CN219829140U - 一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，属于太阳能光热应用技术领域，包括开设有热水出口与冷水进口的水箱、设置在水箱内部的管式冷凝器和设置在水箱下方的集热装置；集热装置包括集热箱、太阳能集热蒸发管组、集热蒸发管组上管箱和集热蒸发管组下管箱；太阳能集热蒸发管组的上、下两端分别与集热蒸发管组上管箱和集蒸发热管组下管箱相连，集热蒸发管组上管箱出口经第一管路与装设于水箱内的管式冷凝器入口相连，管式冷凝器出口经第二管路与集热蒸发管组下管箱入口相连。本实用新型传热工质循环无需用循环泵提供动力，实现完全无需外供能量独立运行，同时与分体式太阳能热水器工质无相变自然循环相比能够有效提升换热效率。

Description

一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热应用技术领域，尤其是一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器。

背景技术

目前，普遍使用的太阳能热水器，浴室内保温水箱与室外壁挂太阳能换热器之间需用泵连接输送循环水，如图1所示，在缺电、停电、限电等情况下，这种结构的太阳能热水器的正常使用受到影响，且制作成本高，运行费用高。

实用新型专利“一种热管式太阳能热水系统”（CN20329850U）公布了一种热管式太阳能热水系统,涉及分体式太阳能热水系统。该热水系统包括集热单元、水箱和热能传输系统,集热单元由热管式太阳能集热管构成，热能传输系统包括与集热单元进行热交换的集热器,集热器内容置有低沸点的换热工质，集热器的蒸汽出口端导通于密封蒸汽通道，蒸汽通道的另一端导通于二次换热器；二次换热器贯穿于水箱；二次换热器的出口端导通于密封的冷凝后回流通道，工质回流通道的另一端导通于集热器，构成密封循环热能传输系统。

然而该实用新型专利虽然不需要泵，但是集热管与集热器分离设置，需要进行二次换热才能对水箱中的水进行加热，集热管因特殊材质要求比较易碎，二次换热效率低。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，既能实现脱离泵提供动力的限制，又能有效提升换热效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，包括开设有热水出口与冷水进口的水箱、设置在水箱内部的管式冷凝器和设置在水箱下方的集热装置；所述集热装置包括集热箱、在集热箱内竖直设置的太阳能集热蒸发管组、与太阳能集热蒸发管组上端口连接的集热蒸发管组上管箱和与太阳能集热蒸发管组下端口连接的集热蒸发管组下管箱；所述集热蒸发管组上管箱设置第一封闭端和通过第一管路与管式冷凝器入口连接的上管箱出口端；所述集热蒸发管组下管箱分别设置第二封闭端和通过第二管路与管式冷凝器出口连接的下管箱入口端。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述集热箱顶面进行敞口设置。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：太阳能集热蒸发管组为管板式、翼管式或扁盒式中的一种。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：太阳能集热蒸发管组外壁面、集热蒸发管组上管箱外壁面、集热蒸发管组下管箱外壁面和集热箱内底面设置黑色吸热涂层。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述管式冷凝器包括列管式冷凝管组、与列管式冷凝管组下端口连接的管式冷凝器第一管箱和与列管式冷凝管组上端口连接的管式冷凝器第二管箱；所述管式冷凝器第一管箱分别设置第三封闭端和管式冷凝器出口；所述管式冷凝器第二管箱分别设置第四封闭端和管式冷凝器入口。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述管式冷凝器第二管箱为直角弯管。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述管式冷凝器为螺旋管式冷凝器；螺旋管式冷凝器底端设置管式冷凝器出口，螺旋管式冷凝器顶端连接引出管，引出管管口上设置管式冷凝器入口。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述引出管为直角弯管。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

1、本实用新型太阳能集热蒸发管组件可依靠其内部填充的导热介质吸收太阳能的热量汽化，介质蒸汽携带大量的热能进入水箱内的管式冷凝器凝结放热，将热能传递给水箱内的冷水后，介质蒸汽冷凝为液体后依靠自身重力或起毛细作用的吸液芯重新回到太阳能集热管加热，整个过程传热工质循环无需用循环泵提供动力，不受缺电、停电、限电影响，有效降低了制作成本和运行费用。

2、本实用新型直接通过集热装置进行集热，只需进行一次换热，有效提升换热效率。

3、本实用新型中将集热装置与水箱分体布置，无需配置工质循环泵就可以实现较长距离的热量输送，集热蒸发可根据现场条件布置于阳台、外墙、农村庭院等场所；工质集热蒸发管组内工质充装量只需满足蒸发-冷凝循环要求即可，不必充满，因此传热工质可选择廉价的蒸馏水，寒冷季节也不必担心管路冻裂。

附图说明

图1是现有太阳能热水器结构示意图；

图2是本实用新型中太阳能热水器装置结构示意图；

图3是本实用新型中太阳能热水器装设螺旋管式冷凝器结构示意图；

其中，1、集热蒸发管组下管箱，2、太阳能集热蒸发管组，3、集热蒸发管组上管箱，4、第二管路，5、水箱，6、列管式冷凝管组，61、螺旋管式冷凝器，7、管式冷凝器第一管箱，8、冷水进口，9、管式冷凝器第二管箱，10、热水出口，11、第一管路，12、集热箱。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”……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。由此，限定有“第一”、“第二”……的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，包括开设有热水出口与冷水进口的水箱5、设置在水箱5内部的管式冷凝器和设置在水箱5下方的集热装置；所述集热装置包括集热箱12、在集热箱12内竖直并排设置的太阳能集热蒸发管组2、与太阳能集热蒸发管组2上端口连接的集热蒸发管组上管箱3和与太阳能集热蒸发管组2下端口连接的集热蒸发管组下管箱1；所述集热蒸发管组上管箱3设置第一封闭端和通过第一管路11与管式冷凝器入口连接的上管箱出口端；所述集热蒸发管组下管箱1分别设置第二封闭端和通过第二管路4与管式冷凝器出口连接的下管箱入口端。

所述集热箱12顶面进行敞口设置，使太阳能集热蒸发管组2能够暴露在阳光下直接吸热；太阳能集热蒸发管组2为管板式、翼管式或扁盒式中的一种；在太阳能集热蒸发管组2外壁面、集热蒸发管组上管箱3外壁面、集热蒸发管组下管箱1外壁面和集热箱12内底面均涂覆黑色吸热涂层，吸热涂层通过阳极氧化、黑铬、蓝膜涂层等处理提高太阳能吸收效率，以提升热辐射效果。

如图2所示，所述管式冷凝器包括列管式冷凝管组6、与列管式冷凝管组6下端口连接的管式冷凝器第一管箱7和与列管式冷凝管组6上端口连接的管式冷凝器第二管箱9；所述管式冷凝器第一管箱7分别设置第三封闭端和管式冷凝器出口；所述管式冷凝器第二管箱9分别设置第四封闭端和管式冷凝器入口；所述管式冷凝器第二管箱9为直角弯管。

如图3所示，所述管式冷凝器为螺旋管式冷凝器61；螺旋管式冷凝器61底端设置管式冷凝器出口，螺旋管式冷凝器61顶端连接引出管，引出管管口上设置管式冷凝器入口；所述引出管为直角弯管。

实施例

实施例1

如图2所示，太阳能热水器包括箱体12内并排布设的太阳能集热蒸发管组2，太阳能集热蒸发管组2的上下端口分别与集热蒸发管组上管箱3和集热蒸发管组下管箱1固连，集热蒸发管组上管箱3出口经第一管路11与装设于水箱5内的管式冷凝器入口固连，集热蒸发管组上管箱3另一端封闭，所述管式冷凝器采用列管式冷凝器，列管式冷凝管组6的两端分别与管式冷凝器第一管箱7和管式冷凝器第二管箱9固连，集热蒸发管组上管箱3出口端经第一管路11与装设于水箱5内的管式冷凝器入口即第二管箱9入口相连，第二管箱9另一端封闭，管式冷凝器出口即管式冷凝器第一管箱7出口经第二管路4与集热蒸发管组下管箱1入口端相连，管式冷凝器第一管箱7和集热蒸发管组下管箱1的另一端分别封闭，在水箱5上分别开设热水出口10和冷水进口8，在太阳能集热蒸发管组2外壁面、集热蒸发管组上管箱3外壁面、集热蒸发管组下管箱1外壁面和箱体12内底面均涂覆黑色吸热涂层，以提升热辐射效果。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1不同之处是水箱5内的管式冷凝器采用螺旋管式冷凝器，集热蒸发管组上管箱3出口经第一管路11与水箱5内的螺旋管式冷凝器61入口相连，螺旋管式冷凝器61出口经第二管路4与集热蒸发管组下管箱1入口相连。

使用方法

以实施例1为例，使用前，在本实用新型太阳能集热蒸发管组2和与其相连的管式冷凝器内同时内部抽真空后，充入蒸发温度较低的导热介质，或根据冷凝后的导热介质回流状况再同时在太阳能集热蒸发管组2和与其相连的管式冷凝器内装设起毛细作用的吸液芯。涂覆有吸热涂层的太阳能集热蒸发管组2的外壁面、集热蒸发管组下管箱1的外壁面、集热蒸发管组上管箱3的外壁面和箱体12的内底面吸收太阳能热量后其内部介质汽化，介质蒸汽携带大量的热能通过第一管路11进入水箱5内的管式冷凝器与水箱5内的冷水换热后冷凝，将热能通过第一管箱7、第二管箱9、列管式冷凝管组6传递给水箱5内的冷水，介质蒸汽冷凝为液体后依靠自身重力或起毛细作用的吸液芯由管路4重新回到太阳能集热蒸发管组2加热段，接着进行下一个循环。水箱5内由冷水进口8进水，经热交换升温后的水由热水出口10流出。

工作原理

本实用新型载热工质吸收太阳能热量后在集热蒸发管组2内蒸发，工质蒸汽经第一管路11进入水箱5在管式冷凝器管内冷凝将热量传递给水箱5内冷水，冷凝后的工质经第二管路4靠位差自动回流至集热蒸发管组下管箱1，形成一个循环。

综上所述，本实用新型太阳能集热装置可依靠其内部填充的导热介质吸收太阳能的热量汽化，介质蒸汽携带大量的热能进入水箱内的管式冷凝器凝结放热，将热能传递给水箱内的冷水后，介质蒸汽冷凝为液体后依靠自身重力或起毛细作用的吸液芯重新回到太阳能集热蒸发管组加热，整个过程传热工质循环无需用循环泵提供动力，本实用新型不受缺电、停电、限电影响，有效降低了制作成本和运行费用，同时，又能有效提升换热效率。

Claims (8)

1.一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，包括开设有热水出口与冷水进口的水箱（5）、设置在水箱内部的管式冷凝器和设置在水箱（5）下方的集热装置；其特征在于：所述集热装置包括集热箱（12）、在集热箱（12）内竖直设置的太阳能集热蒸发管组（2）、与太阳能集热蒸发管组（2）上端口连接的集热蒸发管组上管箱（3）和与太阳能集热蒸发管组（2）下端口连接的集热蒸发管组下管箱（1）；所述集热蒸发管组上管箱（3）设置第一封闭端和通过第一管路（11）与管式冷凝器入口连接的上管箱出口端；所述集热蒸发管组下管箱（1）分别设置第二封闭端和通过第二管路（4）与管式冷凝器出口连接的下管箱入口端。

2.根据权利要求1所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：所述集热箱（12）顶面进行敞口设置。

3.根据权利要求2所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：太阳能集热蒸发管组（2）为管板式、翼管式或扁盒式中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：太阳能集热蒸发管组（2）外壁面、集热蒸发管组上管箱（3）外壁面、集热蒸发管组下管箱（1）外壁面和集热箱（12）内底面设置黑色吸热涂层。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：所述管式冷凝器包括列管式冷凝管组（6）、与列管式冷凝管组（6）下端口连接的管式冷凝器第一管箱（7）和与列管式冷凝管组（6）上端口连接的管式冷凝器第二管箱（9）；所述管式冷凝器第一管箱（7）分别设置第三封闭端和管式冷凝器出口；所述管式冷凝器第二管箱（9）分别设置第四封闭端和管式冷凝器入口。

6.根据权利要求5所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：所述管式冷凝器第二管箱（9）为直角弯管。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：所述管式冷凝器为螺旋管式冷凝器（61）；螺旋管式冷凝器（61）底端设置管式冷凝器出口，螺旋管式冷凝器（61）顶端连接引出管，引出管管口上设置管式冷凝器入口。

8.根据权利要求7所述的一种无动力循环相变传热分体式太阳能热水器，其特征在于：所述引出管为直角弯管。