[發明專利]承壓式太陽能熱水器

有效

• 申請號: 200810243590.5
• 申請日: 2008-12-16
• 公開（公告）號: CN101435632A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 敖凱平
• 申請（專利權）人: 艾歐史密斯（中國）熱水器有限公司
• 主分類號: F24J2/04
• 分類號: F24J2/04;F24J2/05;F24J2/46
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 何朝旭

技術領域

本發明涉及一種太陽能熱水器，尤其是一種承壓式太陽能熱水器，屬于太陽能應用技術領域。

背景技術

據申請人了解，現有太陽能熱水器主要有非承壓式和承壓式兩類。非承壓式太陽能熱水器的儲水容器直接與太陽能集熱管連通，因此用戶直接使用太陽能加熱的熱水，沒有中間換熱環節。由于儲水容器內沒有壓力，因此存在使用時水流沖擊力不足的缺點；此外，由于水中無法添加防凍液，因此與太陽能集熱管連接的外置水管在寒冷季節存在凍結的可能。承壓式太陽能熱水器的儲水容器(通常稱為內膽)通過換熱結構與太陽能集熱管循環吸熱耦合連接。由于內膽不與太陽能集熱管直接連通，因此可以具有內壓，從而輸出沖擊力強勁的水流；同時太陽能集熱管的循環傳熱介質中可以加入防凍液，從而避免凍結。

檢索發現，申請號為01216199.3的中國專利公開了一種真空集熱管太陽能集熱器，包括若干根全玻璃真空太陽集熱管、連集管、支架和反光板，連集管與若干根全玻璃真空太陽集熱管連通，其特征是連集管內膽內設置換熱管道，該換熱管道的兩端從連集管內膽側面穿出，經連接管道與儲熱水箱連接。該結構存在的明顯缺點是，由于換熱管道從連集管內膽側面穿出，因此熱交換面積小，熱效率低，并且結構不緊湊，外形不工整，制造、安裝都比較困難。

此外，申請號為01216418.6的中國專利公開了一種承壓式真空集熱管太陽能集熱器，包括全玻璃真空集熱管、反射板、聯集管、支架和設在聯集管內膽上的進水口、出水口組成，其特征是在聯集管內膽內增設多根U形承壓換熱管，U形承壓換熱管與聯集管貫穿的部位均密封連接。該產品由于采用了U形管，因此克服了上述專利申請熱交換面積小、結構不緊湊、外形不工整的缺點，但卻存在熱交換原理上的問題：由于U形承壓換熱管左、右兩側的管路對稱分布，進水和出水口處于同一高度，理論上難以在進水和出水口之間形成因溫差而產生的熱虹吸現象，啟動水流自然循環十分困難，因此熱效率很低。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述現有技術存在的缺點和問題，提出一種不僅交換面積大、而且換熱效率高的承壓式太陽能熱水器，同時應具有結構緊湊、外形工整的優點，從而便于切實推廣應用。

為了達到以上目的，本發明的承壓式太陽能熱水器包括儲水內膽和太陽能集熱裝置，所述太陽能集熱裝置主要由橫向集熱管和縱向聯箱構成；所述集熱管的一端與聯箱連通，形成第一級熱交換循環回路；所述聯箱傾斜安置，內裝具有兩支管的U型換熱管；所述U型換熱管隨聯箱傾斜，兩支管分別處于高位和低位；處于高位和處于低位的兩支管分別向上延伸與所述儲水內膽對應的循環接口連通，形成第二級熱交換循環回路。

本發明由于將U型換熱管傾斜安置，支管形成了高位和低位，因此使之形成了高低溫差，從而可以借助熱虹吸作用，啟動第二級熱交換循環回路，解決了技術上的難題。此外，本發明不僅具有良好的換熱性能，而且結構緊湊，外形工整，制造安裝方便，美觀實用，便于推廣應用。

理論上，U型換熱管隨聯箱傾斜時與鉛垂方向的夾角可以是1°—90°。實驗表明，U型換熱管隨聯箱傾斜時其對稱中心線與鉛垂方向的夾角5°—90°為宜。本發明的進一步完善是，各集熱管內增加一根套管，以減少真空集熱管內的介質容積，進一步提高換熱效率，縮短啟動第一級熱交換循環的時間。

總之，本發明以科學合理的管路布置，巧妙解決了技術難題，為自然循環的承壓太陽能熱水器開辟了一條經濟、實用、高效的換熱途徑。實驗證明，其換熱效果更充分，散熱更少，比常規承壓太陽能熱水器單位面積日得熱量提高了20-30％。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明優選實施例的結構示意圖。

圖2為圖1實施例的側視圖。

圖3為圖1實施例的立體結構示意圖。

圖4為圖1實施例的局部放大結構示意圖，用以反映熱虹吸啟動熱交換循環原理。

具體實施方式

實施例

本實施例為一種承壓的壁掛式太陽能熱水器，如圖1、圖2和圖3所示，主要由儲水內膽和太陽能集熱裝置構成。殼體1中包裹保溫層2的內膽主體4呈橫置圓柱狀，內膽主體4內的上部設有接熱水龍頭的熱水出水管3，下部設有接自來水源的冷水進水管5，因此其中具有一定的內壓。內膽主體4的底部設有太陽能循環管路循環出口套管6和循環出口套管7。