專利名稱：一種抗凍太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種集熱熱水器，尤其是一種吸熱體內(nèi)貯水的抗凍太陽能熱水器。
現(xiàn)有的太陽能熱水器通常是由水箱和集熱器組成，水箱設(shè)在集熱器的上方并與集熱器中的吸熱體相連通，吸熱體通常是由集熱排管、上集管和下集管以及上循環(huán)管和下循環(huán)管所組成，吸熱體中除了集熱排管為金屬集熱條外，其它均為的金屬管。由于水在結(jié)凍為冰時(shí)其體積膨脹約10％，因此現(xiàn)有的用無彈性膨脹材料制成的吸熱體均不具有抗凍性能。目前為使現(xiàn)有的太陽能熱水器能夠具有抗凍性能，主要是通過用能夠彈性膨脹的材料來制作吸熱體，使得吸熱體中的水在結(jié)凍時(shí)，靠彈性材料的膨脹使吸熱體具有抗凍性能，尤其是北京市太陽能研究所在專利號(hào)為901083100的專利文件中所公開的抗凍太陽能熱水器，該太陽能熱水器的特點(diǎn)是吸熱體中的集熱排管為金屬集熱條，上下集管為能夠彈性膨脹的橡膠管，該太陽能熱水器是以吸熱體的集熱排管有序凍結(jié)和上下集管的彈性膨脹為抗凍原理，從而使吸熱體中的水在結(jié)東時(shí)不會(huì)漲壞吸熱體，但根據(jù)北京市太陽能研究所的江希年等人為上述抗凍太陽能熱水器在太陽能學(xué)報(bào)1991年第12卷第3期231--236頁所發(fā)表的題目為《順序凍結(jié)太陽熱水器的實(shí)驗(yàn)研究》一文中所公布的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，上述抗凍太陽能熱水器在應(yīng)用時(shí)吸熱體中集熱排管的兩端仍將承受較大的膨脹應(yīng)力。由于上述抗凍太陽能熱水器吸熱體的上下集管在承受膨脹應(yīng)力時(shí)要能夠向外彈性膨脹，因此上述抗凍太陽能熱水器的吸熱體存在著允許使用壓力低，吸熱體各部仍承受較高膨脹應(yīng)力，而且制作技術(shù)復(fù)雜等缺點(diǎn)。
為了使現(xiàn)有的吸熱體是用無彈性膨脹材料制成的太陽能熱水器具有抗凍性能，本實(shí)用新型的目的是提供一種吸熱體為無彈性膨脹材料的，而且結(jié)構(gòu)簡單耐壓高的抗凍太陽能熱水器。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的發(fā)明目的，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所提出的抗凍太陽能熱水器做具體的描述


圖1是抗凍太陽能熱水器的正剖視示意圖參見
圖1，一種抗凍太陽能熱水器，它由水箱[1]和集熱器[9]組成，水箱設(shè)在集熱器的上方，集熱器[9]中的吸熱體由數(shù)個(gè)集熱排管[2]、下集管[3]、上集管[5]以及連通管[7]組成，集熱排管[2]的上端和下端分別與上集管[5]和下集管[3]相連通，連通管[7]的上端和下端分別與水箱和上集管相連通，集熱排管[2]為金屬集熱條，吸熱體與水箱的連通管[7]，其貯水空間呈上截面積不小于下截面積的直柱形狀，連通管[7]在集熱器中的長度，不小于吸熱體縱向長度的1/20，使得因連通管[7]上端不受光照而解凍慢的冰，均在連通管中。連通管[7]在集熱器[9]中的部分、上集管[5]和下集管[3]，為各自分別設(shè)有肋片的金屬集熱條，集熱器[9]中的吸熱體，其形狀符合如下公式0.2(Vj/Sj)＜Vy/Sy＜1.1(Vj/Sj)Vj——距水箱近處單位長度的貯水空間體積，Vy——距水箱遠(yuǎn)處單位長度的貯水空間體積，Sj——Vj在吸熱體壁外側(cè)所對(duì)應(yīng)的等效吸散熱面積，Sy——Vy在吸熱體壁外側(cè)所對(duì)應(yīng)的等效吸散熱面積。從而使得吸熱體中的水在首次結(jié)凍時(shí)，能按自下而上的順序逐步完成結(jié)凍，又能使已結(jié)凍的吸熱體在解凍時(shí)，除了集熱排管上部的冰以外，都能按自上而下的順序解凍。上集管是呈距水箱近處高，距水箱遠(yuǎn)處低的方向設(shè)置，上集管[5]的形狀符合如下公式Vj＝Vy，Sj＜Sy。連通管[7]在集熱器中的部分，集熱排管[2]和下集管[3]，各自的形狀符合如下公式Vj＝Vy，Sj＝Sy。連通管[7]的內(nèi)經(jīng)等于上集管[5]的內(nèi)經(jīng)，上集管[5]的內(nèi)經(jīng)大于集熱排管[2]的內(nèi)經(jīng)，集熱排管[2]的內(nèi)經(jīng)等于下集管[3]的內(nèi)經(jīng)。下集管[3]的肋片[4]設(shè)在下集管的下方，上集管[5]的肋片[6]設(shè)在上集管的上方，連通管[7]的肋片[8]設(shè)在連通管的一側(cè)，集熱排管[2]的肋片設(shè)在集熱排管的兩側(cè)。
當(dāng)上述的抗凍太陽能熱水器，在首次結(jié)凍時(shí)，吸熱體內(nèi)的水按如下順序結(jié)凍，每兩集熱排管之間的下集管中部——集熱排管的下部——集熱排管的上部——上集管——連通管的下部——連通管的上部，也就是說吸熱體在首次結(jié)凍時(shí)是按照距水箱遠(yuǎn)至距水箱近的順序完成結(jié)凍，當(dāng)已結(jié)凍的吸熱體在解凍狀態(tài)時(shí)，除了連通管內(nèi)的冰以外，均是按照距水箱近至距水箱遠(yuǎn)的順序解凍，由于下集管內(nèi)的冰與集熱排管內(nèi)的冰呈一夾角，而且下集管內(nèi)的冰解凍晚，因此吸熱體下部的冰在解凍過程中不會(huì)上浮，因此在解凍過程中，除了連通管內(nèi)的冰以外，都是按照自距水箱近至距水箱遠(yuǎn)的順序逐步解凍，從而保證了正在解凍的吸熱體，無論在何時(shí)進(jìn)入二次結(jié)凍狀態(tài)，吸熱體中的水在結(jié)凍時(shí)所產(chǎn)生的體積膨脹都能將其上部的水推入水箱中，并能將在吸熱體與水箱連通管內(nèi)的冰順利的推向水箱，因此上述的抗凍太陽能熱水器，其吸熱體在首次和二次結(jié)凍時(shí)均具有抗凍性能。
上述抗凍太陽能熱水器和現(xiàn)有太陽能熱水器的不同點(diǎn)在于，現(xiàn)有太陽能熱水器的下集管和上集管均不設(shè)有肋片，而且通常下集管的內(nèi)經(jīng)大于集熱排管的內(nèi)經(jīng)。
上述抗凍太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是吸熱體利用現(xiàn)有金屬集熱條的形狀，不必進(jìn)行過多的加工即使得制成的太陽能熱水器具有抗凍性能，吸熱體與水箱的連通口少，而且吸熱體的耐壓高。
權(quán)利要求1 一種抗凍太陽能熱水器，它由水箱[1]和集熱器[9]組成，水箱設(shè)在集熱器的上方，集熱器[9]中的吸熱體由數(shù)個(gè)集熱排管[2]、下集管[3]、上集管[5]以及連通管[7]組成，集熱排管[2]的上端和下端分別與上集管[5]和下集管[3]相連通，連通管[7]的上端和下端分別與水箱和上集管相連通，集熱排管[2]為金屬集熱條，其特征在于吸熱體與水箱的連通管[7]，其貯水空間呈上截面積不小于下截面積的直柱形狀，連通管[7]在集熱器中的長度，不小于吸熱體縱向長度的1/20，連通管[7]在集熱器[9]中的部分、上集管[5]和下集管[3]，為各自分別設(shè)有肋片的金屬集熱條，集熱器[9]中的吸熱體，其形狀符合如下公式0.2(Vj/Sj)＜Vy/Sy＜1.1(Vj/Sj)Vj——距水箱近處單位長度的貯水空間體積，Vy——距水箱遠(yuǎn)處單位長度的貯水空間體積，Sj——Vj在吸熱體壁外側(cè)所對(duì)應(yīng)的等效吸散熱面積，Sy——Vy在吸熱體壁外側(cè)所對(duì)應(yīng)的等效吸散熱面積。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍太陽能熱水器，其特征在于上集管是呈距水箱近處高，距水箱遠(yuǎn)處低的方向設(shè)置，上集管[5]的形狀符合如下公式Vj＝Vy，Sj＜Sy。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗凍太陽能熱水器，其特征在于連通管[7]在集熱器中的部分，集熱排管[2]和下集管[3].，各自的形狀符合如下公式Vj＝Vy，Sj＝Sy。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗凍太陽能熱水器，其特征在于連通管[7]的內(nèi)經(jīng)等于上集管[5]的內(nèi)經(jīng)，上集管[5]的內(nèi)經(jīng)大于集熱排管[2]的內(nèi)經(jīng)，集熱排管[2]的內(nèi)經(jīng)等于下集管[3]的內(nèi)經(jīng)。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍太陽能熱水器，其特征在于下集管[3]的肋片[4]設(shè)在下集管的下方，上集管[5]的肋片[6]設(shè)在上集管的上方，連通管[7]的肋片[8]設(shè)在連通管的一側(cè)，集熱排管[2]的肋片設(shè)在集熱排管的兩側(cè)。
專利摘要一種由水箱(1)和集熱器(9)組成抗凍太陽能熱水器,其特點(diǎn)是吸熱體由均為金屬集熱條的數(shù)個(gè)集熱排管(2)、下集管(3)、上集管(5)以及連通管(7)的下部組成,連通管(7)的貯水空間呈上截面不小于下截面的直柱形狀,該管在集熱器中的長度,不小于吸熱體縱向長度的1/20。通過控制吸熱體各部貯水空間內(nèi)徑,和吸熱體各部的吸散熱面積,使得具有該形狀特點(diǎn)的太陽能熱水器,不僅在首次結(jié)凍時(shí),而且在二次結(jié)凍時(shí)也具有抗凍性能。
文檔編號(hào)F24J2/26GK2290000SQ9624835
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1996年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月10日
發(fā)明者位紹建 申請(qǐng)人:位紹建