[實(shí)用新型]一種太陽能蓄熱水箱鼠籠式換熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220402177.0
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN202770004U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊憲杰
• 申請（專利權(quán)）人: 楊憲杰
• 主分類號: F24J2/30
• 分類號: F24J2/30;F24J2/24;F24J2/46
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 吳英彬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及太陽能光熱領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能蓄熱水箱鼠籠式換熱裝置。

背景技術(shù)

目前，隨著全球能源供應(yīng)的日益緊張，太陽能已經(jīng)成為研究開發(fā)最多、應(yīng)用最為廣泛的可再生能源，由此衍生的太陽能熱水器技術(shù)也在飛速發(fā)展。在我國，太陽能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)已有30多年的發(fā)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(shí)，太陽能集熱不能滿足生活用水加熱需求，因此，一般需要經(jīng)過長時(shí)間的集熱蓄能才能使水箱中的水溫達(dá)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(fèi)了大量寶貴的一次能源。

目前，大部分太陽能水箱，對水的加熱方法為，將加熱裝置置于水箱內(nèi)部，采用這種方法，長時(shí)間使用后，其加熱裝置表面會結(jié)一層水垢，使加熱效率降低，導(dǎo)致熱量的大部分流失，而且傳熱阻力大，并需要水泵驅(qū)動(dòng)內(nèi)部介質(zhì)流通，從而使生產(chǎn)成本大大增加。

近年來，為了保證水箱內(nèi)水體衛(wèi)生和優(yōu)化水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，國外專家學(xué)者提出了一種包裹在內(nèi)膽四周的夾套管式水箱。當(dāng)水箱工作時(shí)，循環(huán)水進(jìn)入內(nèi)膽與夾套管之間的間隙與生活用水進(jìn)行間接換熱，不直接通入生活用水中，從而保證水箱內(nèi)水體的潔凈衛(wèi)生。但是該種水箱在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也存在缺陷。當(dāng)循環(huán)水進(jìn)入夾套管時(shí)，由于循環(huán)水重力以及夾套管阻力問題，容易造成循環(huán)水只在內(nèi)膽一側(cè)進(jìn)行換熱或直接隨循環(huán)水快速流動(dòng)到出水口，使內(nèi)膽兩側(cè)換熱不均，間接換熱不充分，浪費(fèi)大量換熱面積，大量熱量流失。這樣不僅浪費(fèi)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。

所以，開發(fā)一種傳熱效率高、防水垢、防電化學(xué)腐蝕的太陽能水箱，成為較為迫切的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決太陽能水箱，加熱時(shí)熱利用效率底的問題，提供一種太陽能蓄熱水箱鼠籠式換熱裝置，該裝置具有傳熱效率高，傳熱阻力小，防水垢，防電化學(xué)腐蝕和實(shí)現(xiàn)介質(zhì)自有循環(huán)的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方法為：

一種太陽能蓄熱水箱鼠籠式換熱裝置，其包括一水箱內(nèi)膽，在該水箱內(nèi)膽內(nèi)注入待加熱的儲熱介質(zhì)；在所述水箱內(nèi)膽的外表面上設(shè)置一換熱裝置，該換熱裝置由設(shè)置在水箱內(nèi)膽頂部的一膨脹罐、一環(huán)繞在水箱內(nèi)膽外壁的集流管、多條首尾分別連接膨脹罐和集流管的換熱介質(zhì)管以及將換熱介質(zhì)管緊密包覆的導(dǎo)熱套管組成；且在膨脹罐及其連通的管道內(nèi)充有循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)；在所述水箱內(nèi)膽及換熱裝置的外側(cè)設(shè)有一保溫層，所述的換熱裝置被包覆在該保溫層內(nèi)，減少熱損失；在所述保溫層外表面設(shè)有一水箱外殼，將所述的保溫層包裹在外殼內(nèi)；將與所述換熱裝置連通的太陽能集熱器置于陽光下，集熱器開始工作，所述的循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)被加熱后流入所述換熱裝置的換熱介質(zhì)管內(nèi)，再經(jīng)該換熱介質(zhì)管流入到膨脹罐，膨脹罐對流進(jìn)的熱介質(zhì)進(jìn)行分流，使熱介質(zhì)分流到其他換熱介質(zhì)管中，各換熱介質(zhì)管通過與水箱內(nèi)膽的緊密接觸進(jìn)行熱傳遞，內(nèi)膽自外部向內(nèi)傳導(dǎo)熱能，對水箱內(nèi)的儲熱介質(zhì)進(jìn)行加熱。

所述的換熱裝置，還包括一介質(zhì)循環(huán)進(jìn)入管和一介質(zhì)循環(huán)流出管；其中所述介質(zhì)循環(huán)進(jìn)入管下端與所述太陽能集熱器連通，其上端與所述膨脹罐相連通；所述的多條換熱介質(zhì)管，呈中心輻射狀均勻分布，包繞在所述水箱內(nèi)膽的外表面上，其中每一換熱介質(zhì)管的上端與所述膨脹罐的下端相連通，其下端與所述集流管相連通；所述的集流管呈環(huán)形環(huán)繞于所述水箱內(nèi)膽的下端，其設(shè)有多個(gè)入口端分別與所述的換熱介質(zhì)管相連通，其出口端與所述的介質(zhì)循環(huán)流出管連通，該介質(zhì)循環(huán)流出管將冷卻后的介質(zhì)輸送回所述的太陽能集熱器內(nèi)。

所述的導(dǎo)熱套管，包覆在換熱介質(zhì)管的外表面，用來輔助換熱介質(zhì)管更好的導(dǎo)熱；該導(dǎo)熱套管的兩側(cè)焊接在所述的水箱內(nèi)膽的外表面上。

所述的導(dǎo)熱套管為一橫截面呈U形的半開放式金屬構(gòu)件，其開口兩側(cè)分別設(shè)有一側(cè)翼，該側(cè)翼緊密焊接在所述的水箱內(nèi)膽的外壁上。

所述的導(dǎo)熱套管為一橫截面呈Ω形的半開放式金屬構(gòu)件，其開口兩側(cè)分別設(shè)有一側(cè)翼，該側(cè)翼緊密焊接在所述的水箱內(nèi)膽的外壁上。

所述的膨脹罐內(nèi)預(yù)留有未充滿介質(zhì)的空間，供介質(zhì)受熱體積膨脹后流入該膨脹罐預(yù)留空間內(nèi)進(jìn)行緩沖和減壓；在所述膨脹罐的上端還設(shè)有一介質(zhì)注入口及密封蓋。