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一種壁掛式波紋盤管太陽能熱水裝置的制作方法

文檔序號:4746582閱讀:405來源:國知局
專利名稱:一種壁掛式波紋盤管太陽能熱水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種太陽能熱水裝置,更特別地說,是指一種真空管橫向放置的太陽能集熱、蓄熱、導熱、用熱裝置。
背景技術(shù)
普通的太陽能熱水器,是保溫水箱在上,太陽能真空集熱管(以下簡稱真空管)從水箱下部插入保溫水箱內(nèi)部,此時,真空管內(nèi)的水和水箱的水是聯(lián)通的,真空管吸收并轉(zhuǎn)換太陽的能量,加熱真空管及保溫水箱內(nèi)的水,使水升溫。這種太陽能熱水器的安裝受到場地的限制,只能在平地上安裝,因為真空管必須豎插,要比較大的場地和空間才能安裝。并且,真空管里都是水,真空管又是玻璃做的,一旦破裂,水就流出,造成安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了解決上述問題,提供一種能在比較小的空間安裝的太陽能熱水器的方法,比如能在陽臺上安裝,或者能在建筑物的外墻上安裝。而且,真空管內(nèi)沒有水直接和玻璃管壁接觸,保證玻璃做的真空管破裂后沒有水流出。同時,水箱里存儲的水(儲熱介質(zhì))不直接使用,而是用波紋管做成的盤管換熱器進行換熱,采用用水時候即熱即用的方式,實現(xiàn)熱利用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的,本實用新型采取以下方法:如圖1所示保溫水箱做成長方體、豎直放置,真空管在其一側(cè),橫向插入,排列后形成一個平面。保溫水箱也就是儲熱用的儲熱箱,由均帶有上下端蓋的內(nèi)套筒3和外套筒2做成,其橫截面是長方形或者正方形,豎直安放,在水箱的一個豎直平面上,開一排空,每個空可以插入一根金屬制成的導熱管5,導熱管5 —端是封死的,不漏水,另一端是開口的,通過連接件6直接插到內(nèi)套筒3里面。在導熱管5外面套有真空管1,導熱管5封死的一端就插進真空管I的底部,真空管I套住金屬導熱管,其開口端的端部就插入到保溫水箱的外套筒2和內(nèi)套筒3之間。在外套筒2和內(nèi)套筒3的兩層中間,充滿了填充物20,填充物20是一種保溫材料,其作用是保證內(nèi)套筒3中存儲的熱量盡可能少地向外散失。另外,在內(nèi)套筒3的內(nèi)部,安置一個波紋管盤7,其作用是一個換熱器,波紋盤管7一端是進水口 81,另一端是出水口 82。進水口 81和出水口 82,通過密封件7b穿過內(nèi)套筒3。在內(nèi)套筒3中,充滿了儲熱介質(zhì)30,同樣,在和內(nèi)套筒3連通的導熱管5中,也充滿了相同的儲熱介質(zhì)53。儲熱介質(zhì)30和53是一種液體,其作用是存儲由真空管I吸收的太陽光的熱量。為了適應一年四季太陽光照射角度的變化,真空管I排列后形成的平面,與水平面形成一個角度,這樣能保證在真空管I的管間距盡可能小的前提下,離太陽更近的前一支真空管的吸熱涂層(即真空管內(nèi)壁11),不擋住后一支管的吸熱涂層。本實用新型真空集熱管的優(yōu)點在于:①真空管I橫置后,可以大幅度節(jié)約安裝太陽能熱水器的占地空間,這樣,可以在陽臺上安裝、也可以在墻上安裝,不僅僅局限于地面。②真空管內(nèi)設計了金屬做成的導熱管5,使得沒有水(或其他導熱、儲熱介質(zhì))直接和玻璃做成的真空管I的玻璃管內(nèi)壁11接觸,儲熱介質(zhì)30、53在保溫水箱和金屬管之間流動,即使真空管破裂,也不會流出,保證了整個系統(tǒng)的安全性,這一點對裝在高空的陽臺壁掛式太陽能熱水器非常重要。在本實用新型中,真空集熱管1、導熱管5和定位阻熱塞4構(gòu)成集熱導熱組件,該集熱導熱組件通過連接件6能夠單獨安裝、拆卸,其中真空集熱管I與導熱管5也可以單支裝卸,解決了常規(guī)太陽能熱水器中單支真空集熱管破損后,造成的太陽能熱水器癱瘓,不能正常工作的缺陷③在保溫水箱內(nèi)設計了波紋管盤管換熱器,即:波紋盤管7,利用波紋管良好的熱交換性,將儲熱介質(zhì)30所存儲的熱量快速換到波紋盤管7的內(nèi)部,這樣,能保證即時、高效地利用內(nèi)套筒3存儲的熱量。④快速熱傳導:由于真空集熱管I悶曬時可以達到300°C以上的高溫,利用一根一端封閉,且內(nèi)徑相對較細的管子(導熱管5的內(nèi)徑5 30mm),加快了導熱管5內(nèi)的水53對流的速度,提高了傳遞熱量速 度,使得熱量快速傳遞,達到熱平衡;⑤降低熱損:由于導熱管5和真空集熱管I內(nèi)壁之間的第二腔52為空氣(沒有導熱介質(zhì)),大大降低了由于真空集熱管I真空度不夠而造成的熱量泄露;⑥提高可用得熱量:常規(guī)真空集熱管內(nèi)的水雖然是最先加熱的部分,但是并不能用而只能留存在真空管內(nèi),造成熱量的損失,通過對導熱方式的改進,可用熱量大大提高;⑦實現(xiàn)真空集熱管密排:由于克服了利用真空集熱管外壁定位的缺陷,改用集熱管內(nèi)壁定位,使相鄰兩支集熱導熱組件之間的安裝距離(管間隙)縮短到I 10mm。這是由于熱傳導通道的橫截面直徑和面積大大縮小,從而實現(xiàn)真空集熱管密排,提高了單位面積的光熱轉(zhuǎn)換率;

圖1是本實用新型的外部結(jié)構(gòu)圖。圖1A是本實用新型的另一視角外部結(jié)構(gòu)圖。圖1B是圖1的A-A部分視圖。圖2是本實用新型的集熱導熱組件的外部結(jié)構(gòu)圖。圖2A是圖2的等軸剖面圖。1.真空集熱管 11.真空管內(nèi)壁2.外套筒2a.A通孔 2b.排氣孔 2c.安裝掛孔20.填充物21.上蓋22.下蓋3.內(nèi)套筒30.儲熱介質(zhì)[0031]4.定位阻熱塞5.導熱管51.第一腔 52.第二腔 53.儲熱介質(zhì)6.連接件7.波紋盤管7a.導通連管7b.密封件81.進水口82.出水口
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。參見圖1、圖1A所示,本實用新型是一種適用于在較小場地安裝的、真空管橫置的、且真空管內(nèi)沒有水(或其他液體)和管壁直接接觸、利用波紋盤管即時換熱的太陽能熱水器。包含有由外套筒2和內(nèi)套筒3組成的儲熱箱。內(nèi)套筒3和外套筒2都有上下端蓋,如圖1所示,外套筒2的上端蓋21,下端蓋22。在外套筒2 —側(cè),整齊地排列安裝了若干組由真空集熱管1、導熱管5和定位阻熱塞4構(gòu)成的集熱導熱組件,這些集熱導熱組件通過連接件6,連接到內(nèi)套筒3上,在內(nèi)套筒3的內(nèi)部和導熱管5內(nèi),充滿了儲熱介質(zhì)30。外套筒2和內(nèi)套筒3之間充滿了保溫用的填充物20來實現(xiàn)保溫。在外套筒2上,設有安裝掛孔2c,便于安裝。在內(nèi)套筒3和外套筒2上,開設了排氣孔2b,當內(nèi)套筒3內(nèi)的儲熱介質(zhì)30受熱膨脹時,可以向外排氣。參見圖2A所示,導熱管5的外壁與真空集熱管I的內(nèi)壁11之間有第二腔52,第二腔52中為空氣,以空氣的對流將熱量傳導到導熱管5,從而使導熱管5中心的第一腔51內(nèi)的儲熱介質(zhì)53得到加熱,該儲熱介質(zhì)53的對流將熱量帶入內(nèi)套筒3中,實現(xiàn)對內(nèi)套筒3中的儲熱介質(zhì)30的加熱。此種儲熱介質(zhì)(包括水)的加熱方式與傳統(tǒng)的真空管直插式太陽能熱水器的傳熱方式不同 ,有效地提高了熱傳遞速度,降低了熱損失,可以使可用得熱量提高了 15 35%。在本實用新型中,外套筒2和內(nèi)套筒3之間填充有填充物20,填充物20可以是發(fā)泡聚氨酯保溫材料、發(fā)泡聚苯乙烯泡沫保溫、玻璃絲面、巖棉等材料,其作用是保證內(nèi)套筒3中存儲的熱量盡可能少地向外散失。在本實用新型中,定位阻熱塞4采用橡膠、硅膠或者軟木等材料。參見圖2所示,在本實用新型中,真空集熱管1、導熱管5和定位阻熱塞4構(gòu)成一支集熱導熱組件,該集熱導熱組件通過連接件6與內(nèi)套筒3密封連接,可以實現(xiàn)集熱導熱組件單獨安裝、拆卸;其中真空集熱管I與導熱管5也可以單支裝卸,解決了常規(guī)太陽能熱水器中單支集熱管破損后造成的太陽能不能正常工作的缺陷。同時,安裝、拆卸操作簡單,方便。為了解決真空管排列縫隙而造成的光熱單位面積轉(zhuǎn)換率低的缺陷,可以采用多支集熱導熱組件密排在內(nèi)套筒3上。每支集熱導熱組件之間的安裝間隙僅為I 15mm,采用本實用新型的密排安裝集熱導熱組件,可以使光熱面積轉(zhuǎn)換率提高10 35%。常規(guī)做法例如以真空管直徑58mm,長1800mm,管中心間距80mm,兩管間隙22mm組裝的熱水器,與改進后同樣直徑58mm,長1800mm,但管中心間距為60mm,兩管間隙(安裝間隙)2mm組裝的熱水器相比,采用密排方式光熱面積轉(zhuǎn)換率可以提高33%。在本實用新型中,真空集熱管I選用市場上常見的雙層全玻璃真空太陽集熱管材質(zhì)。真空集熱管I的內(nèi)徑為30 70mm。[0042]在本實用新型中,導熱管5內(nèi)的儲熱介質(zhì)30比原真空集熱管內(nèi)的水大大減少,以直徑58mm,長1800mm的真空集熱管為例,原單支真空集熱管容水為3L,而如果采用內(nèi)徑15_,長1900_的管材做熱管,其容水量僅為0.33L,僅為原結(jié)構(gòu)的11%。而常規(guī)真空集熱管內(nèi)的水雖然是最先加熱的部分,但是并不能用而只能留存在真空管內(nèi),造成熱量的損失。采用空氣為導熱介質(zhì),導熱管5將很快地被加熱,從而實現(xiàn)導熱管內(nèi)的水與水箱中的水迅速對流,實現(xiàn)熱交換,達到熱平衡,并大幅度降低熱損。此種對加熱方式的改進,使可用得熱量得到大大提高。本實用新型導熱管5與真空集熱管I形成的第二腔52中為空氣,未添加液態(tài)的導熱介質(zhì)。集熱導熱組件的單支獨立安裝與拆卸提高了太陽能熱水箱的使用壽命。為了適應一年四季太陽光照射角度的變化,真空管I排列后形成的平面,與水平面形成一個角度,這樣能保證在真空管I的管間距盡可能小的前提下,離太陽更近的前一支真空管的吸熱涂層(即真空管內(nèi)壁11),不擋住后一支管的吸熱涂層。本實用新型中,這個角度設定為30° -80° ,這個角度適用于全球大部分地區(qū)。在內(nèi)套筒3的內(nèi)部,安置一個波紋管盤7,其作用是一個換熱器,波紋盤管7 —端是進水口 81,另一端是出水口 82。進水口 81和出水口 82,通過密封件7b穿過內(nèi)套筒3。在實際應用中的導熱效率問題上,波紋管換熱器比直管換熱器有很大的優(yōu)勢,因為,波紋管的表面積是直管的3-4倍甚至跟多,也就是說:用波紋管和直管做成的盤管換熱器,在內(nèi)徑、外徑、盤列的圈數(shù)相同的條件下,波紋管的換熱面積是直管的3-4倍。使用波紋盤管換熱器后,本實用新型技術(shù)方案的另一個明顯優(yōu)勢是:儲熱和用熱分開。儲熱介質(zhì)30、53是反復使用的液體,其主要功能是存儲太陽能的熱量,同時也具備導熱的作用,即:真空管I轉(zhuǎn)換的太陽光的熱量,通過導熱管5和導熱管5內(nèi)的儲熱介質(zhì)53,傳導到內(nèi)套筒3內(nèi)的儲熱介質(zhì)30里,并存儲起來。儲熱介質(zhì)30并不直接參與用熱。當使用者需要用熱的時候,即:需要使用熱水的時候,冷水經(jīng)進水口 81流入,經(jīng)過波紋盤管7,與儲熱介質(zhì)30進行熱交換,然后通過出水口 82流出,就是熱水了。這樣就實現(xiàn)了蓄熱和用熱分離、即熱即用、高效用熱的目的。
權(quán)利要求1.一種壁掛式波紋盤管換熱的太陽能熱水裝置,其特征在于:由內(nèi)套筒(3)、填充物(20)和外套筒⑵做成一個儲熱箱,其一側(cè)安裝有若干個由真空集熱管(I)、導熱管(5)和定位阻熱塞(4)構(gòu)成的集熱導熱組件,通過連接件(6)與內(nèi)套筒(3)連接,第一儲熱介質(zhì)(30)和第二儲熱介質(zhì)(53)充滿了內(nèi)套筒(3)和導熱管(5)構(gòu)成的內(nèi)部空腔,在內(nèi)套筒(3)內(nèi),設有帶有進水口(81)和出水口(82)的波紋盤管(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁掛式波紋盤管換熱的太陽能熱水裝置,其特征在于:波紋盤管(7)是用金屬材料做成的,這些金屬材料是銅、不銹鋼、鋁、鎳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁掛式波紋盤管換熱的太陽能熱水裝置,其特征在于:安裝在外套筒⑵和內(nèi)套筒⑶上的若干個由真空集熱管(I)、導熱管(5)和定位阻熱塞(4)構(gòu)成的集熱導熱組件形成一個平面,這個平面和水平面形成一個夾角,這個夾角在30° -80° 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁掛式波紋盤管換熱的太陽能熱水裝置,其特征在于:第一儲熱介質(zhì)(30)、第二儲熱介質(zhì)(53)是同一種液體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壁掛式波紋盤管換熱的太陽能熱水裝置,第一儲熱介質(zhì)(30)、第二儲熱介質(zhì)(53)是同一種液體材料,其特征在于:這種材料是水、乙二醇、防凍液、導熱油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁掛式波紋盤管換熱的太陽能熱水裝置,其特征在于填充物(20)是一種保溫材料。
專利摘要本實用新型公開了一種壁掛式波紋盤管太陽能熱水裝置,提供一種能在比較小的空間安裝的太陽能熱水器的方法,比如能在陽臺上安裝,或者能在建筑物的外墻上安裝。而且,真空管內(nèi)沒有水直接和玻璃管壁接觸,保證玻璃做的真空管破裂后沒有水流出。同時,水箱里存儲的儲熱介質(zhì)不直接使用,而是用金屬波紋管做成的盤管換熱器進行換熱,采用用水時候即熱即用的方式,實現(xiàn)熱利用。
文檔編號F24J2/34GK203068819SQ20122022165
公開日2013年7月17日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者王健 申請人:王健
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