本发明专利技术公开了一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器，该太阳热水器采用多根全玻璃真空集热管，各根全玻璃真空集热管按倾斜方向横向插入一根旁集管，即每根全玻璃真空集热管的轴线与水平面有夹角α、α约是５°，从而组成悬挂在阳台矮墙外侧的集热管系统，集热管系统用两根循环管道（冷／热）、串联一台循环（水）泵与保温水箱构成流体循环回路，循环（水）泵输出口的冷流体通过安装在旁集管侧面的液体分配器与多根各全玻管独用冷流体管道连通以后、同时均匀地把冷流体直接输送至各全玻璃真空集热管管腔里部，从而置换出其中积存的热流体，最终汇集后输送至保温水箱构成一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器。本发明专利技术结构简单、热效率高、亦适用于高层建筑物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过冷/热水容积置换后获取热量的太阳(能)热水 器,尤其是涉及一种改变传热方式来提高热效率的一种阳台分体式太 阳热水器.
技术介绍
当前太阳热水器采用的(太阳能)集热管有两类 一类是相变式"热 管集热管"，其热效率高、传热方式简单,但价贵；另一类是全玻璃真 空集热管(简称"全玻管"),其热效率不及"热管"，但价廉并有百年多 成功史,本专利技术用"全玻管"."强制循环"是指从集热管获取热量时需采用循环泵的一种获取太 阳能的方式,在强制循环的太阳(能)热水器领域,通常采用的多种传热 装置的共同特点是"需要一种隔板"把传热流体与受热流体隔开，热 量需穿过"隔板"才能完成传热,因而存在不小的热阻，热效率受影响. 可通过提高流体流速来减小热阻、提高热效率，但"隔板"的存在使 热阻仍然存在.本专利技术的目的之一是改变这种从集热管中获取热量 的方式,改用循环泵把冷流体直接输送到集热管腔中己被热流体占据 的空间,所谓"容积置换"，来获取热量、完成传热过程.这种传热过 程不存在"隔板"，因而大幅度提高集热管的热效率."容积置换"方式取热的工作方法还可分成两类 一类是把从前一 个全玻管腔中置换出的热流体顺序送入后一个集热管腔、置换出更热 流体，按此串联方式从多根集热管腔获取热量,称"串联(式)容积置换取 热"；另一类是同时把冷流体输送入几个全玻管腔、平行地同时置换 出热流体,故称"并联(式)容积置换取热"，本专利技术是后者."串/并联容积置换取热"是一种工作原理,"并联容积置换取热"工作原理有人在太阳能热水系统中提出过(CN2190770Y)，但把它应用于 "阳台分体式太阳热水器"却未有报导实,际上把"并联容积置换取 热"应用于阳台分体式太阳热水器领域,却出现些新课题，而这些新课 题至今未有人提出/解决.本专利技术的主导思想除了把"并联容积置换取 热"原理应用于"阳台分体式太阳热水器"外,还要阐明与解决一些 随之出现的新课题.
技术实现思路
本专利技术目的是提供"一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水 器"，为使这种"阳台分体式太阳热水器"得以实现,本专利技术必须解决 在阳台分体式太阳热水器场合"并联容积置换取热"时,如何保持各 根全玻管的热负荷(或流体流量)达到均衡匀(否则某些全玻管的热负 荷会接近于零,等于失效!)；还需解决如何使循环泵的能耗降至最低, 能耗低才能减小机器运转噪音,否则"并联容积置换取热的阳台分体 式太阳热水器"的家居用户对它难以接受；最后还需解决该热水器如 何在家居条件(特别是高层居家)下如何正常/平安运行.阳台分体式的特点是保温水箱安放在阳台里:侧，"集热管系统"悬 挂在阳台"矮墙"外侧接受光照,保温水箱与集热管系统之间的流体 由两根(热/冷)软循环管热连通,循环菅菅路中串联一台循环水泵.由 于"矮墙"高度仅有lm，集热管系统中的多根全玻管一般均按(基本) 水平方向布置；由于受矮墙"lm高度"限制,水平方向布置的全玻管 总数不超过10根；这些全玻管的左或右侧必须有二根基本垂直方何 布置的旁集管(联箱)把各根全玻管连接成一个整体,即各全玻管与一 根旁集管组成一个集热管系统.这种"模式"已公认，本专利技术遵循它.附图说明图1是"阳台分体式热水器"示意图(见后，).其图例说明汇集于下 l-保温水箱，2-热循环管路，3-循环水泵，4-各全玻管 5-旁集管(又名联箱)，6-冷循环管路， 4+5集热管系统.顺便说明,若按该图面所示,该保温水箱(l)只能按"落水式"供应热水; 若保温水箱(l)另外附设加热装置(夹套或盘管),而循环管(热/冷)仅与该附设的加热装置连通，则保温水箱(l)可按"承压式"供应热水.这己是 共识、不多述.图2是"并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器"的集热管 系统示意图(见后，图2).各全玻管(4)基本按水平方向"横向"插入一根旁集管(5)，图2所示 各全玻管(4)的轴线与水平面之间夹角为ct ，当a =0时各全玻管(4)严格 按水平方向直插入旁集管(5);当a #0时各全玻管(4)按倾斜方向直插 入旁集管(5)(全玻管口向上倾斜).现图面所示是各全玻管(4)按倾斜方 向直插入旁集管(5)(全玻管口向上倾斜).图示(4f)为最上部一根全玻管、(41)为最下部一根全玻管.请注意在 "阳台分体式太阳热水器"场合,(4f)与(41)之间虽最多间隔8根全玻管, 但它俩间的垂直距离接近lm(如在"热水系统"场合，其垂直间距仅 0.2m),即当"阳台分体式太阳热水器"的集热管系统充液工作时,(41) 出口端承受的液体静压强要比(4f)高出"lm液柱静压"！这个数值将 严重影响到随后谈到的"各根全玻管(4)的热负荷不均衡".这是"热 水系统"中不存在的，只在阳台分体式太阳热水器才存在的特征课题. (6)是循环泵(3)出口端冷流体进入旁集管(5)的冷循环管路,当按"并联 容积置换"方式从各全玻管(4)置换出热流体时，冷循环管路(6)中的冷 流体必须经过一个安装在旁集管(5)侧面的流体分配器(7),把冷流体均 匀分开成"与全玻管总数相等的份数"、然后分别由"各全玻管独用 冷流体管道(4a)"把冷流体直接输送入各全玻管(4)管腔内部,把原先 积存在各全玻管(4)管腔内部的热流体置换出来,然后汇集于旁集管 (5)的顶部出口端(5t)，然后由热循环管路(2)送至保温水箱(l)，完成"并 联容积置换方式取得热量".由图2知,最下面一根全玻管(41)管腔中流体出口端承受的流体静 压要比最上面一根全玻管(4f)管腔中流体出口端承受的流体静压,高 出"lm液柱静压".由于全玻管内腔不耐压，致使不能选用扬程较大的 循环泵(3),—般选扬程小于"4m液柱"的循环泵(3〉,即这"lm液柱静压"占循环泵(3)总扬程的25% ! 假如各全玻管独用冷流体管道(4a) 的管径与长度亦相同,流体阻力降将相同，则最下面一根全玻管(41)管 腔中的全玻管独用冷流体管道(4a)的流量Q-l要远小于最上面一根全 玻管(4f)管腔中的全玻管独用冷流体管道(4a)的流量Q-f，甚至形成 Q-1=0 ,即该全玻管"断流"(或热负荷为零!).为解决这一在"热水系 统"中不存在的新课题，本专利技术采取的方法是在各(4a)中串联一段"流 体阻力调节段(4c)",其实质是"变径段"或是采取长度不等的管道， 从而保证各全玻管的热负荷(流体流量)相同.本专利技术采用"变径段". 这是在"阳台分体式太阳热水器"中采用"并联容积置换取热"原理 获取热量所出现的特征课题.为使循环泵(3)的能耗降低,本专利技术采用如下一些方法. 第一,各全玻管独用冷流体管道(4a)的管径要縮小,不能按"热水系统" 中采用"管径是全玻管径的1/2" (ZL200420043638.5)，即管径是 18-23mm.本专利技术管径仅为8-10mm,或管道截面积仅是"热水系统"中 的25%以下.管径愈小,循环泵(3)的能耗及噪音就愈小,才适用于居家使 用.第二，各全玻管(4)或(40 (41)等的轴线与水平面夹角不等于零('o^0), a取值范围为0°至15°,—般取a - 5。，即全玻管口均向上倾斜接近5。，这 有助于全玻管腔中的冷流体自发下流、热流体自发上浮,使部分冷/热流 体置换自发进行,节省能耗.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器，由多根全玻璃真空集热管（“全玻管”）沿水平方向插入一根直立的旁集管组成分体式太阳（能）热水器的集热管系统，集热管系统用冷／热循环管与阴藏于建筑物里部的保温水箱连通后构成冷／热流体循环回路，流体循环回路中串联一台循环泵、把集热管系统中的热流体输送至保温水箱，其特征在于，多根全玻管（４）均沿倾斜方向插入一根倾斜的旁集管（５）组成集热管系统（４＋５），旁集管（５）的一个侧面设置一个流体分配器（７），流体分配器（７）连接多根各全玻管独用冷流体管道（４ａ），利用循环泵（３）的动力把冷流体均匀地输送入各（根）全玻管（４）管腔内部，置换出管腔内部的热流体后汇总输送入保温水箱（１），各全玻管（４）外围有一圆柱形细丝网套（８）把全玻管（４）“兜住”，集热管系统（４）＋（５）的下面安装一个玻璃钢构成的“平底盆”（９），集热管系统（４）＋（５）的迎光面安装防晒布罩，构成一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文斌，李文军，张义智，郭连考，郭长青，任福华，刘声普，
申请(专利权)人：内蒙古工大阳光环保节能科技有限责任公司，刘声普，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]
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