CN2357276Y - 复合式太阳能热水/除湿装置 - Google Patents

Abstract

一种复合式太阳能热水/除湿装置,在其太阳能热水单元中的板状集热元件下缘设置一吸附床,用以白日使集热元件集热与吸附床再生蓄热,晚上吸附床中的吸附热及水份凝结热对集热元件散热,可使与集热元件接触的水通道内水湿减缓降温,因此可减缓储水槽内热水的热量快速散失,及具有除湿作用。

Description

复合式太阳能热水/除湿装置

本实用新型是关于一种太阳能热水器的装置，特别是关于一种可减缓储水槽内热水的热量快速散失及具有除湿作用的复合式太阳能热水/除湿装置。

太阳能热水器的热水系统一般分为三类，包括自然循环式、强制式及储置式三种，其中藉着热虹吸现象使工作流体-水自然循环于储水槽与集热板的水通道间，而不利用马达抽送为自然循环式。在该种系统中，集热板片上的水通道内的冷水受板面上太阳幅射照射传热后，水温度上升而密度降低，使热水向上浮升经水管至储水槽，此即为前述热虹吸现象。

在此同时，原先于储水槽内较低温且密度较低的水，则向下沉流，至集热板片上的水通道内，继续承受太阳能照射进行热传递，经重复以热虹吸方式，使储水槽内的蓄水透过此一自然循环模式，达到水温上升以储存热能的目的。

在前述自然循环中，日间是由同一批水不断经由集热面板吸收太阳辐射的热能传递加温产生热虹吸，使热水向上浮升至储水槽内。在随着储水槽水温不断上升时，会减缓热虹吸效益，且会加大与集热板片周遭外气温差而增加热损，因此随着日射量达到高峰，集热效率及储水槽温升均会有减缓的趋势，至下午日射减弱后，集热效率可能不升反降，而储水槽水温不再向上攀升，甚至会因集热板片散热效益而导致水温下降，此种散热降温效益在日照不稳定或阴雨天及夜间尤为明显。

综合前述可发现，传统太阳能板式热水器即使在正常无云日照情况下，因储水槽热水蓄热能力限制，亦即储水槽中热水温度随日射上升至最高，下午日照量递减及储水槽热水与外界空气温差所产生的散热效应，致使太阳能热水器于白天正常日照下仍会有三分之一以上时间，无法有效使用太阳热能，集热效率降低且储水槽水温最终会不升反降。特别是在夜间无日射情况时，热水器将会因热水与空气温差加大及对夜空热幅射效益，使热水器的集热板片反而成为散热器，更直接减损日间收集储存太阳热能的使用效益。

本实用新型的目的，即在提供一种太阳能热水器，用以协助减缓储水槽内热水的热量快速散失。

本实用新型的又一目的，在提供一种与太阳能热水器组合的干燥室，在白日，其吸附床的吸附剂可利用太阳能再生，及在晚间，吸附床可作除湿作用。

为了达到前述目的，本实用新型于与水通道接触的太阳集热元件下缘，贴附由固体吸附剂构成的吸附床，藉吸附床积蓄白天日照热量而在晚上散发热量给集热元件传递至水通道，使水通道内的水温减缓降温而减缓储水槽内热水的热量快速散失。吸附床下缘与隔热元件间可设一空气通道，且空气通道内可设一气流推进器，利用气流推进器推动空气流动，而使空气通道中产生较大风量及较小压力，因而容易将吸附床中的水份带走。该气流推进器在白天由太阳能电池驱动，夜间则改以市电经交/直流转换器驱动，如此则可使吸附床用以再生与除湿；气流推进器是一由太阳能电池驱动的直流风扇；上述空气入口与上述空气出口分别连接于大气；空气入口与上述空气出口分别连接于一干燥室；空气入口或空气出口，与上述干燥室连接处各装设有一风闸门；该太阳能集热单元由一外框将集热元件、吸附床、空气通道及绝热元件包覆构成；该吸附床与该绝热元件间利用多数个支撑元件支撑；上述集热板下缘粘附着多数颗粒吸附剂而形成吸附床；上述吸附床的吸附剂是化学性吸附剂；上述吸附剂是硅胶；上述吸附床由蜂巢状空气通道构成，且该蜂巢状通道表面具有多数吸附剂；上述太阳能集热单元呈倾斜状，且上述空气通道的空气入口位于较低处；该等水通道是并联且相互连通；该等水通道分布在该太阳能集热元件上且与其接触；该储水槽位于该太阳能集热单元的上方；所述的复合式太阳能热水/除湿装置包括：一可密闭的干燥室，其内部具有一干燥空间，该干燥室有一出气口与一入气口；以及一太阳热水器其包括：一太阳能热水单元，具有一由一外框包覆的集热元件、吸附床、空气通道及绝热元件，以及在该等集热元件上与该集热元件进行热交换的水通道，该水通道藉由一水管供连接至一储水槽；一吸附床紧邻着前述集热元件的下缘；及一由该吸附床与该绝热元件间形成的空气通道，供空气通过与前述吸附床接触；上述空气通道具有一空气入口与一空气出口，其中该空气入口与上述干燥室的出气口连通，且上述空气出口与上述干燥室的入气口连通；上述空气通道的空气入口或出口各设有一三通风闸门，供选择控制该空气通道与大气或上述干燥室连通；上述干燥室内设有一辅助电力除湿机。

较佳地，本实用新型的空气通道可直接或间接连通一干燥储藏室或除湿室，利用吸附床对该干燥储藏室进行除湿干燥。其中该干燥储藏室可对储藏物品除湿，而除湿室可兼晾衣除湿。

本实用新型在日间运作时，可兼具产生热水储存，减缓热水的热量快速散失及吸附剂脱附再生功能，而提高整体太阳能集热效率；夜间运作时，除了又可供应热水外，还可藉已再生吸附床的吸附剂对干燥储藏室的空气进行除湿干燥，因此兼具热水供应及空气除湿双重功能。本实用新型在运作中，是以入、出口风闸门的切换，控制吸附床在白天再生脱附时，是对外气循环，于夜间则改与干燥储藏室联结，以进行全内气密闭循环，另有一辅助除湿机利用以辅助吸附床在白日除湿的不足之需。吸附剂不论采用颗粒状粘附在集热板上，或以蜂巢板结构浸置、涂布吸附剂以形成吸附床，皆可达成上述的实用新型的目的。

兹以附图进一步就较佳实施例，阐明本实用新型特征与功效，其中：

图1是本实用新型太阳能热水器的结构剖视图。

图2与图3类似于图1，但显示不同的实施例。

图4是沿图3中A-A所截的剖视图，显示蜂巢状结构的吸附床。

图5为图4的吸附床第一实施例的示意图。

图6为图4的吸附床第二实施例的示意图。

请参阅图1至图6，本实用新型于与水通道16接触的太阳集热元件12下缘，贴附由固体吸附剂构成的吸附床2，藉吸附床2积蓄白天日照热量而在晚上散发热量给集热元件12传递至水通道16，使水通道16内的水温减缓降温而减缓储水槽15内热水的热量快速散失。吸附床2下缘与隔热元件3间可设一空气通道4，且空气通道4内可设一气流推进器5，利用气流推进器5推动空气流动，而使空气通道4中产生较大风量及较小压力，因而容易将吸附床2中的水份带走。该气流推进器5在白天由太阳能电池驱动，夜间则改以市电经交/直流转换器驱动，如此则可使吸附床2用以再生与除湿。

较佳地，本实用新型空气通道4可直接或间接连通一干燥储藏室或除湿室6，利用吸附床2对该干燥储藏室6进行除湿干燥。

本实用新型在日间运作时，可兼具产生热水储存，减缓热水的热量快速散失及吸附剂脱附再生功能，而提高整体太阳能集热效率；夜间运作时，除了又可供应热水外，还可藉已再生吸附床2的吸附剂对干燥储藏室的空气进行除湿干燥，因此兼具热水供应及空气除湿双重功能。以下以实施例详细说明本实用新型的技术手段、目的、功效。

本实用新型的第一实施例，如图1所示，其太阳能热水单元1与干燥室6叠合为一体；如图2所示的第二种实施例，则说明二者可分开各设于适当场所，当然其中太阳能热水单元1要选择设在日照较佳之处，如顶楼阳台等处为宜。图3与图4则在显示太阳能热水单元1中的吸附床2具有蜂巢状通道23，其一般是采用基材涂布方式固着吸附剂。图5或图6则为其它蜂巢状结构的通道示意图。

不管本实用新型各种实施例如何变化或应用，本实用新型的特征是在于(参阅图1至图6)，设有一吸附床2紧邻着太阳能集热元件12的下缘，该集热元件12的上缘与多数个均匀分布于该集热元件上的水通道16接触，而藉着吸附床2在晚间散发的热量，协助维持水通道16的水温。由于吸附床2本身的吸附热，以及其吸附剂在白天再生后，可有效吸收空气中的水份，而产生的水份凝结热，可共同藉传导或辐射对集热元件12散热，因此与集热元件12接触的水通道16内水温即不至于骤然下降。而该水通道16利用一水管14连通于一储水槽15，使热水能利用热虹吸方式由水通道16经该水管14进入该储水槽15中。由于该水通道16于晚间接受吸附床2的吸附热与水份凝结热，使水通道16中的水能减缓热量快速散失，因此其内的热水温度将维持前述水管14及该储水槽15内的热水亦不致使热量快速散失。因此本实用新型可减缓储水槽15中热水的热量经由水管14，而藉水通道16及集热元件12快速散热，所以本实用新型可解决传统装置中储水槽15中热水的热量快速散失的问题，实对于储水槽15热水温度的减缓散失仍有极佳的功效。其中该储水槽15包覆有隔热材料，避免热量快速散失。

除此之外，另一相乘的功效是，吸附床2的吸附剂在白天得以藉太阳能而再生，到了夜晚环境温度较低时，该吸附床2对需干燥的储藏室内可发挥甚佳的除湿作用，并藉除湿而产生前述水份凝结热，用以持续减缓水通道16的热量散失。

如图1至图6所示，利用本实用新型前述特征所完成的实施例太阳热水器包括：一太阳能热水单元1，具有一板状集热元件12、均匀分布于该集热元件12上且可与其进行热交换的水通道16、一储水槽15位于太阳能热水单元1的上方，藉着水管14与水通道16连接形成一循环的水路、一吸附床2紧邻着集热元件12的下缘、一与集热元件12及吸附床2面积相当的板状绝热元件3在吸附床2下方，且与吸附床2保持着一适当间隙而形成一空气通道4，供空气通过其中与吸附床2接触，而进行除湿或再生吸附剂21及一外框11包覆着前述元件固定。其中为了加强结构强度，使太阳能热水单元1与吸附床2不致因重量过重，而在长期使用后影响空气通道4，所以可在吸附床2及绝缘元件3间、空气通道4内设置有多数个支撑元件17，藉由外框11及支撑元件17以支撑太阳能热水单元1与吸附床2的重量。其中该空气通道4具有一空气入口41与一空气出口42，并与大气连通。当吸附床2于白日再生时，由于吸附床2吸附的水份较空气多，加上利用一设于空气通道4中的气流推进器5推动空气流动，产生较大风量与空气通道4内的压力较小，吸附床2中的水份被脱附随空气带走，使得吸附床2得以再生并蓄积热能。当到了晚间时，因晚间空气较湿，吸附床2较空气干燥而会吸附水份，因此吸附床2会释出吸附热与水凝结热，持续地透过集热元件12而对水通道16释热，以减缓水通道16对空气散热。

本实用新型除具有上述特征外，尚具有除湿功能，其较佳实施例为于该空气通道4连通一需干燥的干燥储藏室或除湿室6，其内部具有一需干燥的空间，以下通称为干燥储藏室。该干燥储藏室6具有一出气口61与一入气口62，用以分别与空气通道4的空气入口41及空气出口42连通。其中该空气入口41如图1所示直接地，或如图2所示藉着一风道元件71与干燥室6的出气口61连通，且空气出口42与干燥储藏室6的入气口62连通。空气通道4的两端各有一三通风闸门7，如假想线所示，改变位置时可供选择控制空气通道4与大气或干燥室连通。其中干燥储藏室6亦可直接设在该太阳能热水单元1密接为一体，做为单纯干燥空间。如图1所示，干燥室6的顶部与太阳能热水器的绝热元件3合而为

本实用新型在运作中以入、出口风闸门的切换，控制吸附床在白天再生脱附时，是对外气循环，于夜间则改与干燥室联结，以进行全内气密闭循环。

另，在干燥室6内可增设一辅助的电力驱动的辅助除湿机8，以相对湿度计侦测自动控制除湿机的开关，供白天再生吸附剂时启动，来维持干燥室内的湿度。

空气通道4中装设的气流推进器，譬如是一直流风扇5，在附图中是装在空气入口，该风扇5白天由太阳能电池驱动，夜晚则可改由市电经交/直流转换器以直流电源驱动。在图3、图4及图5的例子中，空气通道4实质上可与吸附床2合而为一，图中的各种蜂巢状通道23均可供空气通过，蜂巢结构的板的表面具有吸附剂(如氯化锂等)，以基材涂布式或聚积式的方式附着。图1与图2中的例子，则以多数颗粒状的吸附剂21粘着于集热元件12的下缘而形成吸附床2。被应用的化学性吸附剂21一般而言，不管是采用硅胶、活性炭、氧化铝、分子筛、漂白土，或其他适当的除湿材料皆为可行，其中以硅胶为佳，在一般习知的技术上，其可由矽酸钠加上盐酸经化学反应而制成，且其内部孔隙度较平均，可维持在70％左右，具有良好的吸湿效果，且其价格便宜，再生所需的温度亦较低，兼具有不燃性、无臭无味等物理特性。吸附剂不论采用颗粒状粘附在集热板上，或以蜂巢板结构浸置、涂布吸附剂以形成吸附床，皆可达成上述的实用新型的目的。

前述蜂巢状通道23不限于六角状结构，如图6的波浪形状，或图5所示的四方状等各种形状皆可，其大致上共同的特性，是：(1)各通道大致平行；(2)各层通道的间距大致相等；(3)皆朝单一方向流通；(4)皆由高热传导基材构成；以及(5)在基材表面皆涂布有吸附剂。因此本案前后文所指蜂巢状通道23，皆是指具有上述特性的群集式结构而言，而非限定其形状。

本实用新型于日间利用太阳能电池驱动吸附床前端或后端的风扇5，使该风扇5于日照达一定日射量时方能启动，且随日照大小而改变风量大小，以利集热元件12所吸收的太阳热能获得最有效的利用。当日照强时，由集热元件12所吸收的太阳热能亦大，则经由热传导为吸附床2中吸附剂所吸收的热量亦多，吸附剂在夜间所吸附的水分子因而具有较大释出动能，此时空气通道4的入口与出口直接连通于大气，且太阳能电池驱动的风扇5转速增大，所提供的较大再生风量，及通道内压力较小可加速吸附剂的水分脱附以再生。反之，当日照小或无日照时，风扇5将不运转，以避免造成进一步集热元件12散热，及吸附床冷却导致反吸湿的效果。另外，吸附床2本身的蓄热能力，亦可增加集热元件12所吸收太阳热能的蓄能效果。

较佳的是，当运作达平衡时，干燥室6内的空气较干燥时，吸附床于白日除湿外，可变成蓄热单元，于晚间释热时对维持水温更有帮助。

本实用新型于夜间使用时，除可使储水槽15供应热水外，白天已再生脱附的吸附床吸附剂，此时进行吸附除湿作用。原先白天由太阳能电池驱动的风扇5，于夜间改由一般市电驱动(可通过交流/直流电转换器)，且吸附床2下的空气通道4经由风闸门7切换，改对干燥室6进行密闭循环，以对干燥室内区间进行除湿维持低湿状况，且对干燥室进行干燥。另，在该干燥室内配置一市售电力驱动除湿机以为辅助，供日间干燥室低湿环境的维持。而当夜间吸附床2进行吸附除湿时，所产生的吸附热及水份凝结热，则可经由集热元件12以热传导及对夜空热辐射的模式，将热量传导予集热元件12邻近的水道管内蓄水或散热至外界，如此不仅可维持吸附床2于低温状态的较佳吸附效率，另亦可减缓储水槽15内原有热水不致热量快速散失。

前述的太阳能热水单元与吸附床组成的装置，可单独制成产品供干燥室连接，当然，也可以同时组合着干燥室而成为一整体式装置。

Claims (20)

1.一种复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，包括一集热单元，其具有一吸附床紧邻着太阳能集热元件的下缘，该集热元件藉由太阳日照热将其上的多数水通道中的水加温后，经一水管将热水送至一储水槽，由前述的吸附床积蓄白天日照热量而在晚间散发热量给前述的集热元件及水通道以维持水温，减缓储水槽中热水的温度下降。

2.按权利要求1所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述吸附床与一绝热元件保持间隙形成一供空气通过与前述吸附床接触的空气通道。

3.按权利要求2所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述空气通道具有一空气入口与一空气出口，且在该空气入口装设有一气流推进器。

4.按权利要求3所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述气流推进器是一由太阳能电池驱动的直流风扇。

5.按权利要求3所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述空气入口与上述空气出口分别连接于大气。

6.按权利要求3所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述空气入口与上述空气出口分别连接于一干燥室。

7.按权利要求6所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述空气入口或上述空气出口，与上述干燥室连接处各装设有一风闸门。

8.按权利要求2所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中该太阳能集热单元由一外框将集热元件、吸附床、空气通道及绝热元件包覆构成。

9.按权利要求8所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中该吸附床与该绝热元件间利用多数个支撑元件支撑。

10.按权利要求1所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述集热板下缘粘附着多数颗粒吸附剂而形成吸附床。

11.按权利要求10所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述吸附床的吸附剂是化学性吸附剂。

12.按权利要求10所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述吸附剂是硅胶。

13.按权利要求1所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述吸附床由蜂巢状空气通道构成，且该蜂巢状通道表面具有多数吸附剂。

14.按权利要求1所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述太阳能集热单元呈倾斜状，且上述空气通道的空气入口位于较低处。

15.按权利要求14所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中该等水通道是并联且相互连通。

16.按权利要求15所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中该等水通道分布在该太阳能集热元件上且与其接触。

17.按权利要求1所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中该储水槽位于该太阳能集热单元的上方。

18.一种复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，包括：

一可密闭的干燥室，其内部具有一干燥空间，该干燥室有一出气口与一入气口；以及

一太阳热水器其包括：

一太阳能热水单元，具有一由一外框包覆的集热元件、吸附床、空气通道及绝热元件，以及在该等集热元件上与该集热元件进行热交换的水通道，该水通道藉由一水管供连接至一储水槽；

一吸附床紧邻着前述集热元件的下缘；及

一由该吸附床与该绝热元件间形成的空气通道，供空气通过与前述吸附床接触；

上述空气通道具有一空气入口与一空气出口，其中该空气入口与上述干燥室的出气口连通，且上述空气出口与上述干燥室的入气口连通。

19.按权利要求18所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述空气通道的空气入口或出口各设有一三通风闸门，供选择控制该空气通道与大气或上述干燥室连通。

20.按权利要求18所述的复合式太阳能热水/除湿装置，其特征在于，其中上述干燥室内设有一辅助电力除湿机。

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