[實用新型]一種夾套管式太陽能水箱

有效

• 申請號: 201120181573.0
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN202182580U
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 殷建平;田洪增;劉平心;李舒宏;李陽;張小松
• 申請（專利權）人: 江蘇太陽寶新能源有限公司
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 路接洲

技術領域

本實用新型利用螺旋狀翅片流道增強循環水擾動，改善夾套管結構，增加了熱交換接觸面積，強化了冷熱水之間的換熱，同時采用新型的冷水進水口結構，弱化了水箱內生活用水的熱擾動，從而保證水箱熱水的出流率，屬于強化換熱領域。?

背景技術

目前，隨著全球能源供應的日益緊張，太陽能已經成為研究開發最多、應用最為廣泛的可再生能源，由此衍生的太陽能熱水器技術也在飛速發展。在我國，太陽能熱水器的熱利用轉換技術已有30多年的發展過程，但是太陽能熱水器在使用方面仍然存在缺陷。例如，在太陽輻射能密度較低時，太陽能集熱不能滿足生活用水加熱需求，因此，一般需要經過長時間的集熱蓄能才能使水箱中的水溫達到使用水平，或加裝電加熱和其他輔助加熱裝置提高水溫。這樣不僅不利于人們的正常使用，而且耗費了大量寶貴的一次能源。?

近年來，為了保證水箱內水體衛生和優化水箱結構設計，國外專家學者提出了一種包裹在內膽四周的夾套管式水箱。當水箱工作時，循環水進入內膽與夾套管之間的間隙與生活用水進行間接換熱，不直接通入生活用水中，從而保證水箱內水體的潔凈衛生。但是該種水箱在結構設計方面也存在缺陷。當循環水進入夾套管時，由于循環水重力以及夾套管阻力問題，容易造成循環水只在內膽一側進行換熱或直接隨循環水快速流動到出水口，使內膽兩側換熱不均，間接換熱不充分，浪費大量換熱面積，大量熱量流失。這樣不僅浪費了蓄集的?太陽能，而且加熱效果并不明顯，影響人們的正常使用。?

與此同時，人們也日益重視水箱進水口結構對水箱性能的影響。經研究發現，水箱內水體的溫度隨高度的不同而不同。這種熱分層現象對改善水箱結構，提升水箱性能有重要的指導意義。當水箱內水體擾動較小時，能有效避免水箱上層高溫水與下層低溫水混合而降低上層高溫水的溫度，影響使用效果。因此，如何有效避免低溫進水對水箱內水體的熱分層現象的影響是提高水箱熱水出流率的重要方法，而改善低溫水入口結構就是降低進水對水箱內水體熱分層效應影響的一種有效手段。?

本實用新型正是基于上述背景技術，設計出的一種帶螺旋狀環形翅片流道和改進型進口結構的夾套管式太陽能水箱。該水箱通過改變其循環水的流動形式和夾套管的覆蓋結構來擴大熱交換面積，提高熱交換效率，使水箱在太陽能輻射能密度較低時也能充分利用蓄集的太陽能，提高熱水出流率，減少輔助電能的使用，在節約能源的同時，優化了系統的性能。同時該水箱設計采用了一種在冷水入口處設置有半球形擋槽的改進型進口結構，能有效降低低溫進水對水箱內水體的熱分層效應的影響，減少低溫進水與上層高溫水的混合，從而保證上層高溫生活用水高質高效地輸出使用。?

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：通過改變循環水的流動方式以及夾套管和冷水進水口的結構，加強循環水與生活用水之間的間接換熱，提高水箱的熱水出流率，解決傳統水箱消耗大量輔助能量及出水溫度不高的問題，可能存在螺旋狀環形翅片流道的安裝以及流道與循環水之間接觸熱阻的問題。?

本實用新型所采用的技術方案為：一種夾套管式太陽能水箱，包括水箱內?膽以及包裹內膽四周和底部的夾套管，所述的內膽外壁與夾套管內壁之間加裝有螺旋狀的環形翅片流道，所述的翅片流道沿內膽外壁螺旋向下，流道兩側分別于內膽和夾套管緊密相連，并以5°傾斜角沿內膽外壁呈環形螺旋狀向下延伸，頂端設置流道擋片以規范循環水流向。循環水進水管與夾套管頂部相連，并與螺旋狀流道頂端構成通路，當循環水流入時，使其沿著流道做螺旋向下運動，并最后富集于底部內封蓋與夾套管封蓋之間，充分換熱之后，循環水經過與夾套管封蓋底部相連循環水出水管流出。所述的夾套管完全覆蓋內膽底部內封蓋，使循環水在內膽四周與底部之間構成通路。所述的水箱還具有循環水進水管和循環水出水管，所述的循環水進水管從夾套管上部進入并與螺旋翅片流道頂端連接，所述的循環水出水管連接夾套管底部封蓋。所述的水箱設置有冷水進水管，所述的冷水進水管升入水箱內膽的出水端限高并且管口彎曲垂直底部向下，所述的出水端設置半球形擋槽，所述的半球形擋槽與冷水進水管外壁焊接連接。?

本實用新型的環形翅片流道一側與水箱內膽外壁采用焊接連接，以保證水箱內膽的密閉性并最大限度減小接觸熱阻，流道另一側與夾套管內壁緊密相連。冷水進水口采用改進型結構，進水管限高并彎曲向下，使管口垂直底部向下，且在出水端設置半球形擋槽，并采用焊接形式將其與冷水入水口外壁相連，以減小低溫進水對水箱內水體的擾動從而降低進水對水體熱分層效應的影響，保證水箱熱水的出流率。?