CN210374111U - 内筒式承压太阳能热水器模块及包括它的太阳能热水器阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开内筒式承压太阳能热水器模块及包括其的太阳能热水器阵列，其包括太阳能集热器(1)和集热水箱(6)。所述内筒式承压太阳能热水器模块还包括内筒式换热器(7)和辅助承压部件；所述内筒式换热器(7)位于所述集热水箱(6)内，并且为直通管道的形式；在所述内筒式换热器(7)的纵向轴截面上，所述内筒式换热器的内外壁体具有同轴内外双波形式，在所述内筒式换热器的横向直径截面上，所述内筒式换热器的内外壁体具有同心圆的形式；所述辅助承压部件被设置在所述内筒式换热器(7)的外壁上，用于吸收所述自来水对所述内筒式换热器的管壁施加的部分压力。本实用新型的内筒式承压太阳能热水器模块结构简单，可承压用水，水质新鲜，压降小。

Description

内筒式承压太阳能热水器模块及包括它的太阳能热水器阵列

技术领域

本实用新型涉及太阳热的利用，例如太阳能集热器(F24J 2/00)，本实用新型尤其涉及带有在多种流体之间进行热交换装置的太阳能集热器(F24J 2/30)，具体地，本实用新型涉及内筒式承压太阳能热水器模块，本实用新型涉及太阳能热水器阵列。

背景技术

太阳能热水器用太阳能取热，环保节能，既能为国家带来社会效益，又能为使用者带来经济效益。随着太阳能热吸收技术的成熟，太阳能热水器已经逐渐普及。但是，大部分太阳能热水器都为非承压用水，造成冷热水不同源和压力不匹配，造成用水时水温忽冷忽热问题。而市场上存在的容积式承压太阳能热水器又存在水质不达标的问题，波纹管即热式承压热水器存在压降过大的问题。

专利文献CN200958874Y公开本实用新型涉及热水器技术领域，尤其是一种太阳能热水器，具有蓄能箱和玻璃真空太阳能集热管，蓄能箱中充有蓄热介质，蓄能箱上设有蓄热介质注入口，蓄能箱内设置有波纹管，蓄能箱上装有进水口和出水口，波纹管一端与进水口相连，另一端与出水口相连。本实用新型中的玻璃真空太阳能集热管内壁永不结垢，不会有空晒危害；热效率高、效率持久；使用寿命长；供应的热水水质不受影响、可供饮用水，用水后不需向太阳能热水器补水，太阳能热水器及管道中不存水，因此冬季管道不会冻堵；使用时，由进水口进冷水在蓄热箱中换热，由出水口出热水。

专利文献CN206207764U公开换热式太阳能热水器，包括支架、水箱和若干真空管，真空管安装在支架上并与水箱相通，水箱顶部设置排气管，水箱设置进水管，进水管与设置在水箱中的不锈钢波纹管相通，水箱中的不锈钢波纹管与换热水箱中不锈钢波纹管相通，换热水箱中设置电加热机构。本实用新型在现有太阳能集热器中设置换热式结构，通过不锈钢波纹管将太阳能进行集中换热，同时设置体积较小的换热水箱，大大减少了电加热水量，降低了能耗，同时有效地提高了供水水压，具有设计合理、使用方便和节能的优点。

专利文献CN201159546Y公开一种用于阳台挂壁式太阳能热水器的导热热管，涉及太阳能应用中热水器的一类零部件，它包括有热管管体，在热管管体上依序设有加热段、绝热对流传输段和冷凝段，三者相互之间一体成形为串联状，在热管管体上绝热对流传输段至少串联设有一段波纹管。其中加热段与冷凝段分别嵌焊有等距、紧密排列的导热翅片或翅管，两段分别埋设于太阳能热水器的集热器和水箱中；中间的绝热对流传输段穿设于阳台外墙面或房屋外墙面，并在相应弯曲部分采用波纹管作为弯曲组合件。应用该串联导热热管的太阳能热水器，具有在不增加外部能源的情况下，提高太阳能热转化效率达80％以上的优点。

为此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，可承压用水、水质新鲜、压降小的太阳能热水器模块。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种内筒式承压太阳能热水器模块，包括太阳能集热器，所述太阳能集热器与集热水箱连接，所述集热水箱模块中配有内筒式换热器，所述内筒式换热器具有储热和换热功能，所述内筒式换热器外壁为波纹状，所述内筒式换热器可以是同轴内外双波形式，在不影响用水流量的前提下，增加了换热面积和解决换热时糖心问题，所述内筒式换热器通过安装支架安装在集热水箱的中上部，所述内筒式换热器两端分别与进水口和出水口连接，所述进水口连接到自来水管道，出水口连接到用水装置，所述的集热水箱的内胆与内胆侧端盖通过特制的活动法兰连接密封，所述集热水箱内的集热介质为水，所述集热水箱内的集热用水与内筒式换热器吸热用水是分开的，所述集热水箱与内筒式换热器之间的密封通过硅胶管和喉箍密封。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提出内筒式承压太阳能热水器模块，其结构简单，可承压用水，水质新鲜，压降小。

本发明的目的之二在于提出太阳能热水器阵列，其能够在较高的自来水压力下安全可靠地工作。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

内筒式承压太阳能热水器模块，其包括太阳能集热器和集热水箱，所述集热水箱与所述太阳能集热器连接，所述集热水箱及所述太阳能集热器内有集热介质水，所述集热介质水通过所述太阳能集热器吸收太阳光热量，并通过自然对流循环方式给所述集热水箱的集热介质水加热；

其特征在于，所述内筒式承压太阳能热水器模块还包括内筒式换热器和辅助承压部件；

所述内筒式换热器位于所述集热水箱内，并且为直通管道的形式，其第一端部与进水口连接，其第二端部与出水口连接，所述进水口连接到自来水管道，所述出水口连接到用水装置，所述集热水箱内的集热介质水与所述内筒式换热器中的自来水相互隔离，并进行热量交换，所述集热介质水加热所述自来水；

所述内筒式换热器的外壁为波纹状，所述内筒式换热器的内壁为波纹状，并且，在所述内筒式换热器的纵向轴截面上，所述内筒式换热器的内外壁体具有同轴内外双波形式，在所述内筒式换热器的横向直径截面上，所述内筒式换热器的内外壁体具有同心圆的形式；

所述辅助承压部件被设置在所述内筒式换热器的外壁上，用于吸收所述自来水对所述内筒式换热器的管壁施加的部分压力。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

太阳能热水器阵列，其特征在于，所述太阳能热水器阵列包括多个根据本文所述的内筒式承压太阳能热水器模块；

所述多个内筒式承压太阳能热水器模块通过串联和/或并联的连接方式组成阵列。

根据本实用新型的其它技术方案，其还可以包括以下一个或多个技术特征。只要这样的技术特征的组合是可实施的，由此组成的新的技术方案都属于本实用新型的一部分。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本实用新型的内筒式承压太阳能热水器模块，实现了吸热、储热、换热及用热的全部四个步骤，实现了系统非承压集热、承压用水，利用了集热水箱和承压换热器的结合，解决了热水器承压用水的难题，解决了换热后自来水压降过大的难题，解决了承压水罐内结垢的难题，太阳能吸热用水和终端用水分开，水质好；本太阳能热水器运行成本低；省去普通系统中温差循环控制、循环泵、循环管道等，系统结构简单、初期投资少；太阳能吸热用水和终端用水分开，水质好；分户使用时，集中收集热水使用，可以更好地使用太阳能热量，系统的运行效率高；本太阳能热水器运行成本低；由于系统结构简单，因此故障率低、大大简化了安装工艺，降低了成本。

附图说明

参照附图，本实用新型的特征、优点和特性通过下文的具体实施方式的描述得以更好的理解，附图中：

图1是本实用新型的内筒式承压太阳能热水器模块第一实施例的结构示意图；

图2是图1的内筒式承压太阳能热水器模块局部示意图；

图3示出由图1所示的内筒式承压太阳能热水器模块构成的阵烈；

图4是本实用新型的太阳能热水器阵列的一实施例的结构示意图；

在图中，同一的或类似的元件使用同一数字标记，不同的元件使用不同的数字标记，其中：1、太阳能集热器，2、连接侧板，3、进水口， 4、喉箍，5、硅胶管，6、集热水箱，7、内筒式换热器，8、支架，9、连接活法兰，10、出水口，11、冷水管，12、热水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1和图2所示，本实用新型的内筒式承压太阳能热水器模块，包括集热水箱6，所述集热水箱通过硅胶圈与真空管1连接密封，所述集热水箱6内安装有内筒式换热器7，二者通过硅胶管5和喉箍4密封，内筒式换热器7两端部分别连接进水口3和出水口10，集热水箱6上开有补水口。

参照图1至4，根据本实用新型的内筒式承压太阳能热水器模块，其包括太阳能集热器1和集热水箱6，所述集热水箱6与所述太阳能集热器1连接，所述集热水箱6及所述太阳能集热器1内有集热介质水，所述集热介质水通过所述太阳能集热器1吸收太阳光热量，并通过自然对流循环方式给所述集热水箱6的集热介质水加热。

专利文献CN200958874Y、CN206207764U和CN201159546Y都公开了换热式的太阳能热水器，所述太阳能热水器包括换热器，所述换热器包括波纹管。专利文献CN200958874Y公开的波纹管式换热器主要是用于增加换热面积，提高热效率。

本实用新型主要是解决换热器的承受压力的技术问题，换热器内的吸热用水例如是施加了压力的自来水或者水冻成冰的膨胀压力，因此，换热管需要一定的耐压能力，而波纹管具有较大的弹性变形余量，因而耐压能力较好。因此，本实用新型主要利用波纹管的弹性变形性能，波纹管的较大的接触面积则在其次。

为了更加安全可靠地承受吸热用水的压力，本实用新型还增加了辅助承压部件，用于吸收、分担或承受部分吸热用水的压力。

所述内筒式承压太阳能热水器模块还包括内筒式换热器7和辅助承压部件。可以理解的是，内筒式换热器7和辅助承压部件具有承受压力的功能。

参见图1，所述内筒式换热器7位于所述集热水箱6内，并且为直通管道的形式，其第一端部与进水口3连接，其第二端部与出水口10连接，所述进水口3连接到自来水或者吸热用水管道，所述出水口10连接到用水装置，所述集热水箱6内的集热介质水与所述内筒式换热器7中的自来水或者吸热用水相互隔离，并进行热量交换，所述集热介质水加热所述自来水或者吸热用水。可以理解的是，所述自来水或者吸热用水可以通过增压泵进行增压，以便在太阳能热水器阵列中安装更多有内筒式承压太阳能热水器模块，充分利用太阳能收集区的面积。直通管道形式的换热器可以减少热交换区域中的压降。

参照图1和图2，所述内筒式换热器7的外壁为波纹状，所述内筒式换热器7的内壁为波纹状，并且，在所述内筒式换热器7的纵向轴截面上，所述内筒式换热器7的内外壁体具有同轴内外双波形式，在所述内筒式换热器7的横向直径截面上，所述内筒式换热器7的内外壁体具有同心圆的形式。可以理解的是，本实用新型的波纹管不是螺旋形沿管道的轴向方向形成，而是回转式的波纹，其在轴向截面上为矩形波或者正弦波的形式。所述内壁的波纹的峰谷与所述外壁的波纹的峰谷在径向上可以是错开的或者保持一致。内外壁体是指所述内筒式换热器7的直通管道的内壁和外壁。所述内筒式换热器7的内外壁体具有同心圆的形式，就保证了所述波纹具有回转轴对称性。优选地，所述内筒式换热器7的波纹式换热管由铝、铜或者不锈钢通过模压成型，这样的金属材料不仅导热性好，而且耐腐蚀。优选地，所述波纹的波幅为所述波纹式换热管的直径的1/10至1/20，这样保证对所述波纹式换热管内的自来水或者吸热用水的流动阻力影响较小。

所述辅助承压部件被设置在所述内筒式换热器7的外壁上，用于吸收所述自来水对所述内筒式换热器7的管壁施加的部分压力。可以理解的是，所述辅助承压部件应当与所述内筒式换热器7紧密相连，以便所述内筒式换热器7的波纹式换热管的管壁承受的压力或内应力能够传递到所述辅助承压部件。

所述的内筒式承压太阳能热水器模块的技术方案能够达到较大的承压能力，利于组成大规模的太阳能热水器阵列。

优选地，所述辅助承压部件为金属拉伸弹簧的形式，其紧密地套装在所述内筒式换热器7的外壁上；或者，所述辅助承压部件为多孔的金属圆筒的形式，其紧密地套装在所述内筒式换热器7的外壁上；或者，所述辅助承压部件为金属编织网的形式，其紧密地套装在所述内筒式换热器7的外壁上。可以理解的是，拉伸弹簧、多孔的金属圆筒、金属编织网都具有较好的轴向弹性变形能力和径向弹性变形能力，对膨胀压力有较好的吸收效果。所述辅助承压部件被设置在所述内筒式换热器7的外壁上的设计要点在于辅助承压部件与所述内筒式换热器7的波纹式换热管形成紧配合，以便传递压力或内应力。因此，此处的“紧密地”是指紧配合的连接固定方式。有利地，所述辅助承压部件由导热性能和延展性能都较好的铜制成。

有利地，所述集热水箱6与环境大气相通，为开式非承压水箱。这样的设计保证了太阳能集热器1中的集热管不需要像换热管一样承受压力，提高了内筒式承压太阳能热水器模块的安全性和可靠性。

优选地，所述内筒式换热器7体积为所述集热水箱6的容积的1/3至 1/2之间。这样的设计保证了在所述集热水箱6内有足够的热水和足够的热容量。

优选地，参照图1，所述集热水箱6的内胆与内胆侧端盖或者连接侧板2之间通过连接法兰9和密封垫密封连接。这样的设计保证的安装和维修方便，密封垫保证了内筒式承压太阳能热水器模块密封不透水。

优选地，参照图2，所述集热水箱6与所述内筒式换热器7之间通过硅胶管5和喉箍4密封连接。这样的配置保证了所述集热水箱6不会漏水。

优选地，参照图1所述内筒式换热器7通过支架8被安装在所述集热水箱6内。可以理解的是，支架8有利于将所述内筒式换热器7稳定可靠地固定在所述集热水箱6内。

优选地，所述集热水箱6的外壁包覆有保温材料制成的保温壳体。这样的设计有利于提高热交换的效率。

优选地，所述辅助承压部件由导热的铜制成。

所述波纹的波幅为所述波纹式换热管的直径的1/20。

所述波纹的波幅为所述波纹式换热管的直径的1/10。

参照图3和图4，根据本实用新型的太阳能热水器阵列的一实施方式，所述太阳能热水器阵列包括多个本文所述的内筒式承压太阳能热水器模块；所述多个内筒式承压太阳能热水器模块通过串联和/或并联的连接方式组成阵列。图3示出了三个内筒式承压太阳能热水器模块串联连接方式，图4示出六个内筒式承压太阳能热水器模块串联连接方式。可以理解的是，在一个太阳能热水器阵列中，一部分的内筒式承压太阳能热水器可以串联连接，另一部分的内筒式承压太阳能热水器可以并联连接。

本实用新型的内筒式承压太阳能热水器模块，为非承压集热和承压用水，系统稳定安全，并大大简化了安装工艺，降低了成本。

以上详细描述了本发明创造的优选的或具体的实施例。应当理解，本领域的技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明创造的设计构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明创造的设计构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明创造的范围之内和/或由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.内筒式承压太阳能热水器模块，其包括太阳能集热器(1)和集热水箱(6)，所述集热水箱(6)与所述太阳能集热器(1)连接，所述集热水箱(6)及所述太阳能集热器(1)内有集热介质水，所述集热介质水通过所述太阳能集热器(1)吸收太阳光热量，并通过自然对流循环方式给所述集热水箱(6)的集热介质水加热；

其特征在于，所述内筒式承压太阳能热水器模块还包括内筒式换热器(7)和辅助承压部件；

所述内筒式换热器(7)位于所述集热水箱(6)内，并且为直通管道的形式，其第一端部与进水口(3)连接，其第二端部与出水口(10)连接，所述进水口(3)连接到自来水管道，所述出水口(10)连接到用水装置，所述集热水箱(6)内的集热介质水与所述内筒式换热器(7)中的自来水相互隔离，并进行热量交换，所述集热介质水加热所述自来水；

所述内筒式换热器(7)的外壁为波纹状，所述内筒式换热器(7)的内壁为波纹状，并且，在所述内筒式换热器(7)的纵向轴截面上，所述内筒式换热器(7)的内外壁体具有同轴内外双波形式，在所述内筒式换热器(7)的横向直径截面上，所述内筒式换热器(7)的内外壁体具有同心圆的形式；

所述辅助承压部件被设置在所述内筒式换热器(7)的外壁上，用于吸收所述自来水对所述内筒式换热器(7)的管壁施加的部分压力。

2.按照权利要求1所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于：所述辅助承压部件为金属拉伸弹簧的形式，其紧密地套装在所述内筒式换热器(7)的外壁上；或者，

所述辅助承压部件为多孔的金属圆筒的形式，其紧密地套装在所述内筒式换热器(7)的外壁上；或者，

所述辅助承压部件为金属编织网的形式，其紧密地套装在所述内筒式换热器(7)的外壁上。

3.根据权利要求1所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述集热水箱(6)与环境大气相通，为开式非承压水箱。

4.根据权利要求1所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述内筒式换热器(7)体积为所述集热水箱(6)的容积的1/3至1/2之间。

5.根据权利要求1所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述集热水箱(6)的内胆与内胆侧端盖之间通过连接法兰(9)和密封垫密封连接。

6.根据权利要求1所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述集热水箱(6)与所述内筒式换热器(7)之间通过硅胶管(5)和喉箍(4)密封连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述内筒式换热器(7)通过支架(8)被安装在所述集热水箱(6)内。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述集热水箱(6)的外壁包覆有保温材料制成的保温壳体。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的内筒式承压太阳能热水器模块，其特征在于，所述辅助承压部件由导热的铜制成。

10.太阳能热水器阵列，其特征在于，所述太阳能热水器阵列包括多个根据权利要求1至9中任一项所述的内筒式承压太阳能热水器模块；

所述多个内筒式承压太阳能热水器模块通过串联和/或并联的连接方式组成阵列。

Images