CN211903324U - 阳台太空能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阳台太空能热水器，由水箱、联集箱、真空太阳能集热管、热泵、集热器框架和集热器支撑架组成。当天气为晴天时，太阳能对双真空集热管进行加热，管内的热工介质受热后气化，汇集到双真空管内的冷凝端进行放热，放热后的热工介质又会以液态回流到太阳能真空集热管内再次受热；而热量通过管壳内的换热介质传递给了平行管束中的水，管束中被逐级加热后的水汇聚到上汇聚区，在热虹吸作用下，经出水管流出，使热水进入水箱中，水箱中的冷水在重力作用下通过导虹管并经进水管被注回到下汇聚区进行分流，分流后的水再经各个平行管束进行加热。周而往复，直至整个水箱中的水被加热，当天气为阴雨天时，启动热泵，由热泵对水箱内的水进行加热。本实用新型具有温度高、自然循环、立式安装、容量大、安装维护便捷的特点。

Description

阳台太空能热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用领域，尤其是涉及一种阳台太空能热水器。

背景技术

太空能热水器是将太阳能热水器储热水箱与空气能主机结合一体，在有太阳的时候利用太阳能免费制取生活热水，阴雨天气温度不够结合空气能主机辅助加热的热水器。近年来，随着城市大型建筑、高层建筑的兴起，分体式太阳能热水器成为了城市高层建筑中的应用主流，但市场上鲜有阳台型太空能热水器销售。究其原因，不外以下几点：

一、循环功能弱，热效率低。有的产品一天的光照无法到达洗浴的温度，阳台太阳能只能经常靠启动电加热来加热，无法真正起到节能的效果，有的工程干脆就为了应付房子验收，只能当作摆设；

二、现行技术生产的阳台壁挂太阳能热水器，要求集热器底部的安装高度必须高于水箱的顶部，以维持集热器与水箱之间的自然循环，受承重的限制，水箱不可能做大（通常只有100升），100升容量的太阳能热水器对于三口之家勉强可用，但对三人以上的家庭来说热水则远不能满足家庭的用水需求；

三、阳台太阳能运行需用介质循环，不定期的加液和补液需专业工具和专业人员完成，且最大的问题是：无法知道介质容量的多少何时需要补充，售后维护给物业和用户造成最大的困惑。复杂的充液过程和日后补液过程，都需要专用设备和专业人员来完成，用户根本不能自己亲自完成补液，给日后的维护造成很多的困惑；

四、由于夹套内胆里面无法涂上搪瓷粉，夹套内胆易腐蚀，工作时当防冻液蒸发、液位下降时，夹套内充满了水蒸气，水蒸气会直接导致夹套内部的上半部分很快被腐蚀，最终导致水箱报废。

分体式太阳能热水器是一种分离式热管系统，之所以热效率比较低是因为分离式热管中间有一段传输段，在传输段中没有热动力来驱动工质的传输，并且还存在传输热损。要想生产出阳台太空能热水系统，必须设计出具有更好热动力学几何模数的集热器，以此产生强大的内生动力，加速推动工质的循环。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种温度高、自然循环、能效高、立式安装容量大、造型美观、安装维护便捷的阳台太空能热水器。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种阳台太空能热水器，由水箱、联集箱、真空太阳能集热管、真空管尾托架、真空管尾托、热泵、集热器框架、集热器支撑架、阳台、护栏杆和护板组成，其中：

所述水箱包括水箱外壳、内胆、自来水进水口、自来水出水口、热泵循环工质进口、热泵循环工质出口、集热器进水口、集热器出水口、盘管、聚氨酯保温层、热水输入管和冷水输出管，在水箱外壳内设有内胆，在水箱外壳和内胆之间填充有聚氨酯保温层，在水箱外壳一侧外壁的上端和下端分别设有与内胆连通的自来水出水口和自来水进水口；在水箱外壳一侧外壁的中部和下端分别设有热泵循环工质进口和热泵循环工质出口，盘管设在内胆中，盘管的上端与热泵循环工质出口连接，盘管的下端与热泵循环工质进口连接，热泵循环工质进口、热泵循环工质出口分别通过热泵循环工质输入管、热泵循环工质输出管将水箱和热泵连接在一起，构成热泵循环回路；在水箱外壳靠联集箱一侧外壁的上端设有集热器进水口和集热器出水口，集热器进水口、集热器出水口分别通过热水输入管、冷水输出管将水箱和联集箱连接在一起，构成太阳能循环回路；

所述联集箱的外壳由铝合金或不锈钢或镀锌板制成，在联集箱的外壳上打有若干个外壳孔位；设在外壳内的管壳即为联集箱内胆，由食品级不锈钢或铝合金制成，在管壳上打有若干个管壳孔位，在管壳孔位上安装有硅胶圈；在管壳的两端分别焊接有管板；在管板上打有若干个管板孔位，在管壳的内部装有平行管束，平行管束由若干根金属管子组成，平行管束的两端分别焊接在管壳两端的管板的孔位上，在管壳的上端设有一个用来对管壳内部灌注热工介质的注液管，在管壳的内部注满热工介质，若干个平行管束浸没在热工介质之中；在管板上焊接有凹形封头，上端的管板与凹形封头形成上汇聚区，下端的管板与凹形封头形成下汇聚区，什么用于容纳经平行管束已加热的水，下汇聚区用以将待加热的水分流到平行管束内进行加热；在上方的凹形封头上焊接有出水管和进水管，上汇聚区内已加热了的水在热虹吸效应的作用下，经出水管流出，进水管穿过上汇集区直达下汇聚区并将水再经各个平行管束进行加热；联集箱外壳上的外壳孔位与管壳上的管壳孔位同心；在联集箱外壳与管壳之间充以保温层，真空太阳能集热管的冷凝端穿过联集箱外壳上的外壳孔位，再插入安装在管壳的管壳孔位上的硅胶圈内，而真空太阳能集热管的尾端插入安装在真空管尾托架上的真空管尾托上；

所述集热器支撑架是一个长方形的立式支撑架，在集热器支撑架的上部设置有上旋转轴，集热器支撑架的下部设置有支板栓，集热器框架通过将上旋转轴插入上旋转轴承中固定在集热器支撑架的上端；支板是用来开闭集热器框架的支撑体，支板的一端通过将下旋转轴插入下旋转轴承中安装在集热器框架上，支板的另一端用支板栓固定在集热器支撑架的下端，集热器支撑架通过水平膨胀螺丝和垂直膨胀螺丝被固定在阳台上；在阳台上设有护栏杆和护板。

所述集热器框架的一面除安置有联集箱、真空太阳能集热管、真空管尾托架、真空管尾托外，集热器框架的另一面安装有一钢丝制作的保护网，集热器框架的内框还设有两根用于承装旋转轴承的受力杆，在受力杆上面安装有上旋转轴承和下旋转轴承。

在水箱中还包括导虹管，设在内胆中的导虹管的上端与集热器出水口连接，导虹管的下端从上向下穿过盘管的中间直到水箱的底部。导虹管的作用是将水箱底部的水导入到平行管束之中进行加热。

热泵设在水箱的侧边或上部。

本实用新型由联集箱、真空太阳能集热管、热泵和水箱等组成，联集箱采用发明名称为“管壳式换热器型太阳能联集箱”，输水管道将水箱和联集箱连接在一起，构成太阳能循环回路。工质管道将水箱和热泵连接在一起，构成热泵循环回路。其特点是：水箱在阳台地面安放，真空太阳能集热管提供热量，水箱中的水通过管道直接进入联箱中的管壳式换热器进行换热。受热水体在管壳式换热器中的多个管腔内逐级加热，形成多般源源不断的上升冲力，使联集箱与水箱之间型成强烈的热循环，在有太阳的时候利用太阳能免费制取生活热水，阴雨天，热泵把水箱中的水加热，为城市中的高层建筑提供了全天候的最节能的阳台热水系统。

具体工作原理如下：当天气为晴天时，太阳能对双真空集热管进行加热，管内的热工介质受热后气化，汇集到双真空管内的冷凝端进行放热，放热后的热工介质又会以液态回流到太阳能真空集热管内再次受热；而热量通过管壳内的换热介质传递给了平行管束中的水，管束中被逐级加热后的水汇聚到上汇聚区，在热虹吸作用下，经出水管流出，使热水进入水箱中，水箱中的冷水在重力作用下通过导虹管并经进水管被注回到下汇聚区进行分流，分流后的水再经各个平行管束进行加热。周而往复，直至整个水箱中的水被加热，当天气为阴雨天时，启动热泵，由热泵对水箱内的水进行加热。

用户满意的阳台太空能热水系统应该满足四项指标：一是热水温度高；二是热水储量大；三是与主体建筑能够完美结合；四是安装维护方便，安全可靠。为生产出具有上述功能的阳台太空能热水器，申请人在集热器的内部结构、集热器与水箱之间的放置位置、放置高度以及真空太阳能集热管的选型等方面进行了多年的深入研究与实验，终于找到了一种较好的解决方案，采用本实用新型的阳台太空能热水器的热循环效率可提高30%，实现了自然循环的新突破。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

1、温度高：真空管空气闷晒温度可达280度，真空管最高集热温度可达90度，而平板式最高温度只能达到65度；在无云晴天每平方米平板式集热器只能产50度的热水35至60升，而每平方米真空管却能产50度热水45至90升，热水产量更大；即便是在严寒的冬季也能获得50度以上的热水；

2、自然循环：采用多管受热、逐级加热方式，在联箱内形成一股源源不断的上升冲力，使联集箱与水箱之间造成了强烈的热虹吸效应，好比联集箱内置了一台电动泵，无泵胜有泵；

3、能效高：测试结果显示：本产品水箱容量为150L,采用15支58x1800双真空管，采光面积为1.88平方；自然循环产品容量为150L,集热器为平板型，采光面积为2.94平方；在6月份日照20MJ/平方的天气下，进水温度25度，从上午9点到下午4点本产品自然循环的温度为60度，而平板型集热器自然循环的温度仅41度；

4、立式安装容量大：水箱直接安放在阳台上，对于大型建筑面积用户，可采用大水箱（例如水箱容量为150升或200升）；

5、造型美观：真空管的格栅状肌理与阳台栏杆相似，与原有建筑构件相协调，增加立面的色彩、肌理，形成韵律感，可谓是浑然天成的建筑形式，运行安全；

6、安装、维护便捷：针对真空管集热器构件较多（真空管、联集箱、真空管尾箱）的特点，采用可旋转阳台集热器，解决了整机的安装、可维护、安全等问题。

附图说明

图1为实施例1的前视图；

图2为实施例1的后视图；

图3为实施例1的侧视图；

图4为实施例1的工作原理图；

图5为实施例1的联集箱内部结构示意图；

图6为图5中A区域的放大示意图；

图7为图5中B区域的放大示意图；

图8为实施例2的侧视图；

图9为实施例3的侧视图；

图10为实施例4的侧视图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：优选双真空太阳能集热管

一种阳台太空能热水器，由水箱1、联集箱18、真空太阳能集热管36、真空管尾托架38、真空管尾托39、热泵17、集热器框架40、集热器支撑架45、阳台52、护栏杆53和护板54组成，其中：

所述水箱1包括水箱外壳2、内胆3、自来水进水口4、自来水出水口5、热泵循环工质进口6、热泵循环工质出口7、集热器进水口8、集热器出水口9、导虹管10、盘管11、聚氨酯保温层12、热水输入管13和冷水输出管14，在水箱外壳2内设有内胆3，在水箱外壳2和内胆3之间填充有聚氨酯保温层12，在水箱外壳2靠热泵17一侧外壁的上端和下端分别设有与内胆3连通的自来水出水口5和自来水进水口4；在水箱外壳2靠热泵17一侧外壁的中部和下端分别设有热泵循环工质进口6和热泵循环工质出口7，盘管11设在内胆3中，盘管11的上端与热泵循环工质出口7连接，盘管11的下端与热泵循环工质进口6连接，热泵循环工质进口6、热泵循环工质出口7分别通过热泵循环工质输入管15、热泵循环工质输出管16将水箱1和热泵17连接在一起，构成热泵循环回路；在水箱外壳2靠联集箱18一侧外壁的上端设有集热器进水口8和集热器出水口9，设在内胆3中的导虹管10的上端与集热器出水口9连接，导虹管10的下端从上向下穿过盘管11的中间直到水箱的底部，集热器进水口8、集热器出水口9分别通过热水输入管13、冷水输出管14将水箱1和联集箱18连接在一起，构成太阳能循环回路；

所述联集箱18的外壳19由铝合金或不锈钢或镀锌板制成，在联集箱18的外壳19上打有若干个外壳孔位20；设在外壳19内的管壳21即为联集箱内胆，由食品级不锈钢或铝合金制成，在管壳21上打有若干个管壳孔位22，在管壳孔位22上安装有硅胶圈23；在管壳21的两端分别焊接有管板24；在管板24上打有若干个管板孔位25，在管壳21的内部装有平行管束26，平行管束26由若干根金属管子组成，平行管束26的两端分别焊接在管壳21两端的管板24的孔位25上，在管壳21的上端设有一个用来对管壳21内部灌注热工介质29的注液管28，在管壳21的内部注满热工介质29，若干个平行管束26浸没在热工介质29之中；在管板24上焊接有凹形封头30，上端的管板24与凹形封头30形成上汇聚区31，下端的管板24与凹形封头30形成下汇聚区32，什么用于容纳经平行管束26已加热的水，下汇聚区32用以将待加热的水分流到平行管束26内进行加热；在上方的凹形封头30上焊接有出水管33和进水管34，上汇聚区31内已加热了的水在热虹吸效应的作用下，经出水管33流出，进水管34穿过上汇集区31直达下汇聚区32并将水再经各个平行管束26进行加热；联集箱外壳19上的外壳孔位20与管壳21上的管壳孔位22同心；在联集箱外壳19与管壳21之间充以保温层35，真空太阳能集热管36的冷凝端37穿过联集箱外壳上的外壳孔位20，再插入安装在管壳21的管壳孔位22上的硅胶圈23内，而真空太阳能集热管36的尾端插入安装在真空管尾托架38上的真空管尾托39上。

由于真空太阳能集热管36采用了双真空太阳能集热管，管内不走水，管体较轻，因此，集热器框架40采用非对称设计，以利于安装与维修。

所述集热器框架40的一面除安置有联集箱18、真空太阳能集热管36、真空管尾托架38、真空管尾托39外，集热器框架40的另一面安装有一钢丝制作的保护网41，集热器框架40的内框还设有两根用于承装旋转轴承的受力杆42，在受力杆42上面安装有上旋转轴承43和下旋转轴承44。

所述的集热器支撑架45是一个长方形的立式支撑架，在集热器支撑架45的上部设置有上旋转轴46，集热器支撑架45的下部设置有支板栓47，集热器框架40通过将上旋转轴46插入上旋转轴承43中固定在集热器支撑架45的上端；支板48是用来开闭集热器框架40的支撑体，支板48的一端通过将下旋转轴49插入下旋转轴承44中安装在集热器框架45上，支板48的另一端用支板栓47固定在集热器支撑架45的下端，集热器支撑架45通过水平膨胀螺丝50和垂直膨胀螺丝51被固定在阳台52上；在阳台52上设有护栏杆53和护板54。

实施例2：水箱内无导虹管

实施例2与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：由于实施例1中的水箱1内部设有导虹管10，其水箱的制造难度略有困难，实施例2的水箱内无导虹管，便于推广。

实施例3：热泵采用一体化设计

实施例3与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：将热泵17安装在水箱的上部，实现了热泵与水箱的一体化。

实施例4：无热泵连接

实施例4与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：无热泵连接，是一台阳台太阳能热水器。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优先实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中工程技术人员依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所做的简单、等效变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种阳台太空能热水器，其特征在于：由水箱、联集箱、真空太阳能集热管、真空管尾托架、真空管尾托、热泵、集热器框架、集热器支撑架、阳台、护栏杆和护板组成，其中：

所述水箱包括水箱外壳、内胆、自来水进水口、自来水出水口、热泵循环工质进口、热泵循环工质出口、集热器进水口、集热器出水口、导虹管、盘管、聚氨酯保温层、热水输入管和冷水输出管，在水箱外壳内设有内胆，在水箱外壳和内胆之间填充有聚氨酯保温层，在水箱外壳靠热泵一侧外壁的上端和下端分别设有与内胆连通的自来水出水口和自来水进水口；在水箱外壳靠热泵一侧外壁的中部和下端分别设有热泵循环工质进口和热泵循环工质出口，盘管设在内胆中，盘管的上端与热泵循环工质出口连接，盘管的下端与热泵循环工质进口连接，热泵循环工质进口、热泵循环工质出口分别通过热泵循环工质输入管、热泵循环工质输出管将水箱和热泵连接在一起，构成热泵循环回路；在水箱外壳靠联集箱一侧外壁的上端设有集热器进水口和集热器出水口，集热器进水口、集热器出水口分别通过热水输入管、冷水输出管将水箱和联集箱连接在一起，构成太阳能循环回路；

所述联集箱的外壳由铝合金或不锈钢或镀锌板制成，在联集箱的外壳上打有若干个外壳孔位；设在外壳内的管壳即为联集箱内胆，由食品级不锈钢或铝合金制成，在管壳上打有若干个管壳孔位，在管壳孔位上安装有硅胶圈；在管壳的两端分别焊接有管板；在管板上打有若干个管板孔位，在管壳的内部装有平行管束，平行管束由若干根金属管子组成，平行管束的两端分别焊接在管壳两端的管板的孔位上，在管壳的上端设有一个用来对管壳内部灌注热工介质的注液管，在管壳的内部注满热工介质，若干个平行管束浸没在热工介质之中；在管板上焊接有凹形封头，上端的管板与凹形封头形成上汇聚区，下端的管板与凹形封头形成下汇聚区，什么用于容纳经平行管束已加热的水，下汇聚区用以将待加热的水分流到平行管束内进行加热；在上方的凹形封头上焊接有出水管和进水管，上汇聚区内已加热了的水在热虹吸效应的作用下，经出水管流出，进水管穿过上汇集区直达下汇聚区并将水再经各个平行管束进行加热；联集箱外壳上的外壳孔位与管壳上的管壳孔位同心；在联集箱外壳与管壳之间充以保温层，真空太阳能集热管的冷凝端穿过联集箱外壳上的外壳孔位，再插入安装在管壳的管壳孔位上的硅胶圈内，而真空太阳能集热管的尾端插入安装在真空管尾托架上的真空管尾托上；

所述的集热器支撑架是一个长方形的立式支撑架，在集热器支撑架的上部设置有上旋转轴，集热器支撑架的下部设置有支板栓，集热器框架通过将上旋转轴插入上旋转轴承中固定在集热器支撑架的上端；支板是用来开闭集热器框架的支撑体，支板的一端通过将下旋转轴插入下旋转轴承中安装在集热器框架上，支板的另一端用支板栓固定在集热器支撑架的下端，集热器支撑架通过水平膨胀螺丝和垂直膨胀螺丝被固定在阳台上；在阳台上设有护栏杆和护板。

2.根据权利要求1所述的阳台太空能热水器，其特征在于：所述集热器框架的一面除安置有联集箱、真空太阳能集热管、真空管尾托架、真空管尾托外，集热器框架的另一面安装有一钢丝制作的保护网，集热器框架的内框还设有两根用于承装旋转轴承的受力杆，在受力杆上面安装有上旋转轴承和下旋转轴承。

3.根据权利要求1所述的阳台太空能热水器，其特征在于：在水箱中还设有导虹管，设在内胆中的导虹管的上端与集热器出水口连接，导虹管的下端从上向下穿过盘管的中间直到水箱的底部。

4.根据权利要求1所述的阳台太空能热水器，其特征在于：热泵设在水箱的侧边或上部。

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