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CN102102912A - 利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器 - Google Patents

利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器 Download PDF

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CN102102912A CN2010105893442A CN201010589344A CN102102912A CN 102102912 A CN102102912 A CN 102102912A CN 2010105893442 A CN2010105893442 A CN 2010105893442A CN 201010589344 A CN201010589344 A CN 201010589344A CN 102102912 A CN102102912 A CN 102102912A
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Abstract

本发明提供一种利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：包括蓄热罐、真空管、供水管、至少一个以上的加热管、热交换管和出水管；蓄热罐内部形成容纳空间容纳热媒体；真空管上端开放与蓄热罐的容纳空间连通且下端密封其内部容纳热媒体；供水管通过蓄热罐的容纳空间并从外部流入水；加热管与供水管的一端连接，通过供水管流入的水流入到真空管内被首次加热之后流出到真空管外部形成回路；热交换管通过蓄热罐的容纳空间二次加热从真空管排出的水，其一端和加热管的另一端连接；出水管一端和热交换管的另一端连接，供应作为对象物的热水。

Description

利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器
技术领域
本发明涉及一种利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，具体涉及二重真空管型的太阳能集热器和蓄热罐设置成一体，不需要连接集热器和蓄热罐的另外管道，使作为对象物供应的水直接传送到集热器加热的装置。
背景技术
太阳能运用系统是利用太阳光线的波动性质和光热学性质，通过吸收、储存、热变换太阳能，活用于建筑物的冷暖设施及供应热水的技术，大致分为集热部、蓄热部、运用部。
集热部是吸收太阳的辐射能量变换为可再生的热能量的器件，起重要作用，通常太阳能集热器有集光式和非集光式。
集光式可以吸收200℃以上的高温热量，但需要大量的设置太阳追踪系统等初装费用及管理费用，因此主要用于太阳能发电。
非集光式分为平板式和真空管式，如图1所示，现有的平板式太阳能集热器在金属太阳能集热板(130)设置加热管(140)，从太阳发出的太阳能集中到集热板(130)加热在集热板设置的加热管(140)内部的热媒体，加热的热媒体因密度差异通过热媒体流入管(110)流入到蓄热罐(100)。流入的热媒体在蓄热罐(100)内通过和冷水的相互热交换降低温度，温度降低的热媒体再通过热媒体换水管(120)进入加热管(140)，称为自然循环方式。
使用于此种太阳能热水供应系统的一般太阳能集热器，不仅价格低廉而且热媒体可自然循环，是一种具有最高效能的集热器，但通过热媒体的吸收热量温度比较低，为80℃以下，因此使用上受到限制。
现有的真空管型太阳能集热器，如图2所示，下部密封的真空玻璃管(210)内设置热传导板和U字型的加热管(220)，通过热媒吸收的热量温度为80℃～200℃，比现有的平板型太阳能集热器可吸收更高温度的热量，但热媒体不能自然循环，需要另外的热媒体循环泵，因此效能较低。
除了根据集热器类型的优缺点，图1和图2所示的现有太阳能集热器需要具备把加热的热媒体运送蓄热罐、对冷却的热媒体进行换水的管道，设置空间大、制作费用高的缺点。
发明内容
为了解决上述问题提供本发明，本发明的目的是使太阳能集热器和蓄热罐形成为一体，使设置空间紧凑，节省制作费用。
本发明的技术方案在于：
为了达到上述目的，本发明提供一种利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：包括蓄热罐、真空管、供水管、至少一个以上的加热管、热交换管和出水管；所述蓄热罐内部形成容纳空间容纳热媒体；所述真空管上端开放与所述蓄热罐的容纳空间连通且下端密封其内部容纳热媒体；所述供水管通过所述蓄热罐的容纳空间并从外部流入水；所述加热管与所述供水管的一端连接，通过所述供水管流入的水流入到真空管内被首次加热之后流出到真空管外部形成回路；所述热交换管通过所述蓄热罐的容纳空间二次加热从所述真空管排出的水，其一端和所述加热管的另一端连接；所述出水管一端和热交换管的另一端连接，供应作为对象物的热水。
优选地，所述真空管包括上端部开放且和所述蓄热罐的容纳空间贯通的内管和在所述内管外侧隔离设置并环抱所述内管的外管，而且所述外管和所述内管之间成为真空的二重真空管结构。
而且优选地，所述二重真空管的下侧设置和所述二重真空管相同方向的圆形蜷曲形状的反射板。
而且优选地，在所述蓄热罐的下侧还包括和容纳空间贯通的通大气管。
为了便于制作或安装上述加热管，优选地，所述加热管还包括与所述供水管连接的第一管、与所述热交换管连接的第二管、一端与所述第一管连接另一端与所述第二管连接的’U’字型的第三管以及连接部件；所述连接部件设置在第一管和第三管、第二管和第三管之间，连通第一管和第三管及第二管和第三管内部。
优选地，所述热交换管以卷管形状蜷曲数回形成。
优选地，还包括设置在上述供水管和出水管之间防止从供水管到出水管的水发生逆流的单项阀和设置在上述单向阀和上述供水管之间从而当热水从出水管不排水时使流入到所述供水管的水循环上述加热管和热交换管的泵。
本发明的技术效果在于：
如上所述，不发明的双重真空管设置为和蓄热罐的容纳空间连通，从而双重真空管的热媒体流入蓄热罐，具有优越的热效率；不需另设置连接集热器和蓄热罐的管道，节省设置空间；二重真空管的热媒体流入蓄热罐，作为对象物供应的水直接通过加热管加热；二重真空 管的热媒体流入蓄热罐，因此比间接热交换方式具有更加优越的热效率。
附图说明
图1为现有平板型太阳能集热器的概略图；
图2为现有真空管型太阳能集热器的概略图；
图3为根据本发明的第一实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器的结构截面图；
图4为根据本发明的第二实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器中加热管组装式形成图；
图5为组装式结合的加热管的截面图；
图6为根据本发明第三实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器的结构截面图。
<附图中主要符号说明>
10：蓄热罐20：供水管
21：出水管30：加热管
31：第一管32：第二管
33：第三管40：热交换管
50：真空管60：反射板
70：通大气管80：热媒体
90：连接部件91：第一连接部件
92：第二连接部件
具体实施方式
以下参考附图详细说明本发明的优选一实施例。
图3为根据本发明的一实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器的结构截面图。
如图3所示，根据本发明的第一实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器具有利用真空管的太阳能集热器和蓄热罐(10)形成一体式的结构。
蓄热罐(10)的内部容纳空间容纳热媒体(80)，由蓄热罐(10)下侧向上延长形成通大气管(70)，能够调节蓄热罐(10)的内部压力。
蓄热罐(10)的下端设置若干个与蓄热罐(10)的容纳空间连通的真空管(50)。即真空管(50)的上端部是开放的，以便和蓄热罐(10)连通，下端部密封形成，蓄热罐(10)的热媒体(80)填满至真空管(50)下部。为了便于太阳能集热，真空管(50)由玻璃材质做成，包括上端部开放且与上述蓄热罐的容纳空间连通的内管和在上述内管外侧隔离设置并环抱上述内管的外管，而且最好采用上述外管和上述内管之间成为真空的二重真空管结构，以提高太阳能集热性能。
蓄热罐(10)的一侧连接流入冷水的供水管(20)和供应热水对象物的出水管(21)。
供水管(20)在蓄热罐(10)的内部和加热管(30)连接，并且加热管(30)形成″U″字型插入到真空管(50)的内部，通过上述供水管流入的水流入到真空管内之后，集热并通过和高温状态的热媒体(80)进行热交换首次加热后往真空管的外部排水。加热管(30)最好是热传导性高的铜管。
从真空管(50)引出的加热管(30)在蓄热罐(10)容纳空间内与热交换管(40)连接。热交换管(40)的作用是从上述真空管排出的水与蓄热罐(10)的容纳空间的热媒体(80)进行热交换二次加热，为了提高热交换效率，优选地以卷管形状蜷曲数回。
二重真空管结构的真空管(50)的下侧设置和真空管(50)相同方向以圆形形状蜷曲的反射板(60)。
如同本发明的结构中，二重真空管内填充的热媒体被太阳能直接加热，被直接加热的热媒体和水进行热交换而加热水，因此比起现有的通过吸热部件和热传导板传达的热量加热铜管内的热媒体的方式，其优点是能够迅速加热水。
实验结果显示，如同本发明的结构中流入到蓄热罐(10)内部的水加热到70～80℃，需要大约1小时30分钟的时间。
图4为根据本发明的第二实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器中加热管组装式形成图，图5为组装式结合的加热管的截面图。
根据第二实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其加热管(30)分离成3个管，和第一实施例不同之处是3个管组装形成一个加热管(30)。
即如图4所示，加热管(30)包括与供水管(20)连接的第一管(31)、与热交换管(40)连接的第二管(32)、一端与第一管(31)连接而另一端与第二管(32)连接的’U’字型的第三管(33)，第一管(31)和第三管(33)之间、第二管(32)和第三管(33)之间分别通过连接部件(90)结合。
并且组装时，伸出蓄热罐(10)本体下部的第一管(31)和第二管(32)利用连接部件(90)，分别与″U″字型第三管(33)结合之后，在蓄热罐(10)的下端组装二重真空管(50)，以此完成太阳能集热器一体式的太阳能热水器。
参照图5，连接部件(90)包括第一连接部件(91)和第二连接部件(92)，第一连接部件(91)内部为中空(91a)且内周面形成内螺纹(91b)，第二连接部件(92)上端外周面形成对应上述内螺纹(91b)的外螺纹(92b)，形成外螺纹(92b)的上端内部形成中空(92aa)，下端形成比中空(92aa)直径小的的中空(92ab)。
在第一连接部件(91)的中空(91a)和第二连接部件(92)的中空(92aa)连接的部分插入第一管(31)或第二管(32)，在第二连接部件(92)的中空(92ab)插入第三管(33)后，拧紧螺丝结合第一连接部件(91)和第二连接部件(92)，把插入的管体固定设置在连接部件(90)内。
图6为根据本发明的第三实施例的利用真空管的太阳能集热器一体式的太阳能热水器的结构截面图。
第三实施例的结构特征为在供水管(20)和出水管(21)之间还设置单向阀(V)和泵(P)，不使用热水期间即没有水流入供水管(20)并且没有水从出水管(21)流出的时候，罐内部的水通过内部流路循环。
单向阀(V)防止从供水管(20)到出水管(21)的水逆流，泵(P)的功能为使停留在加热管(30)的水顺着热交换管(40)循环。
不使用热水的时候加热的水不往外部流出，因此持续受到太阳能的加热管(30)内部的水温比热交换管(40)内的水温和蓄热罐(10)内热媒体(80)的温度高。这时通过泵(P)的驱动使水能够循环，加热管(30)侧的高温水通过热交换管(40)和蓄热罐(10)内的热媒体(80)进行热交换而提高热媒体(80)的温度并且增加热效率。
在使用热水中泵(P)是不运作的，因此被加热管(30)和热交换管(40)加热的热水通过出水管(21)供应到外部。
虽然本发明的说明涉及了上述的优选实施例，但发明的要点和范围之内可以有多种修正或变形。并且附加的权利要求书包括属于本发明要点的修订或变形。

Claims (6)

1.一种利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：包括蓄热罐、真空管、供水管、至少一个以上的加热管、热交换管和出水管；所述蓄热罐内部形成容纳空间容纳热媒体；所述真空管上端开放与所述蓄热罐的容纳空间连通且下端密封其内部容纳热媒体；所述供水管通过所述蓄热罐的容纳空间并从外部流入水；所述加热管与所述供水管的一端连接，通过所述供水管流入的水流入到真空管内被首次加热之后流出到真空管外部形成回路；所述热交换管通过所述蓄热罐的容纳空间二次加热从所述真空管排出的水，其一端和所述加热管的另一端连接；所述出水管一端和热交换管的另一端连接，供应作为对象物的热水；所述真空管包括上端部开放且和所述蓄热罐的容纳空间贯通的内管和在所述内管外侧隔离设置并环抱所述内管的外管，而且所述外管和所述内管之间成为真空的二重真空管结构。
2.根据权利要求1所述的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：所述二重真空管的下侧设置和所述二重真空管相同方向的圆形蜷曲形状的反射板。
3.根据权利要求1所述的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：还包括设置在所述蓄热罐下侧与其容纳空间连通的通大气管。
4.根据权利要求1所述的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：所述加热管还包括与所述供水管连接的第一管、与所述热交换管连接的第二管、一端与所述第一管连接另一端与所述第二管连接的’U’字型的第三管以及连接部件；所述连接部件设置在第一管和第三管、第二管和第三管之间，连通第一管和第三管及第二管和第三管内部。
5.根据权利要求1所述的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：所述热交换管以卷管形状蜷曲数回形成。
6.根据权利要求1所述的利用真空管的太阳能集热器一体式太阳能热水器，其特征在于：还包括设置在所述供水管和出水管之间以防止从供水管到出水管的水发生逆流的单项阀和设置在所述单向阀和所述供水管之间从而当热水从出水管不排水时使流入到所述供水管的水循环所述加热管和热交换管的泵。
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