CN202973604U

CN202973604U - 一种分体式太阳能热水器

Info

Publication number: CN202973604U
Application number: CN2012206895685U
Authority: CN
Inventors: 李骥; 林峰; 田文凯
Original assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Current assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-13

Abstract

本实用新型公开了一种分体式太阳能热水器，包括太阳能集热部分和储水箱，还包括环路重力热管，所述环路重力热管的一端装配于所述太阳能集热部分内，另一端装配于所述储水箱内。本实用新型的一种分体式太阳能热水器，传热效率高，布置方式灵活，太阳能集热部分无超温隐患，安全性能高。

Description

一种分体式太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器领域，特别是涉及一种分体式太阳能热水器。

背景技术

进入21世纪以来，由于对能源问题和环境问题关注度的不断增加，寻找到一种储量丰富、干净清洁并能够大规模投入实际运用中的替代能源成为了当今迫在眉睫的难题，而在众多替代能源中，储量丰富、分布广泛、清洁无污染的太阳能无疑是最具有竞争力的选择之一。地球所处轨道上的平均太阳辐射强度为1369W/m²，地球获得的总的太阳能可达173000TW，全球能耗不足地球获得太阳能的万分之一，发展太阳能具有广大的前景，而太阳能热水器则是在太阳能领域低温区应用中技术最为成熟、商业化程度最高的产品，同时也是应用最为广泛的民用产品，由于其节能实用的优点现已受到广泛关注并被大力推广。

目前，紧凑式太阳能热水器是市场上应用最为广泛的太阳能热水器，是一种基于热水上浮冷水下沉的原理，利用太阳能对水进行加热，使水在太阳能热水器内部产生循环达到加热目的的太阳能热水器。然而，由于其安装上存在不便利且往往占据较大安装空间，对于高层和一些多层住宅来说，往往缺少足够的安装空间。故分体式太阳能热水器，尤其是热管式分体式太阳能热水器，凭借其独有的集热器与储水箱的分离设计扩大了太阳能热水器的安装范围，成为了近年来太阳能热水器方面的热点研究应用项目，它通常具有以下优点：（1）热水器得热量高，集热器的热量几乎全部用于加热储水箱中可利用的水，水箱得热量高；（2）储水箱与集热器不连通，集热器局部破裂不影响热水器正常运行；（3）真空集热器内无水，不结水垢，启动迅速，响应时间快；（4）热水器系统中热管工质中添加防冻液，寒冷环境中亦可正常使用；（5）与建筑一体化设计，美观大方。

但是，目前的分体式太阳能热水器大都为普通重力热管式分体式太阳能热水器，采用多次间接换热的方式对储水箱内的水进行加热，使得系统传热热阻增大，其热效率偏低，集热器部分存在超温的安全隐患。另外，普通重力热管存在携带极限使得普通重力热管式分体式太阳能热水器在传热距离上受到限制，很难实现真正的远距离间接换热，使得现在的分体式太阳能热水器通常有一定的安装距离限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种传热效率高、布置方式灵活、安全性提高的分体式太阳能热水器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种分体式太阳能热水器，包括太阳能集热部分和储水箱，还包括环路重力热管，所述环路重力热管的一端装配于所述太阳能集热部分内，另一端装配于所述储水箱内。

进一步地，所述环路重力热管包括装配于太阳能集热部分内的蒸发器、装配于储水箱内的冷凝器，还包括蒸汽管路和液体管路，所述蒸发器和冷凝器通过蒸汽管路与液体管路连接形成环路。

进一步地，所述太阳能集热部分采用热管式真空管太阳能集热器，所述热管式真空管太阳能集热器包括若干个并排连接的真空集热管和设置在每个真空集热管内部的普通热管，且所述热管式真空管太阳能集热器的单侧或两侧留有装配所述蒸发器的空间，所述蒸发器上设有配合放置所述普通热管释放热量的端口的接口。

进一步地，所述空间在装配所述蒸发器后塞满隔热材料。

进一步地，所述热管式真空管太阳能集热器还包括有用于固定所述真空集热管的悬挂式或支撑式的固定装置。

进一步地，所述蒸发器和冷凝器为沟槽管或附着换热涂层的导热管。

进一步地，所述冷凝器的形状为利于散热的蛇形管或螺旋形盘管。

进一步地，所述冷凝器的外壁上增设有翅片或肋结构。

进一步地，所述环路重力热管由高效导热材料制成，所述环路重力热管的内部工质为水、乙醇或乙二醇。

进一步地，所述分体式太阳能热水器还包括装配于储水箱内的电辅热装置。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点：

（1）由于采用环路重力热管作为传热装置，传热效率高，减少了传热损失，太阳能利用率高，水温升温快。

（2）由于采用环路重力热管作为传热装置，蒸汽管路与液体管路分离，工质循环运行阻力大幅减低，减弱了距离对传热性能的影响，故较采用普通重力热管的热水器安装距离不受限，可远距离传输，布置方式灵活。

（3）由于采用环路重力热管作为传热装置，整体热阻下降，使得集热部分温升下降，安全性有所提高。

（4）环路重力热管的内部工质为水、乙醇或乙二醇，依靠集热部分吸收的热量并在重力的作用下可自行完成循环工作，无需额外的动力装置。

（5）由于可选配电辅热装置，在冬季、阴天等太阳能提供热量不足或热水需求量增大时可提供足量热水。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的一种分体式太阳能热水器的结构组合图。

图2是本实用新型的一种分体式太阳能热水器的结构分解图。

图3是环路重力热管结构示意图。

图4是储水箱后视图。

图5是电辅热装置结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型的一种分体式太阳能热水器，包括太阳能集热部分1和储水箱3，还包括环路重力热管2，所述环路重力热管2的一端装配于所述太阳能集热部分1内，另一端装配于所述储水箱3内。电辅热装置4为该太阳能热水器的选配设备。

太阳能集热部分1是放置在户外收集太阳能，再将太阳能转换成为热能的重要装置。因此，太阳能集热部分1可以是常用的热管式真空管太阳能集热器或热管式平板太阳能集热器等。具体而言，如图2中所示的太阳能集热部分1采用热管式真空管太阳能集热器，包括真空集热管11、普通热管12和集热管固定装置13。若干个所述真空集热管11通过所述集热管固定装置13并排固定连接，每个真空集热管11的内部设有一个普通热管12。太阳能集热部分1可以一端封闭，另一端留有所述环路重力热管2的装配空间14，也可以两端均留有环路重力热管2的装配空间，所述装配空间14内部安放所述环路重力热管2后用石棉等隔热材料塞满整个空间，防止热量的流失。集热管固定装置13可采用悬挂式或支撑式，根据需要分别配置；集热管固定装置13设有角度调节功能，可以根据各个季节对集热器的安装角度进行调节。

所述环路重力热管2是将太阳能集热部分1吸收的热量高效地传递到储水箱3中对水进行加热的装置。如图3所示，它包括装配于太阳能集热部分内的蒸发器21、装配于储水箱内的冷凝器23、还包括蒸汽管路22和液体管路24，所述蒸发器21和冷凝器23通过蒸汽管路22与液体管路24连接形成环路。所述蒸发器21上设计有配合放置所述热管式真空管太阳能集热器的内置普通热管12的接口25，与所述普通热管12释放热量的一端装配。所述冷凝器23插入所述储水箱3的内部。工作时，当太阳能集热部分1吸热后，热量通过热管传递到蒸发器21，环路重力热管2的内部工质受热后在负压下沸腾汽化，并沿蒸汽管路22上升，抵达冷凝器23后将热量释放到储水箱3中，对水进行加热，同时，环路重力热管2的内部工质受到冷却后，沿着液体管路24回到蒸发器21中，如此循环往复，环路重力热管2依靠太阳能集热部分1吸收的热量并在重力的作用下完成循环工作，无需额外的动力装置。

进一步地，环路重力热管2由高效导热材料制成，包括但不限于铜、铝、不锈钢、陶瓷等金属或非金属高导热系数的材料。环路重力热管2的内部工质可以为为水、乙醇、乙二醇或其他适宜工质。所述蒸发器21和冷凝器23可以为沟槽管或附着换热涂层的导热管。所述冷凝器23可以根据需要弯折成任意形状，包括但不限于蛇形管、螺旋盘管等常见形状。所述冷凝管23的外壁面可以是光滑壁面，也可以采用换热翅片或肋结构等强化换热效果。

如图1、3、4所示，所述储水箱3作为存储热水的容器，也是热量传导的终点。为防止储水箱3热量的流失，储水箱3设计有三层，分别为水箱内胆、水箱保温层以及水箱外壳。储水箱3上设有进水口31、出水口32以供太阳能热水器正常上下水。水箱底部留有所述环路重力热管2的冷凝器23的装配孔。储水箱后部设有安装定位孔33，方便固定于墙面或其他支架上。水箱内胆一般采用不锈钢焊接而成，超厚保温层采用充填发泡保温材料，外壳多用镀铝锌板或彩钢板。储水箱3上还可以预留有自动控制装置的装配孔，以方便选配自动控制装置时使用，不安装时可堵上这些装配孔以减少散热。

如图2、5所示，太阳能热水器通常选配电辅热装置4，以满足冬季、阴雨天等太阳能提供热量不足或热水需求量增大时，正常提供足量热水。电辅热装置4可采用电加热管加热与电磁加热两种方式。图5中所示的电辅热装置4包括具有加热功能的电热管41，还包括连接温控装置的热电偶测温装置42。对应地，储水箱3上预留有电辅热装置4的装配孔，不安装时可堵上以减少散热。

通过采用上述技术方案，本实用新型的一种分体式太阳能热水器，采用重力环路热管作为传热装置，传热效率高，布置方式灵活，且安全性能高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种分体式太阳能热水器，包括太阳能集热部分和储水箱，其特征在于，还包括环路重力热管，所述环路重力热管的一端装配于所述太阳能集热部分内，另一端装配于所述储水箱内。

2.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述环路重力热管包括装配于太阳能集热部分内的蒸发器、装配于储水箱内的冷凝器，还包括蒸汽管路和液体管路，所述蒸发器和冷凝器通过蒸汽管路与液体管路连接形成环路。

3.根据权利要求2所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述太阳能集热部分采用热管式真空管太阳能集热器，所述热管式真空管太阳能集热器包括若干个并排连接的真空集热管和设置在每个真空集热管内部的普通热管，且所述热管式真空管太阳能集热器的单侧或两侧留有装配所述蒸发器的空间，所述蒸发器上设有配合放置所述普通热管释放热量的端口的接口。

4.根据权利要求3所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述空间在装配所述蒸发器后塞满隔热材料。

5.根据权利要求3所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述热管式真空管太阳能集热器还包括有用于固定所述真空集热管的悬挂式或支撑式的固定装置。

6.根据权利要求2所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述蒸发器和冷凝器为沟槽管或附着换热涂层的导热管。

7.根据权利要求2所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述冷凝器的形状为利于散热的蛇形管或螺旋形盘管。

8.根据权利要求2所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述冷凝器的外壁上增设有翅片或肋结构。

9.根据权利要求1~8任一项所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述环路重力热管由高效导热材料制成，所述环路重力热管的内部工质为水、乙醇或乙二醇。

10.根据权利要求1~8任一项所述的一种分体式太阳能热水器，其特征在于，所述分体式太阳能热水器还包括装配于储水箱内的电辅热装置。