CN212205112U - 一种被动房用太阳能热水器换热水箱及节能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及被动房节能技术领域，尤其涉及一种被动房用太阳能热水器换热水箱及节能热水器，箱体由外向内依次设有外壳、保温层和内壳，箱体内设有热水室，箱体内热水室以外的空间为压力平衡室，正常工作状态，压力平衡室内压力小于热水室内压力，当热水温度达到设定值并被消耗时，热水室内不再补充冷水，而是向压力平衡室内填充压缩空气。与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：1）符合被动房环保节能理念，水箱内被分成热水室和压力平衡室，热水室的容积可根据需求调节。2）可根据太阳能的换热效率以及热水使用需求设定热水室容积。3）能系统监控实时采集压力、温度和流量参数，保证被动房能源系统正常稳定运行，实现能源利用的最大化。

Description

一种被动房用太阳能热水器换热水箱及节能热水器

技术领域

本实用新型涉及被动房节能技术领域，尤其涉及一种被动房用太阳能热水器换热水箱及节能热水器。

背景技术

被动房是建筑节能理念和各种技术产品的集大成者，其通过充分利用太阳能、地热能等可再生能源使采暖消耗的一次能源不超过15千瓦/平米的房屋。如此低的能耗标准，目前主要是通过高隔热隔音、密封性强的建筑外墙和可再生能源得以实现。我国建筑能耗是占总能耗的1/3，其中单位面积采暖能耗占整个建筑能耗的60%，高效利用可再生能源是目前社会可持续发展的重要途径，被动房作为一种低能耗建筑被大量投入市场应用。

申请号为201810249340.6的中国发明专利公开了一种面向被动房的太阳能集热通风系统，由TROMBE墙、倾斜屋顶式太阳能烟囱、两相闭式热虹吸管三部分组成，其中，TROMBE墙包括透明玻璃盖板、空气夹层、重质墙体、风阀、重质墙体上侧室内进风口、下侧室内出风口；倾斜屋顶式太阳能烟囱由透明盖板、空气夹层、倾斜屋顶，吸热板、隔热板组成，与TROMBE墙连接处设有空气挡板；两相闭式热虹吸管由蒸发器、冷凝器、上升气管、下降液管、以及控制阀门组成。具有集热通风能力强，不消耗能源的优点。

太阳能做为清洁能源一直被人们广泛关注，各种太阳能产品层出不穷，为了实现更大的能源利用率，一方面是增强保温手段，使太阳能在转化使用过程中损失最小，能被充分利用；另一方面是能根据热量获得量的变化调节太阳能热水器的出水量，避免热水流出时，因水箱中需随时填充冷水，使水箱内水温不断下降，热水水温越用越低，尤其是冬天洗浴时更加明显，而夏天人们对热水需求量较小且需要的热水温度不太高，但是常规的太阳能热水器不具有相应的调节手段。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种被动房用太阳能热水器换热水箱及节能热水器，克服现有技术的不足，容积可调节的换热水箱可与太阳能集热管相结合，由太阳能集热管对换热水箱中的民用水进行热量交换，避免太阳能集热管的结垢堵塞，被动房用的民用水升温后，可用于洗浴或生活使用，换热水箱内的热水可实现恒温恒压输出，减少能量消耗，延长太阳能热水器的寿命。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

技术方案之一：一种被动房用太阳能热水器换热水箱，箱体由外向内依次设有外壳、保温层和内壳，其特征在于，所述箱体内设有热水室，所述热水室包括左立板、右立板和连接左立板和右立板的柔性套筒，所述热水室为密闭空间，所述左立板与箱体固定连接，右立板可沿箱体内壁滑动，右立板的周边与箱体内壁之间设有密封圈和线性轴承；

所述箱体内热水室以外的空间为压力平衡室，右立板是热水室和压力平衡室的分界；所述压力平衡室分别设有排污管、进气管和排气管，排污管设于压力平衡室的最低处，进气管与压缩空气管路相连接，所述压缩空气管路与空压机相连接，所述压缩空气管路上设有自力式压差调节阀，正常工作状态，压力平衡室内压力小于热水室内压力，当热水温度达到设定值并被消耗时，热水室内不再补充冷水，而是向压力平衡室内填充压缩空气，使压力平衡室内压力大于热水室内压力，为热水提供压力，当热水排空后，再向热水室内补充冷水，开始下一个换热过程；

所述热水室内设有双螺旋盘绕结构的介质管，所述介质管的中段通过连接件和螺钉与右立板的中心固定连接，介质管的两端穿过左立板和箱体侧壁在箱体外侧分设介质进口和介质出口，介质进口和介质出口分别连接太阳能热水器的集热管的出口和进口，使集热管与介质管之间形成循环回路；

所述箱体侧壁上还设有进水管和出水管，所述进水管接市政自来水或被动房系统循环水，所述出水管连接被动房内的水龙头或花洒，进水管上设有进水阀，出水管上设有出水阀，出水管上设有流量传感器。

所述箱体为金属或玻璃钢材料制成，其横截面为圆形、方形、矩形或六角形。

所述保温层为聚氨酯硬泡层，厚度30~100mm。

所述柔性套筒为带有皱褶的软质橡胶、金属或非金属波纹板中的任一种。

所述线性轴承为无油轴承，设置于右立板外缘与箱体内壁的密封带上。

所述密封圈为O形密封圈和/或蕾形复合密封圈。

所述热水室内设有压力传感器一和温度传感器，压力平衡室内设有压力传感器二。

所述双螺旋盘绕结构的介质管拉伸时可形成一个左宽右窄的塔形螺旋体，当其极限压缩后可形成具有一个介质管直径厚度的类圆盘体。

技术方案之二：一种节能热水器，包括集热管、支架和水箱，集热管倾斜排布于支架上，水箱设于支架的顶部，其特征在于，所述水箱为如权利要求1－7中任一项所述一种被动房用太阳能热水器换热水箱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：1）符合被动房环保节能理念，水箱内被分成热水室和压力平衡室，热水室的容积可根据需求调节，以实现更大的加热速率或更稳定的热水温度，节约能源消耗，减少了用户等待热水的时间。2）可根据太阳能的换热效率以及热水使用需求设定热水室容积。3）通过各环节参数传感器，能系统监控实时采集压力、温度和流量参数，保证被动房能源系统正常稳定运行，实现能源利用的最大化。

附图说明

图1是本实用新型实施例应用结构示意图。

图2是图1中A处局部放大图。

图中：1-集热管、2-支架、3-水箱、301-外壳、302-保温层、303-内壳、4-热水室、401-左立板、402-右立板、403-柔性套筒、5-密封圈、6-线性轴承、7-压力平衡室、8-压缩空气管路、9-空压机、10-自力式压差调节阀、11-介质管、13-连接件、14-螺钉。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，是本实用新型一种被动房用太阳能热水器实施例结构示意图，包括集热管1、支架2和水箱3，集热管1倾斜排布于支架2上，水箱3设于支架2的顶部，水箱3为被动房用太阳能热水器换热水箱，该水箱的进水管可以使用市政自来水，也可以连接到被动房的循环水系统中，比如取自地源热泵。提高进水温度有利于提高热水温度和换热效率。箱体3可为金属或玻璃钢材料制成，其横截面为圆形、方形、矩形或六角形均可，圆形制造成本低，其他形状有利于内部结构布置。

箱体3由外向内依次设有外壳301、保温层302和内壳303，外壳301和内壳303的材质可同选不锈钢或其选用不同材质。保温层302为聚氨酯硬泡层，厚度30~100mm。箱体内设有热水室4，热水室包括左立板401、右立板402和连接左立板和右立板的柔性套筒403，热水室4为密闭空间，左立板401与箱体固定连接，右立板402可沿箱体内壁滑动，右立板的周边与箱体内壁之间设有密封圈5和线性轴承6，密封圈5选用O形密封圈。线性轴承6为无油轴承，黄铜套体上开设有多个润滑脂容积孔，密封圈5和线性轴承6均设置于右立板402外缘与箱体内壁的密封带上。当热水室容积变化时，能减少右立板402移动的阻力。柔性套筒403选用不锈钢波纹管，即具有足够的强度，又满足热水室容积调节的要求。

箱体3内热水室4以外的空间为压力平衡室7，右立板402是热水室4和压力平衡室7的分界；压力平衡室7分别设有排污管W、进气管Q1和排气管Q2，排污管W设于压力平衡室的最低处，进气管Q1与压缩空气管路8相连接，压缩空气管路与空压机9相连接，压缩空气管路上设有自力式压差调节阀10。自力式压力调节阀10能根据取压点位置分阀前和阀后两类，取压点在阀前时，用于调节阀前压力恒定；取压点在阀后时，用于调节阀后压力恒定。当将阀前和阀后压力同时引入热水室4和压力平衡室7的压力时，自力式压差调节阀可以调节调节阀让两端的压力恒定，用于实现热水输出流量调节。

热水室4内设有双螺旋盘绕结构的介质管11，介质管的中段通过连接件13和螺钉14与右立板402的中心固定连接，介质管的两端穿过左立板和箱体侧壁在箱体外侧分设介质进口J1和介质出口J2，介质进口J1和介质出口J2分别连接太阳能热水器的集热管1的出口和进口，使集热管1与介质管11之间形成循环回路。为了避免集热管1结垢堵塞，集热管1和介质管11中的循环介质为防冻液，可根据不同地区气候特点选择不同结冰点防冻液，北方一般选用乙二醇（丙二醇或丙三醇）防冻液。双螺旋盘绕结构的介质管11拉伸时可形成一个左宽右窄的塔形螺旋体，当其极限压缩后可形成具有一个介质管直径厚度的类圆盘体，使其能适应热水室的容积变化。

箱体侧壁上还设有进水管S1和出水管S2，进水管S1接市政自来水或被动房系统循环水，出水管S2连接被动房内的水龙头或花洒，进水管上设有进水阀F1，出水管上设有出水阀F2，出水管上设有流量传感器L。热水室内设有压力传感器一P1和温度传感器T，压力平衡室内设有压力传感器二P2。

正常工作状态，自力式压差调节阀10先设定固定压力值，用户在用热水时，热水室收缩，容积减少，自力式压差调节阀检测到压力变化，进一步增加压力，热水室容积逐渐减少，介质管中介质通过集热管传递能量，使热水室内水升温。当热水室内热水排空后，重新填充冷水，开始下一个换热过程。在进水过程中，热水室容积不断增加，直到恢复到最大容积。热水室内水温达不到设定值时，热水不能输出，从而保证热水的恒温和恒压输出。如果短时间急用热水，可使热水室的容积处于全容积的三分之一或二分之一，则相比全容积加热，可以更快的得到相同温度的热水。

以上实施例仅是为详细说明本实用新型的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制实用新型的保护范围，凡在不违背本实用新型的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种被动房用太阳能热水器换热水箱，箱体由外向内依次设有外壳、保温层和内壳，其特征在于，所述箱体内设有热水室，所述热水室包括左立板、右立板和连接左立板和右立板的柔性套筒，所述热水室为密闭空间，所述左立板与箱体固定连接，右立板可沿箱体内壁滑动，右立板的周边与箱体内壁之间设有密封圈和线性轴承；

所述箱体内热水室以外的空间为压力平衡室，右立板是热水室和压力平衡室的分界；所述压力平衡室分别设有排污管、进气管和排气管，排污管设于压力平衡室的最低处，进气管与压缩空气管路相连接，所述压缩空气管路与空压机相连接，所述压缩空气管路上设有自力式压差调节阀，正常工作状态，压力平衡室内压力小于热水室内压力，当热水温度达到设定值并被消耗时，热水室内不再补充冷水，而是向压力平衡室内填充压缩空气，使压力平衡室内压力大于热水室内压力，为热水提供压力，当热水排空后，再向热水室内补充冷水，开始下一个换热过程；

所述热水室内设有双螺旋盘绕结构的介质管，所述介质管的中段通过连接件和螺钉与右立板的中心固定连接，介质管的两端穿过左立板和箱体侧壁在箱体外侧分设介质进口和介质出口，介质进口和介质出口分别连接太阳能热水器的集热管的出口和进口，使集热管与介质管之间形成循环回路；

所述箱体侧壁上还设有进水管和出水管，所述进水管接市政自来水或被动房系统循环水，所述出水管连接被动房内的水龙头或花洒，进水管上设有进水阀，出水管上设有出水阀，出水管上设有流量传感器。

2.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述箱体为金属或玻璃钢材料制成，其横截面为圆形、方形、矩形或六角形。

3.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述保温层为聚氨酯硬泡层，厚度30~100mm。

4.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述柔性套筒为带有皱褶的软质橡胶、金属或非金属波纹板中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述线性轴承为无油轴承，设置于右立板外缘与箱体内壁的密封带上。

6.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述密封圈为O形密封圈和/或蕾形复合密封圈。

7.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述热水室内设有压力传感器一和温度传感器，压力平衡室内设有压力传感器二。

8.根据权利要求1所述的一种被动房用太阳能热水器换热水箱，其特征在于，所述双螺旋盘绕结构的介质管拉伸时可形成一个左宽右窄的塔形螺旋体，当其极限压缩后可形成具有一个介质管直径厚度的类圆盘体。

9.一种被动房用节能热水器，包括集热管、支架和水箱，集热管倾斜排布于支架上，水箱设于支架的顶部，其特征在于，所述水箱为如权利要求1－7中任一项所述一种被动房用太阳能热水器换热水箱。

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