CN107388606A - 太阳能热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了太阳能热水系统，包括太阳能集热器、连接太阳能集热器的压缩机、设有冷凝管的水箱、连接冷凝管的膨胀阀、连接膨胀阀的蒸发器、第一阀门和第二阀门；太阳能集热器通过第一阀门串联压缩机，第一阀门和压缩机串联后并联第二阀门。本发明采用以上结构，实现了降低供热能耗的目标。解决了环境温度较低或太阳能资源不足时的热水供应问题，能保证全年正常供应热水。

Description

太阳能热水系统

技术领域

本发明涉及太阳能热水器技术领域，具体涉及太阳能热水系统。

背景技术

现有的太阳能热水器，当太阳辐射不足时，太阳能集热器的制热效果将大打折扣，受季节和天气影响较大，也不能保证全年正常供应热水，通常需要一套备份系统来保障阴雨天气以及太阳辐射较差时候的供热可靠性，降低了其节能效果。空气源热泵具有高效节能、绿色环保等特点，但其制热效率和制热量均会随外界气温的降低而不断衰减，也就降低了其低温下的制热可靠性，不能满足热水供应需求。

与空气源热泵配合实用的太阳能热水系统，由于空气源热泵的冷凝器长期在水箱内直接与冷水接触，而且长期处于制热状态，空气源热泵的冷凝器铜管和水中的钙、镁、氯等离子发生化学反应产生水垢，影响冷凝器的使用寿命。太阳能热水系统的水箱多采用不锈钢内胆制成，不锈钢内胆的优点是刚性强，抗折，抗压，外形美观。但由于不锈钢本身不具备抗菌性能，容易使水产生杂菌，影响水质。同时，与水接触久了，还容易出现涂层发脆，局部脱落，使钢壳产生裂缝腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供太阳能热水系统，解决了现有太阳能热水系统制热可靠性，不能满足热水供应需求，寿命短的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

太阳能热水系统，包括太阳能集热器、连接太阳能集热器的压缩机、设有冷凝管的水箱、连接冷凝管的膨胀阀、连接膨胀阀的蒸发器、第一阀门和第二阀门；太阳能集热器通过第一阀门串联压缩机，第一阀门和压缩机串联后并联第二阀门。

进一步，所述太阳能集热器包括由热管式真空管阵列构成的真空管组和联集管，联集管连接热管式真空管；热管式真空管包括内部真空的玻璃管、插入玻璃管内的热管和设于玻璃管内的吸热板；热管包括位于玻璃管内的热管蒸发段和设于玻璃管外的热管冷凝段，热管蒸发段和热管冷凝段连通，热管蒸发段连接并贯穿吸热板；联集管包括联集管外壳和套设于联集管外壳内的联集管内胆，联集管内胆的出气口连接所述第一阀门和所述第二阀门；热管冷凝段插入联集管内胆中并将热量传递给联集管内胆中的空气。

进一步，所述热管冷凝段设有若干个散热翅片，若干个散热翅片呈放射状均匀分布在热管冷凝段外壁上且位于内胆中。

进一步，所述吸热板包括平面的吸热板本体和设于吸热板本体上的若干个吸热翅片，若干个吸热翅片均匀分布在吸热板本体上且和吸热板本体垂直。

进一步，所述吸热板为金属吸热板，在吸热板的表面设有铝阳极氧化涂层。

进一步，所述联集管还包括联集管隔热层，联集管隔热层填充于所述联集管外壳与所述联集管内胆之间。

进一步，所述水箱包括水箱外壳、设于水箱外壳内的水箱内胆、绕设在水箱内胆外壁上的所述冷凝管和填充于水箱外壳和水箱内胆之间的保温层，冷凝管位于水箱外壳和水箱内胆之间；冷凝管的进口连接所述第一阀门和所述第二阀门，冷凝管的出口连接所述膨胀阀。

进一步，所述冷凝管通过激光焊接工艺和所述水箱内胆外壁固接，冷凝管和水箱内胆外壁连接位置处设有导热胶。

进一步，所述水箱内胆为不锈钢制成的金属基体，在水箱内胆的内表面设有由紫铜材料制成的紫铜网。

进一步，还包括控制装置，所述太阳能集热器、所述压缩机、所述膨胀阀、所述蒸发器、所述第一阀门和所述第二阀门分别连接控制装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用太阳能集热器和压缩机通过第一阀门和第二阀门配合的结构，当太阳能可以满足用户热负荷需求时，第一阀门关闭且第二阀门打开，只需开启太阳能集热器；当太阳能集热器不能满足用户热负荷需求时，则第一阀门打开且第二阀门关闭，太阳能集热器和压缩机同时启动，实现系统的全天候稳定供热需求。本发明综合了太阳能集热器与空气源热泵的优点，缺点互补，实现了降低供热能耗的目标。解决了环境温度较低或太阳能资源不足时的热水供应问题，能保证全年正常供应热水。

2、太阳能集热器采用吸热翅片的结构，增加了吸热面积，提高热吸收效率。铝阳极氧化涂层耐蚀、耐磨和耐光照等性能相当好。外玻璃管采用低辐射玻璃制成，相比普通玻璃节能率更高。

3、水箱采用将冷凝管盘设于水箱内胆外壁的结构，克服了与空气源热泵配合时浸入式冷凝器水箱的缺点，实现了制冷剂和水体的分离，保证水体加热后的水质不受污染以及冷凝器有效传热的顺畅。将冷凝管盘设于水箱内胆外壁，增加冷凝管和水箱内胆的接触面积，提高冷凝器换热效率。采用激光焊接工艺和导热胶的结构，能够有效减少冷凝管的接触热阻，使得水箱内胆吸收的热量能够更好的传递给水箱内胆中的水体，减少热量损失。水箱内胆采用紫铜网结构，直接与水接触，具有抗菌防腐蚀性能的，能改善水质。采用酚醛泡沫隔热层具有更高的工作温度，且不燃；与岩棉相比：更好的保温性能，更干净，对人体无害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明太阳能热水系统，实施例的结构示意图；

图2是图1中太阳能集热器的局部剖面结构示意图；

图3是图1中水箱的剖面结构示意图。

图中，1-太阳能集热器；11-热管式真空管；111-玻璃管；112-热管；1121-热管蒸发段；1122-热管冷凝段；1123-散热翅片；113-吸热板；1131-吸热板本体；1132-吸热翅片；12-联集管；121-联集管外壳；122-联集管内胆；123-联集管隔热层；2-压缩机；3-水箱；31-水箱外壳；32-水箱内胆；33-冷凝管；34-保温层；35-紫铜网；4-膨胀阀；5-蒸发器；6-第一阀门；7-第二阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图3实施例所示太阳能热水系统，包括太阳能集热器1、连接太阳能集热器1的压缩机2、设有冷凝管的水箱3、连接冷凝管的膨胀阀4、连接膨胀阀4的蒸发器5、第一阀门6和第二阀门7。太阳能集热器1通过第一阀门6串联压缩机2，第一阀门6和压缩机2串联后并联第二阀门7。当太阳能可以满足用户热负荷需求时，第一阀门6关闭且第二阀门7打开，只需开启太阳能集热器1；当太阳能集热器1不能满足用户热负荷需求时，则第一阀门6打开且第二阀门7关闭，太阳能集热器1和压缩机2同时启动，实现系统的全天候稳定供热需求。解决了环境温度较低或太阳能资源不足时的热水供应问题，能保证全年正常供应热水。

太阳能集热器1包括由热管式真空管11阵列构成的真空管组和连接热管式真空管11的联集管12。热管式真空管11包括内部真空的玻璃管111、插入玻璃管111内的热管112和设于玻璃管111内的吸热板113。热管112包括位于玻璃管111内的热管蒸发段1121和设于玻璃管111外的热管冷凝段1122，热管蒸发段1121和热管冷凝段1122连通；热管蒸发段1122连接并贯穿吸热板113。联集管12包括联集管外壳121、套设于联集管外壳121内的联集管内胆122和联集管隔热层123，联集管隔热层123填充于联集管外壳121与联集管内胆122之间，联集管内胆122为一体成型的整体结构，用于空气流动。联集管内胆122的出气口连接第一阀门6和第二阀门7。热管冷凝段1122插入联集管内胆122中并将热量传递给联集管内胆122中的空气。热管冷凝段1122与空气直接接触并加热空气，提高传热效率且降低热损耗。

吸热板113包括平面的吸热板本体1131和设于吸热板本体1131上的若干个吸热翅片1132，若干个吸热翅片1132均匀分布在吸热板本体1131上且和吸热板本体1131垂直。采用吸热翅片1132的结构，增加了吸热面积，提高热吸收效率。热管冷凝段1122设有若干个散热翅片1123，若干个散热翅片呈放射状均匀分布在热管冷凝段1122外壁上且位于内胆122中，加大和空气的传热面积。吸热板113为金属吸热板，在吸热板113的表面设有铝阳极氧化涂层(未示出)，耐蚀、耐磨和耐光照等性能相当好。铝阳极氧化涂层为采用电解着色工艺获得的涂层，具有牢固、稳定、耐晒优良特性，并且可进行大规模生产。外玻璃管采用低辐射玻璃制成，相比普通玻璃节能率更高。

水箱3包括水箱外壳31、设于水箱外壳31内的水箱内胆32、绕设在水箱内胆32外壁上的冷凝管33和填充于水箱外壳31和水箱内胆32之间的保温层34，冷凝管33位于水箱外壳31和水箱内胆32之间。冷凝管33的进口连接第一阀门6和第二阀门7，冷凝管33的出口连接膨胀阀4。采用将冷凝管33盘设于水箱内胆32外壁的结构，克服了与浸入式冷凝器水箱的缺点，实现了制冷剂和水体的分离，保证水体加热后的水质不受污染以及冷凝器有效传热的顺畅。将冷凝管33盘设于水箱内胆32外壁，增加冷凝管33和水箱内胆32的接触面积，提高换热效率。

冷凝管33通过激光焊接工艺和水箱内胆32外壁固接，冷凝管33和水箱内胆32外壁连接位置处设有导热胶(未示出)。采用激光焊接工艺和导热胶的结构，能够有效减少冷凝管33的接触热阻，使得水箱内胆32吸收的热量能够更好的传递给水箱内胆32中的水体，减少本实施例的热量损失。

水箱内胆32为不锈钢制成的金属基体，在水箱内胆32的内表面设有由紫铜材料制成的紫铜网35，紫铜网35和水箱内胆32焊接一体，直接与水接触，具有抗菌防腐蚀性能的，能改善水质。

联集管隔热层123和保温层34均为酚醛泡沫隔热层，酚醛泡沫隔热层与聚氨酯相比具有相近的保温性能，却具有更高的工作温度，且不燃；与岩棉相比：更好的保温性能，更干净，对人体无害。

本实施例还包括控制装置(未示出)，太阳能集热器1、压缩机2、膨胀阀4、蒸发器5、第一阀门6和第二阀门7分别连接控制装置，实现自动化控制。

本实施例的其它结构参见现有技术。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.太阳能热水系统，其特征在于：包括太阳能集热器、连接太阳能集热器的压缩机、设有冷凝管的水箱、连接冷凝管的膨胀阀、连接膨胀阀的蒸发器、第一阀门和第二阀门；太阳能集热器通过第一阀门串联压缩机，第一阀门和压缩机串联后并联第二阀门。

2.根据权利要求1所述太阳能热水系统，其特征在于：所述太阳能集热器包括由热管式真空管阵列构成的真空管组和联集管，联集管连接热管式真空管；热管式真空管包括内部真空的玻璃管、插入玻璃管内的热管和设于玻璃管内的吸热板；热管包括位于玻璃管内的热管蒸发段和设于玻璃管外的热管冷凝段，热管蒸发段和热管冷凝段连通，热管蒸发段连接并贯穿吸热板；联集管包括联集管外壳和套设于联集管外壳内的联集管内胆，联集管内胆的出气口连接所述第一阀门和所述第二阀门；热管冷凝段插入联集管内胆中并将热量传递给联集管内胆中的空气。

3.根据权利要求2所述太阳能热水系统，其特征在于：所述热管冷凝段设有若干个散热翅片，若干个散热翅片呈放射状均匀分布在热管冷凝段外壁上且位于内胆中。

4.根据权利要求2所述太阳能热水系统，其特征在于：所述吸热板包括平面的吸热板本体和设于吸热板本体上的若干个吸热翅片，若干个吸热翅片均匀分布在吸热板本体上且和吸热板本体垂直。

5.根据权利要求4所述太阳能热水系统，其特征在于：所述吸热板为金属吸热板，在吸热板的表面设有铝阳极氧化涂层。

6.根据权利要求2所述太阳能热水系统，其特征在于：所述联集管还包括联集管隔热层，联集管隔热层填充于所述联集管外壳与所述联集管内胆之间。

7.根据权利要求2至6任意一项所述太阳能热水系统，其特征在于：所述水箱包括水箱外壳、设于水箱外壳内的水箱内胆、绕设在水箱内胆外壁上的所述冷凝管和填充于水箱外壳和水箱内胆之间的保温层，冷凝管位于水箱外壳和水箱内胆之间；冷凝管的进口连接所述第一阀门和所述第二阀门，冷凝管的出口连接所述膨胀阀。

8.根据权利要求7所述太阳能热水系统，其特征在于：所述冷凝管通过激光焊接工艺和所述水箱内胆外壁固接，冷凝管和水箱内胆外壁连接位置处设有导热胶。

9.根据权利要求8所述太阳能热水系统，其特征在于：所述水箱内胆为不锈钢制成的金属基体，在水箱内胆的内表面设有由紫铜材料制成的紫铜网。

10.根据权利要求1所述太阳能热水系统，其特征在于：还包括控制装置，所述太阳能集热器、所述压缩机、所述膨胀阀、所述蒸发器、所述第一阀门和所述第二阀门分别连接控制装置。