金属管插接部，金属管插接部与金属管口尺寸相适配，且金属管口与金属管插接部插接在一起，所述金属管口与金属管插接部之间设置有插接密封圈。

进一步的，所述金属管插接部设置在水箱外，所述金属管插接部内侧面设置有至少一个插接部凹槽，所述插接密封圈设置在插接部凹槽内，所述金属管口插接于金属管插接部内部。

进一步的，所述水箱外围包裹有保温层，所述保温层靠近金属管插接部的位置开设有玻璃管插接部，玻璃管插接部的开口尺寸与所述开口端的外围尺寸相适配，且开口端插接于玻璃管插接部内；所述玻璃真空管上靠近开口端的外圆周面与玻璃管插接部内侧面之间还设置有弹性圈，所述弹性圈截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部内，L形的另一端抵靠在保温层的外表面。

进一步的，所述金属管的外径与玻璃内管的内径相适配。

进一步的，所述玻璃内管与金属管之间，且靠近开口端的位置设置有集热管密封圈；所述金属管外表面设置有与集热管密封圈适配的凹槽，所述集热管密封圈设置在凹槽内。

进一步的，所述玻璃内管与金属管之间，且靠近开口端的位置设置有保温部件。

进一步的，所述保温部件为硅酸铝纤维棉。

本实用新型的有益效果是：使用本实用新型的承压式太阳能热水器，其集热管包括外部的玻璃真空管和内部的金属管，传热介质存储在金属管中；金属管可以满足传热介质加压的强度要求，玻璃真空管又可以大大减少传热介质热量散失。

附图说明

图1是本实用新型的承压式太阳能热水器一种实施例的示意图；

图2是图1中集热管与联箱连接处的放大示意图；

图中部件附图标号为：1-集热管、11-玻璃真空管、12-玻璃内管、13-介质存储空间、14-封闭端、15-开口端、19-选择吸收层、2-金属管、21-金属管口、3-集热管密封圈、31-保温部件、4-热管孔、5-金属插接部、51-插接部凹槽、52-插接密封圈、6-联箱、61-水箱、62-保温层、63-联箱出水口、64-联箱进水口、65-玻璃管插接部、66-弹性圈、7-集中储水箱、71-储水箱循环进口、72-热水出口、73-自来水口、75-储水箱循环出口、8-循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：如图1所示：

承压式太阳能热水器，包括联箱6、集中储水箱7和集热管1，所述联箱6包括内部的水箱61，所述水箱61上设置有联箱进水口64和联箱出水口63；所述集中储水箱7包括储水箱循环出口75、储水箱循环进口71、自来水口73和热水出口72；所述联箱进水口64与储水箱循环出口75连通，所述联箱出水口63与储水箱循环进口71连通，所述自来水口73与自来水进水管连通，所述集热管1包括杯状结构的玻璃真空管11，所述玻璃真空管11一端为封闭端14，另一端为开口端15；玻璃真空管11包括内部的玻璃内管12，玻璃内管12内的空间为介质存储空间13，所述介质存储空间13内还设置有金属管2，所述金属管2靠近所述封闭端14的一端为封闭结构，另一端为金属管口21；所述水箱61下部与至少一根集热管1的金属管口21连通。

本实用新型的承压式太阳能热水器，包括联箱6、集热管1和集中储水箱7，所述集热管1安装在联箱6下部，集中储水箱7与联箱6通过管路连通形成可循环的回路。

集热管1是将太阳光的热量吸收并传递给传热介质的部件，其包括外部的玻璃真空管11和内部的金属管2。所谓的传热介质是指吸收太阳光热量，并且将热量携带到用户端的物质，例如太阳能热水器中常常用水，或者防冻液作为传热介质。

金属管2设置在玻璃内管12形成的介质存储空间13内，玻璃内管12表面涂布有选择吸收层19，集热管1工作时，选择吸收层19充分吸收太阳光的热量，并通过热传递使金属管2和金属管2内的传热介质温度升高，同时由于玻璃真空管11的内管和外管之间为真空，可以大大减少吸收的热量向集热管1外界散失。

所述联箱6的作用在于收集并存储被集热管1加热后的传热介质，联箱6包括内部的水箱61，所述水箱61下部与至少一根集热管1的金属管口21连通，金属管2内的空腔与水箱61内部空腔合并成一个整体的腔体。热水器工作时，传热介质被加热后密度会变低，所以高温的介质会向上运动并且始终保持在容器的上层位置。为了保证联箱6搜集到的高温介质可以进入集中储水箱7，就需要传热介质可以在联箱6和集中储水箱7之间循环，其实现方式可以是通过温差自然循环或者强制循环。

强制循环的实施方式可以是在所述联箱进水口64与储水箱循环出口75之间，或联箱出水口63与储水箱循环进口71之间的的管路上还设置有循环泵8。

例如以水作为传热介质时，如图1所示，自来水从自来水口73进入集中储水箱7，启动循环泵8后，使集中储水箱7中的冷水流入联箱6和集热管1中，同时所述玻璃内管12上涂布的选择吸收层19吸收太阳光的热量，通过热传递的方式传递给金属管2内部的水；加热后的热水向上运动被收集到联箱6中，随后在循环泵8的作用下从联箱出水口63与储水箱循环进口71之间的管道进入集中储水箱7；储水箱7中的冷水则从联箱进水口64与储水箱循环出口75间的管道流回集热管1。反复多次循环加热后，集中储水箱7内的水可以达到较高温度，打开热水出口72处的阀门，自来水的水压即可将热水从热水出口72压出，并且热水的水压与自来水压相同，用户使用很方便的混合使用。

此外，由于集中储水箱7内的热水总是会汇集在箱内的高层位置，所以热水出口72优选的可以设置在集中储水箱7的高处，使用热水时温度较高的水会最先从热水出口72流出。

温差自然循环的实施方式可以是所述联箱进水口64、储水箱循环出口75、联箱出水口63和储水箱循环进口71所处的高度从低到高依次设置。

这种实施方式是利用热水密度比冷水密度低的原理，当集中储水箱7、联箱6和集热管1内部都充水后，集热管1吸收太阳光热量将金属管2内部的水加热，热水在水域中会向上运动并保持在水箱61的上层位置，然后从联箱出水口63继续向上流，从储水箱循环进口71进入集中储水箱7并且停留在集中储水箱7上层，同时集中储水箱7下层的冷水从储水箱循环出口75与联箱进水口64间的管道回流进水箱61，进一步流入金属管2中。这样多次循环后集中储水箱7内的水也可以被加热到较高的温度。

上述依靠温差自然循环的实施方式，要求循环管路具有较低的流动阻力。管路要尽量避免弯折，最优选的是，所述联箱进水口64与储水箱循环出口75通过直管道连通，所述联箱出水口63与储水箱循环进口71也通过直管道连通。

本实用新型的承压式太阳能热水器，集热管1内的水都存储在内部的金属管2中，金属管2与玻璃管相比具有更高的强度，承受水压后不会破裂。并且由于金属管2外部设置有真空玻璃管11，真空玻璃管11可以有效减少金属管2向外的热量散失，这就比传统承压式太阳能热水器的加热效果更好。金属管2选用的材质可以是任何导热良好的金属，例如铜管，优选的也可以是不锈钢管，其强度更高，且不易腐蚀。

水箱61下部与集热管1的金属管口21连通的方式，可以是任何常用的设置方式，例如水箱61下部与集热管1的金属管口21为焊接并且连通，或者水箱61下部与集热管1的金属管口21通过螺纹连接并且导通，优选的还可以是以下实施方式：

所述水箱61下部开设有热管孔4，与热管孔4连接设置有金属管插接部5，金属管插接部5与金属管口21尺寸相适配，且金属管口21与金属管插接部5插接在一起，所述金属管口21与金属管插接部5之间设置有插接密封圈52。

如图1和图2所示，这种实施方式中，所述水箱61下部与金属管口21的采用插接的方式连通，金属管插接部5与金属管口21尺寸相适配，且在两者之间设置有插接密封圈52，插接密封圈52可以保证插接位置不会发生泄漏。

上述实施方式中，插接方式既可以是金属管口21插接于金属管插接部5内，也可以是金属管插接部5插接于金属管口21内；所述金属管插接部5可以是设置在水箱61内也可以设置在水箱61外。优选的，可以采用以下实施方式：

所述金属管插接部5设置在水箱61外，所述金属管插接部5内侧面设置有至少一个插接部凹槽51，所述插接密封圈52设置在插接部凹槽51内，所述金属管口21插接于金属管插接部5内部。

这种实施方式中，金属管插接部5与热管孔4连接并且向外延伸，在金属管插接部5内表面设置有插接部凹槽51，插接密封圈52设置在插接部凹槽51内，这样的设置可以将插接密封圈52限制在插接部凹槽51内，防止插接密封圈52位置滑动。所述插接密封圈52可以是任何常用的密封结构，例如，V型密封圈、O型密封圈等。

前述的几种实施方式中，金属管2与水箱61插接后，整个集热管1就与联箱6连接在一起。为了使金属管2外部的玻璃真空管11固定的更加稳固，可以是所述水箱61外围包裹有保温层62，所述保温层62靠近金属管插接部5的位置开设有玻璃管插接部65，玻璃管插接部65的开口尺寸与所述开口端15的外围尺寸相适配，且开口端15插接于玻璃管插接部65内；所述玻璃真空管11上靠近开口端15的外圆周面与玻璃管插接部65内侧面之间还设置有弹性圈66，所述弹性圈66截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部65内，L形的另一端抵靠在保温层62的外表面。

水箱61外部包裹的保温层62可以为加热后的传热介质保温，如图1和图2所示，所述金属管口21插接在金属管插接部5内，且玻璃真空管11的开口端15插接在玻璃管插接部65内。这样可以使金属管2和玻璃真空管11同时与联箱6实现固定。

在所述玻璃真空管11与玻璃管插接部65之间设置的弹性圈66，可以进一步加强所述开口端15与联箱6插接后的结合的强度，当开口端15插入玻璃管插接部65时，挤压弹性圈66，使弹性圈66变形外围尺寸变大，从而卡紧在玻璃管插接部65内。这使开口端15固定得更加牢固。弹性圈66截面为L形可以防止安装集热管1时，弹性圈66滑入玻璃管插接部65内。

本实用新型所采用的集热管1，优选的，可以是所述金属管2的外径与玻璃内管12的内径相适配，使金属管2外表面与玻璃内管12内表面紧密接触，即是让金属管2尽量充满整个介质存储空间13。这样有利于选择吸收层19将热量尽快传递给金属管2和金属管2内的传热介质。

如果金属管2外表面与玻璃内管12内表面之间存在较大的间隙，则优选的，可以在所述玻璃内管12与金属管2之间，且靠近开口端15的位置设置有集热管密封圈3。

一方面集热管密封圈3可以对内部的金属管2和外部的玻璃真空管11的相对位置进行固定，防止金属管2在介质存储空间13内发生晃动；另一方面集热管密封圈3可以阻止玻璃内管12与金属管2之间的空气向外流动，当玻璃内管12上的选择吸收层19吸收的热量向金属管2传递时，集热管密封圈3可以阻止热量会从玻璃内管12与金属管2之间的间隙向集热管1外流失，保温效果更好。

为了防止安装好的集热管密封圈3滑脱，还可以在所述金属管2外表面设置与集热管密封圈3适配的凹槽，所述集热管密封圈3设置在凹槽内。

所述集热管密封圈3可以是任何常用的密封件，例如V型密封圈，为了安装方便，优选的可以是O型密封圈。

前述实施方式中，利用集热管密封圈3可以阻止玻璃内管12与金属管2之间的空气向外流动来避免热量损失，但还是会有一部分热量以热传递的方式从集热管密封圈3向集热管1外散失。为避免这个问题，优选的，可以是在所述玻璃内管12与金属管2之间，且靠近开口端15的位置设置有保温部件31。

保温部件31可以是能够承受集热管1工作时的温度，且具有保温性能的材料，例如，超细玻璃棉、硅酸铝纤维棉等。

所述玻璃内管12与金属管2之间设置保温部件31后，不仅可以阻止玻璃内管12与金属管2之间的空气向外流动，而且可以防止热量以热传递方式从保温部件31处向外散失。

在玻璃内管12与金属管2之间可以仅仅只设置保温部件31，也可以是同时配合设置集热管密封圈3与保温部件31。例如在所述玻璃内管12与金属管2之间，且靠近开口端15的位置设置有集热管密封圈3和保温部件31，所述保温部件31位于集热管密封圈3与开口端15之间。

上述实施方式中，集热管密封圈3和保温部件31同时起作用，可以最大程度减少从玻璃内管12与金属管2之间处发生的热量散失。

Claims (10)

1.承压式太阳能热水器，包括联箱(6)、集中储水箱(7)和集热管(1)，所述联箱(6)包括内部的水箱(61)，所述水箱(61)上设置有联箱进水口(64)和联箱出水口(63)；所述集中储水箱(7)包括储水箱循环出口(75)、储水箱循环进口(71)、自来水口(73)和热水出口(72)；所述联箱进水口(64)与储水箱循环出口(75)连通，所述联箱出水口(63)与储水箱循环进口(71)连通，所述自来水口(73)与自来水进水管连通，其特征在于，所述集热管(1)包括杯状结构的玻璃真空管(11)，所述玻璃真空管(11)一端为封闭端(14)，另一端为开口端(15)；玻璃真空管(11)包括内部的玻璃内管(12)，玻璃内管(12)内的空间为介质存储空间(13)，所述介质存储空间(13)内还设置有金属管(2)，所述金属管(2)靠近所述封闭端(14)的一端为封闭结构，另一端为金属管口(21)；所述水箱(61)下部与至少一根集热管(1)的金属管口(21)连通。

2.如权利要求1所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述联箱进水口(64)与储水箱循环出口(75)之间，或联箱出水口(63)与储水箱循环进口(71)之间的管路上还设置有循环泵(8)。

3.如权利要求1所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述联箱进水口(64)、储水箱循环出口(75)、联箱出水口(63)和储水箱循环进口(71)所处的高度从低到高依次设置。

4.如权利要求1～3中任意一项权利要求所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述水箱(61)下部开设有热管孔(4)，与热管孔(4)连接设置有金属管插接部(5)，金属管插接部(5)与金属管口(21)尺寸相适配，且金属管口(21)与金属管插接部(5)插接在一起，所述金属管口(21)与金属管插接部(5)之间设置有插接密封圈(52)。

5.如权利要求4所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述金属管插接部(5)设置在水箱(61)外，所述金属管插接部(5)内侧面设置有至少一个插接部凹槽(51)，所述插接密封圈(52)设置在插接部凹槽(51)内，所述金属管口(21)插接于金属管插接部(5)内部。

6.如权利要求5所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述水箱(61)外围包裹有保温层(62)，所述保温层(62)靠近金属管插接部(5)的位置开设有玻璃管插接部(65)，玻璃管插接部(65)的开口尺寸与所述开口端(15)的外围尺寸相适配，且开口端(15)插接于玻璃管插接部(65)内；所述玻璃真空管(11)上靠近开口端(15)的外圆周面与玻璃管插接部(65)内侧面之间还设置有弹性圈(66)，所述弹性圈(66)截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部(65)内，L形的另一端抵靠在保温层(62)的外表面。

7.如权利要求1～3中任意一项权利要求所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述金属管(2)的外径与玻璃内管(12)的内径相适配。

8.如权利要求1～3中任意一项权利要求所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述玻璃内管(12)与金属管(2)之间，且靠近开口端(15)的位置设置有集热管密封圈(3)；所述金属管(2)外表面设置有与集热管密封圈(3)适配的凹槽，所述集热管密封圈(3)设置在凹槽内。

9.如权利要求1～3中任意一项权利要求所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述玻璃内管(12)与金属管(2)之间，且靠近开口端(15)的位置设置有保温部件(31)。

10.如权利要求9所述的承压式太阳能热水器，其特征在于，所述保温部件(31)为硅酸铝纤维棉。