一种强制循环的阳台分体式太阳热水器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种强制循环的阳台分体式太阳热水器，该分体式太阳热水器的保温水箱隐藏于阳台内侧、集热管系统悬挂于阳台墙裙外侧的向阳面、集热管系统与保温水箱之间用两根挠性冷／热水管连通后构成循环回路、回路中间串联一台循环水泵。该集热管系统是由多根全玻璃真空集热管沿水平的倾斜方向垂直地插入一根旁集管组合而成，旁集管的一亇侧面设置一亇流体分配器，利用循环水泵的动力把冷流体均匀地输入各根全玻璃真空集热管管腔底部、置换出管腔内的热流体后汇总输入保温水箱内。这种强制循环的阳台分体式太阳热水器的内件结构简、成本低、热效率高，亦适用于高层建筑中的居家使用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种通过循环泵对冷/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"，本技术是后者。"并联容积置换取热"是一种工作原理，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。本技术所述"强制循环"，实质是使用循环泵的动 力实现流体的"并联容积置换"，把"并联容积置换取热"原理应用 于"阳台分体式太阳热水器"此外，本技术还要阐明与解决一些 随之出现的新课题.。技术的内容本技术目的是提供"一种强制循环的阳台分体式太阳热水器"， 它采用"强制循环"方式从各全玻管管腔中获取热量/水，为使这种"阳 台分体式太阳热水器"得以实现,本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。强制循环的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一根 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， 本技术遵循它。顺便说明,若按上所示,该保温水箱只能按"落水式"供应热水;但若 保温水箱另外附设加热装置(夹套或盘管)，而循环管(热/冷)仅与该附设的加热装置连通，则保温水箱可按"承压式"供应热水。这己是共识、 不多述。本技术把上述强制循环的阳台分体式太阳热水器的一些部件进 行改造(增设)后，成为本技术，其示意图见图1。在图1中,各全玻管(4)基本按水平方向"横向"插入一根旁集管(5)， 图1所示各全玻管(4)的轴线与水平面之间夹角为a，a^0，此时各全 玻管(4)按倾斜方向直插入旁集管(5)(全玻管口向上倾斜)。a取值范' 围为0°至15°。现图1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1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)，一般选扬程小于"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",即管径是18-23mm。本技术"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(4f) (41)等的轴线与水平面夹角不等于零((#0)， a取值范围为 0°至15。，一般取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。第三,正因o^5。以后，"全玻管腔中的冷流体能自发下 流、热流体能自发上浮"，故各(4a)没有必要象"热水系统"中那样深 深插到"接近底端"，插入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强制循环的阳台分体式太阳热水器，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，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”，集热管系统的下面安装一个玻璃钢构成的“平底盆”（９），集热管系统的迎光面安装防晒布罩，构成一种强制循环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：实用新型
国别省市：15[中国|内蒙]