CN218096645U - 一种太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热水器技术领域，尤其涉及一种太阳能热水器。其包括蓄水箱、热管、第一保护壳及第二保护壳，蓄水箱中贯穿设置有换热腔；热管内部填充有换热工质，热管滑动连接于换热腔中，热管包括蒸发段及冷凝段；第一保护壳连接于蓄水箱上换热腔的第一端，热管的冷凝段位于换热腔内时，第一保护壳用于保护热管伸出换热腔的蒸发段；第二保护壳连接于蓄水箱上换热腔的第二端，热管的蒸发段位于换热腔内时，第二保护壳用于保护热管伸出换热腔的冷凝段。本实用新型用于解决太阳能热水箱晚间热量浪费的问题。

Description

一种太阳能热水器

技术领域

本实用新型属于热水器技术领域，尤其涉及一种太阳能热水器。

背景技术

化石能源的过度开发和使用导致了全球能源危机和生态污染。随着人类社会的发展进步，新能源和可再生能源的开发利用得到了越来越多的关注。其中，太阳能作为化石能源的理想替代能源，具有比其他可再生能源更多的优势和更广阔的应用前景。

太阳能热水器是利用太阳能取代传统热水器使用的电能或天然气作为加热水的能源的新能源热水器。它是由集热器以及保温水箱外加一些辅助部件构成，其中集热器直接关系到太阳能热水器的性能，是技术关键，目前市场上真空管式太阳能热水器按换热方式可分为，热管式和玻璃真空管式太阳能热水器。真空管式太阳能热水器的优势在于其较好的热性能与保温性能能以及较低的制造成本，但热水器在运行时不能承压，真空管强度不高，真空管使用时不能缺水空晒，否则可能导致玻璃管爆裂，并且只要一根管子爆裂，全部不能使用，与建筑的结合性很差。相比较来说，热管式真空管太阳能热水器以热管作为传热组件，比传统全玻璃真空管太阳能热水器具有更低的启动温度，启动较快，承压能力高，抗冻能力强，有更好的保温性能。

但是，热管式太阳能热水器如果晚间不使用时，暴露在外部的热管容易将水箱中热水的温度散发出去，导致热量的浪费。

实用新型内容

本申请实施例要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能热水器，用于解决太阳能热水箱晚间热量浪费的问题。

本申请实施例解决上述技术问题的技术方案如下：一种太阳能热水器，其包括：

蓄水箱，所述蓄水箱中贯穿设置有换热腔；

热管，其内部填充有换热工质，所述热管滑动连接于所述换热腔中，所述热管包括蒸发段及冷凝段；

第一保护壳，连接于所述蓄水箱上所述换热腔的第一端，所述热管的冷凝段位于所述换热腔内时，所述第一保护壳用于保护所述热管伸出所述换热腔的蒸发段；

第二保护壳，连接于所述蓄水箱上所述换热腔的第二端，所述热管的蒸发段位于所述换热腔内时，所述第二保护壳用于保护所述热管伸出所述换热腔的冷凝段。

相较于现有技术，以上技术方案具有如下有益效果：

将热管滑动连接在蓄水箱的换热腔中，给蓄水箱中水加热时，热管的蒸发段伸入第一保护壳中吸热，热管的冷凝段位于换热腔中，热管内工质吸收太阳能热量汽化，在压力的作用下汽化的蒸汽流动至热管冷凝段，在换热腔内与蓄水箱内的水换热液化并回流至蒸发段，以此实现将太阳能转变为热能；放热时，热管的蒸发段位于换热腔中，热管的冷凝段伸入第二保护壳中，热管蒸发段内的工质吸收蓄水箱内热水的热量，并将热量传至冷凝段，从而实现对第二保护壳外部物件烘干作用，避免了蓄水箱中热量的浪费。

进一步地，还包括伸缩驱动装置，安装于所述第一保护壳或第二保护壳端部，所述伸缩驱动装置的执行端连接所述热管端部，以驱动所述热管在所述第一保护壳、换热腔及第二保护壳中往复移动。

通过伸缩驱动装置带动热管在换热腔中的移动切换，需要给蓄水箱加热时，伸缩驱动装置带动热管蒸发段伸出换热腔，反之，伸缩驱动装置带动热管冷凝段伸出换热腔。

进一步地，所述蓄水箱中安装有电热丝，所述电热丝与所述蓄水箱外部的控制器连接。

通过在蓄水箱中设置电热丝，控制器控制电热丝的加热，避免了阴雨天气，没有太阳能给热管加热的情况，使得整个太阳能热水器全天候可用。

进一步地，所述蓄水箱的迎光面包覆有太阳能电池，所述太阳能电池依次连接有光伏控制器及储能电池。

在蓄水箱上安装太阳能电池，将太阳能转化为电能存储在储能电池中，以备后续使用。

进一步地，所述储能电池通过离网逆变器与所述控制器连接，所述离网逆变器连接市电接入端。

利用逆变器将储能电池和市电共同接入控制器，给控制器提供电能，可以在储能电池有电时控制电热丝加热，储能电池没电时通过市电给电热丝加热，确保热水器的全天候使用。

进一步地，还包括测温件，安装于所述蓄水箱中，所述测温件与所述控制器连接。

通过加入测温件，使得蓄水箱中的温度可控，更加智能化。

进一步地，所述第一保护壳为玻璃保护壳。

将保护热管蒸发段的第一保护壳设置为玻璃，玻璃的通透性使得热管能够最大限度的吸收太阳能。

进一步地，所述换热腔沿所述蓄水箱中心倾斜贯穿设置，以将所述热管蒸发段侧面迎向光源方向。

进一步地，所述蓄水箱外侧包覆有保温棉套。

本申请实施例中提供的一种或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本实用新型采用热管换热的方式来实现太阳能热水器的加热，热管蒸发段的工质吸收太阳能后汽化，之后蒸汽在压力的作用下流向热管冷凝段，之后在换热腔内通过换热管壳与蓄水箱内的水间接换热使水温升高，蒸汽遇冷液化在吸液芯的作用下回流到热管蒸发段，形成循环，从而将太阳能吸收转化成需要的热能，采用工质相变换热避免了热水器流道腐蚀问题和玻璃管爆裂问题，同时，采用合适的换热工质，热损更低，热启动更快，而且工作温度范围更宽，耐冻性与耐热性均比较强，且因为是采用相变换热，热阻更小，相变换热效果好，效率很高。

2、本实用新型采用的是间接换热，通过管壳间接换热，能够将蓄水箱内的水与热管完全隔绝开，通过管壳间接换热，从而避免出现漏水事故。

3、本实用新型采用的烘干功能是在热能富余时，热管蒸发段从第一保护壳位置缩进换热腔，热管冷凝段从换热腔伸入第二保护壳中，蒸发段吸收热水中的热量传递至冷凝段，实现烘干、干燥的功能，达到能源利用最大化的效果。

4、本实用新型通过太阳能电池等装置，将太阳能转变为电能存储在储能电池中，通过蓄水箱内的测温构件时刻监控蓄水箱内的水温，如果水温过低则打开控制器，利用电热丝将储能电池中的电能转变为热能加热蓄水箱内的水，同时控制器还外接市电，在外界天气不好且储能电池电量不足时，保证太阳能热水器的正常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型正常工作时的结构示意图。

图2为本实用新型烘干作用时的结构示意图。

图3为本实用新型中热管内部传热示意图。

附图标记：

1、保温棉套；2、蓄水箱；3、太阳能电池；4、第一保护壳；5、蒸发段；6、冷凝段；7、换热腔；8、电热丝；9、第二保护壳；10、光伏控制器； 11、储能电池；12、离网逆变器；13、市电接入端；14、测温件；15、控制器；16、伸缩驱动装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-2所示，本实用新型实施例所提供的一种太阳能热水器，其包括：蓄水箱2、热管、第一保护壳4及第二保护壳9。

蓄水箱2中贯穿设置有换热腔7，热管内部填充有换热工质，所述热管滑动连接于所述换热腔7中，所述热管包括蒸发段5及冷凝段6，具体地，换热工质可为丙酮等。

本实施例中，丙酮的沸点为56.2℃，有较低的启动温度，在温度较低的情况下也可以传递热量，因此选用丙酮为热管内的工质，由于铜具有良好的导热性，所以选用黄铜作为热管的管壳材料。

第一保护壳4连接于所述蓄水箱2上所述换热腔7的第一端，所述热管的冷凝段6位于所述换热腔7内时，所述第一保护壳4用于保护所述热管伸出所述换热腔7的蒸发段5；第二保护壳9连接于所述蓄水箱2上所述换热腔7的第二端，其中，第一保护壳4和第二保护壳9为筒桩结构，用于保护热管，第一保护壳4、换热腔7及第二保护壳9位于同一直线，所述热管的蒸发段5位于所述换热腔7内时，所述第二保护壳9用于保护所述热管伸出所述换热腔7的冷凝段6。

所述换热腔7沿所述蓄水箱2中心倾斜贯穿设置，以将所述热管蒸发段 5侧面迎向光源方向。

将热管滑动连接在蓄水箱2的换热腔7中，如图1所示，给蓄水箱2中水加热时，热管的蒸发段5伸入第一保护壳4中吸热，热管的冷凝段6位于换热腔7中，热管内工质吸收太阳能热量汽化，如图3所示，在压力的作用下汽化的蒸汽流动至热管冷凝段6，在换热腔7内与蓄水箱2内的水换热液化并回流至蒸发段5，以此实现将太阳能转变为热能；如图2所示，实现烘干作用放热时，热管的蒸发段5位于换热腔7中，热管的冷凝段6伸入第二保护壳9中，热管蒸发段5内的工质吸收蓄水箱2内热水的热量，并将热量传至冷凝段6，从而实现对第二保护壳9外部物件烘干作用，使得多余的热量能够被充分利用，达到太阳能利用最大化，避免了蓄水箱2中热量的浪费。

其中，所述第一保护壳4为玻璃保护壳。

将保护热管蒸发段5的第一保护壳4设置玻璃，具体为防爆玻璃，该玻璃保护壳形成双层真空结构，不仅大大避免了热量的溢出，同时玻璃的通透性使得热管能够最大限度的吸收太阳能，防爆玻璃提高了第一保护壳4的结构强度。

本实施例中，还包括伸缩驱动装置16，安装于所述第一保护壳4或第二保护壳9端部，所述伸缩驱动装置16的执行端连接所述热管端部，以驱动所述热管在所述第一保护壳4、换热腔7及第二保护壳9中往复移动，具体地，伸缩驱动装置16优先安装于第二保护壳9端部，伸缩驱动装置16可采用电动推杆等实现。

通过伸缩驱动装置16带动热管在换热腔7中的移动切换，需要给蓄水箱2加热时，伸缩驱动装置16带动热管蒸发段5伸出换热腔7，反之，伸缩驱动装置16带动热管冷凝段6伸出换热腔7。

本实施例中，所述蓄水箱2中安装有电热丝8，所述电热丝8与所述蓄水箱2外部的控制器15连接，通过在蓄水箱2中设置电热丝8，控制器15 控制电热丝8的加热，避免了阴雨天气，没有太阳能给热管加热的情况，使得整个太阳能热水器全天候可用。

所述蓄水箱2的迎光面包覆有太阳能电池3，所述太阳能电池3依次连接有光伏控制器1510及储能电池11，将收集到的太阳能转变成电能储存在储能电池11中，在蓄水箱2上安装太阳能电池3，将太阳能转化为电能存储在储能电池11中，以备后续使用。

所述储能电池11通过离网逆变器12与所述控制器15连接，所述离网逆变器12连接市电接入端13，利用逆变器将储能电池11和市电共同接入控制器15，给控制器15提供电能，可以在储能电池11有电时控制电热丝8 加热，储能电池11没电时通过市电给电热丝8加热，确保热水器的全天候使用。

还包括测温件14，安装于所述蓄水箱2中，所述测温件与所述控制器 15连接，通过加入测温件14，使得蓄水箱2中的温度可控，更加智能化，测温件14检测到温度低于一定阈值时，通过控制器15控制电热丝8通电加热。

进一步地，所述蓄水箱2外侧包覆有保温棉套1，提高蓄水箱2的保温能力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种太阳能热水器，其特征在于，包括：

蓄水箱，所述蓄水箱中贯穿设置有换热腔；

热管，其内部填充有换热工质，所述热管滑动连接于所述换热腔中，所述热管包括蒸发段及冷凝段；

第一保护壳，连接于所述蓄水箱上所述换热腔的第一端，所述热管的冷凝段位于所述换热腔内时，所述第一保护壳用于保护所述热管伸出所述换热腔的蒸发段；

第二保护壳，连接于所述蓄水箱上所述换热腔的第二端，所述热管的蒸发段位于所述换热腔内时，所述第二保护壳用于保护所述热管伸出所述换热腔的冷凝段。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，还包括伸缩驱动装置，安装于所述第一保护壳或第二保护壳端部，所述伸缩驱动装置的执行端连接所述热管端部，以驱动所述热管在所述第一保护壳、换热腔及第二保护壳中往复移动。

3.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述蓄水箱中安装有电热丝，所述电热丝与所述蓄水箱外部的控制器连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能热水器，其特征在于，所述蓄水箱的迎光面包覆有太阳能电池，所述太阳能电池依次连接有光伏控制器及储能电池。

5.根据权利要求4所述的太阳能热水器，其特征在于，所述储能电池通过离网逆变器与所述控制器连接，所述离网逆变器连接市电接入端。

6.根据权利要求3所述的太阳能热水器，其特征在于，还包括测温件，安装于所述蓄水箱中，所述测温件与所述控制器连接。

7.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述第一保护壳为玻璃保护壳。

8.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述换热腔沿所述蓄水箱中心倾斜贯穿设置，以将所述热管蒸发段侧面迎向光源方向。

9.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述蓄水箱外侧包覆有保温棉套。

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