[發明專利]一種對流換熱的真空管太陽能熱水器及其控制方法

在審

• 申請號: 202010883298.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111964277A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 侯亞平;范存波;劉洪輝
• 申請（專利權）人: 江蘇浴普太陽能有限公司
• 主分類號: F24S10/40
• 分類號: F24S10/40;F24S10/75;F24S50/00;F24S80/30
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 席卷

本發明涉及一種對流換熱的真空管太陽能熱水器及其控制方法，包括水箱以及與水箱連通的多個真空管；水箱包括箱體以及置于箱體一側的進水管、置于箱體另一側的出水管，進水管的一端連接有循環組件；真空管內具有傾斜設置的導流板，導流板將真空管分為冷水艙和熱水艙，導流板的下端向著熱水艙平滑延伸有導流部，導流板的側端與金屬內管的內壁之間設有多個翅片，多個翅片由上至下分布，熱水艙內的翅片的開口朝向真空管的開口端設置，金屬內管的內壁底部具有螺旋面。本發明具有如下優點：采用特殊結構的真空管，使水經過真空管傳熱時形成旋流，提高與真空管的接觸面，加快真空管的傳熱效率，通過加設循環組件，提高水箱內部對流換熱效率。

技術領域：

本發明屬于太陽能集熱器領域，具體涉及一種對流換熱的真空管太陽能熱水器及其控制方法。

背景技術：

太陽能是一種分散性和間歇性的能源，要想充分利用它就需要用到儲能技術將白天充足的太陽能儲存起來，以供夜間或陰天使用。太陽能集熱器是一種吸收太陽輻射能的裝置，通過吸收一定波長的太陽輻射，將太陽輻射轉化為其它形式的能量。目前用于太陽能集熱器的真空管結構采用雙層玻璃管，一端開口一端成封閉狀態的長圓柱形管道，封閉端朝下放置，開口端與太陽能集熱器的聯箱連接，雙層玻璃管之間的空氣夾層做真空處理，減少由空氣流動造成的熱損。

現有的真空管太陽能熱水器中，水箱中的冷水較真空管內的熱水比重大，水經過真空管傳熱后，溫度升高，密度減小，從而真空管內的熱水向水箱移動，而水箱中的冷水向真空管移動，在真空管與水箱連接的區域，有熱流體流射、冷流體入流以及冷熱流體混流，水箱底部存在溫度分層現象，水箱平均溫度低，為解決這一問題，人們想出在真空管內設置導流板的技術方案。

如專利號201110153073.0真空管導流循環裝置中，在雙層玻璃真空管的端部安裝導流罩，在導流罩的外部套裝集管盒，導流罩向真空管內插入隔板，通過隔板將真空管分隔成冷水通道和熱水通道，這種結構存在如下缺陷：1、水流在真空管端口部流動空間小，使得整個水箱的對流換熱效果仍不夠理想；2、隔板的上端通過導流罩與真空管實現固定，隔板的下端延伸至真空管內，當水流在真空管循環換熱時，對隔板產生一定沖擊，隔板在真空管內出現晃動的現象，嚴重的甚至是隔板從導流罩上脫落至真空管內，對真空管同樣造成沖擊損壞；3、真空管的底端水流動性差，真空管底端受熱應力作用極易發生炸裂。

發明內容：

本發明的目的是為了克服以上的不足，提供一種對流換熱的真空管太陽能熱水器及其控制方法，采用特殊結構的真空管，使水經過真空管傳熱時形成旋流，提高與真空管的接觸面，加快真空管的傳熱效率，通過加設循環組件，提高水箱內部對流換熱效率，減少水箱底部溫度分層，提高水箱平均溫度。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種對流換熱的真空管太陽能熱水器，包括水箱以及與水箱連通的多個真空管，多個真空管平行且對應設置；

水箱包括箱體以及置于箱體一側的進水管、置于箱體另一側的出水管，進水管的一端連接有循環組件，循環組件包括與進水管連通的第一管路、第二管路；第一管路上分別向多個真空管的開口端處延伸有分管；第二管路的一端向一側垂直延伸有第一出水分管以及向另一側垂直延伸有第二出水分管；

真空管由金屬內管以及玻璃外管熔接而成，金屬內管與玻璃外管之間為真空層，真空管內具有傾斜設置的導流板，導流板將真空管分為冷水艙和熱水艙，冷水艙的寬度由真空管的開口端向底端方向逐步遞減，熱水艙的寬度由真空管的開口端向底端方向逐步遞增，同時分管伸入熱水艙的開口端內，導流板的下端向著熱水艙平滑延伸有導流部，導流部為開口朝向熱水艙的圓弧狀結構，導流板的側端與金屬內管的內壁之間設有多個翅片，多個翅片由上至下分布，翅片呈圓弧狀結構，冷水艙內的翅片的開口朝向真空管的底端設置，熱水艙內的翅片的開口朝向真空管的開口端設置，金屬內管的內壁底部具有螺旋面。

本發明的進一步改進在于：水箱內的水由上至下經過冷水艙內的翅片形成渦流狀結構，再經過螺旋面導流由下至上向熱水艙內的翅片流動。