分离式太阳能热水器的倾斜型集热管系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种分离式太阳能热水器的倾斜型集热管系统，本实用新型专利技术的倾斜型集热管系统，其特征是该集热管系统中，无论是集热管或联集管的空间取向均不是水平取向，这使太阳能热水器的热效率大幅度提高。具体类型有：单翼型阳台悬挂式太阳能热水器倾斜型集热管系统（直插式）、单翼型阳台悬挂式太阳能热水器倾斜型集热管系统（斜插式）、双翼型阳台悬挂式太阳能热水器倾斜型集热管系统（斜插式）、坡顶屋面分体式太阳能热水器倾斜型集热管系统（集热管左右对置、斜插式）、坡顶屋面分体式太阳能热水器的坡顶屋面分体式太阳能热水器倾斜型集热管系统（集热管单侧下垂、直插式）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一类通过增加太阳能热水器的集热管系统中传热工质的流动速度來提高热水器热效率的一种装置，尤其适用于全玻璃真空集热管组成的分离式太阳能热 水器的集热管系统。
技术介绍
紧凑式(Close-coupled)太阳能热水器/系统的特点是多根集热管(全玻璃真 空集热管或相变式集热管)直接插进储热水箱(Storage tank)底部、联通成整体，故亦称 "整体式/ 一体式"太阳能热水器/系统。这样集热管采集到的热量极易进入储热水箱， 所以在其他条件相当时，紧凑式太阳能热水器的热效率(得热率)较高。紧凑式的缺点是 外形庞大、重量较大的储热水箱只得暴露、经常是耸立于房顶上，有损建筑物外形。分离式 (Remote)太阳能热水器/系统能克服此缺点。 分离式太阳能热水器由储热水箱与集热管系统两亇可分立的两部分构成，集热管 系统安装在建筑物外侧向阳侧，其间由两根柔性管道与储热水箱连通，储热水箱因之可安 置在建筑物的里边/阴蔽处。集热管系统由多根集热管一般按直角90°方向插进一根联集 管(Manifold、俗称联箱)构成，S卩"直(角)插式"。这样，分离式太阳能热水器的集热管 采集到的热量只能经由联集管、两根柔性管道，然后才进入储热水箱，这使传热工质遇到较 大的流动阻力、妨碍传导热量。所以在相当条件下，"分离式"的热效率(得热率)比"紧凑 式"要低，这样提高"分离式集热管系统"或"分离式太阳能热水器"的热效率就更为需要。 纵观市售各类"分离式太阳能热水器的集热管系统"(以下本文简称"分离式集热 管系统")，各集热管轴线与联集管轴线之间夹角(p，CP"90。，即所谓"直插式";本技术 將介绍集热管的另一种插进联集管的方式一-"斜插式"，即Cp取值为80—89°范围、稍偏 离直插式的"垂直方向"I一-IO。。分离式集热管系统的安装/安置场合有两第一种场合 是悬挂在住户阳台护墙/护栏(约高l米)外侧向阳面，随后组装成"阳台悬挂/分体式太 阳能热水器"。 第二种场合是平躺在坡顶屋面(约30°仰角)外侧向阳面上，随后组装成"坡顶屋 面分体(离)式太阳能热水器";或安置在平顶屋面上，这时需设置一亇具有坡面(约30° 仰角)的钢架，分离式集热管系统平躺在该钢架坡面上，所以其效果与"坡顶屋面分体(离) 式太阳能热水器"相同，本文不另叙。 不论在那一场合，现有商品的分离式集热管系统某些部件的空间几何位置均存在 缺陷。从以下分析可知某些部件的空间几何位置存在缺陷导致分离式集热管系统或分体 式太阳能热水器的热效率降低。本技术將克服该缺陷。 在第一种场合，S卩阳台悬挂式太阳能热水器的场合，把阳台护墙向阳面视为分离 式集热管系统的投影平面，则现有商品的分离式集热管系统的投影示意图如图1或图2。两 图中，(1)是集热管，(a-a)直线是集热管(1)的轴线；(2)是联集管，(p-p)直线是联集管 (2)轴线；在两图中，集热管(1)轴线(a-a)与联集管(2)轴线(p-p)的夹角为(p，(p"90。，这就是"直插式集热管系统"；(X)是冷流体进口 (管)，(Y)是热流体出口 (管)；此外，直 线(h-h)是地理垂直线方向，直线(s-s)是地理水平线方向。这些序号的涵义/名称将在 本文其他各示意图中按同样方式常出现，以后不再重复！ 图1所示集热管系统本文称之"单翼型阳台悬挂式太阳能热水器集热管系统(直 插式)"；图2则称之"双翼型阳台悬挂式太阳能热水器集热管系统(直插式)"。 在第二种场合，即坡顶屋面分体式太阳能热水器的场合，把坡顶屋面平面作为分 离式集热管系统的投影面，则现有各类坡顶屋面分体式太阳能热水器商品的集热管系统的 投影示意如图3或图4所示。图3中，联集管(2)的空间实际取向是沿坡顶屋面(仰角约 30° )倾斜向上；因是直插式，左/右对置的各集热管(1)在空间取向是水平的，这种集热 管系统(图3)本文称之"坡顶屋面分体式太阳能热水器集热管系统(集热管左右对置、直 插式)"。图4中，联集管(2)在空间沿水平取向，集热管(1)沿坡顶屋面(仰角约30。)倾 斜向上，这种集热管系统(图4)本文称之"坡顶屋面分体式太阳能热水器集热管系统(集 热管单侧下垂、直插式)"。 从图1、2、3、4四图可知，现有商品的分离式集热管系统的空间几何位置均有一亇 特点，就是不是集热管轴线(a-a)就是联集管轴线(p-p)，其中之一与水平线(s-s)相平 行，即集热管或联集管之一呈现"水平取向"特点。这个特点实质是使热效率降低的严重缺 点！因为同一种形态的流体，热流体的密度比冷流体要小，热流体自发向上流动、冷流体自 发向下流动。所以分离式集热管系统中任一部件呈现"水平取向"，则无所谓"上/下"，不 利于集热管系统中传热流体工质的流动，必然使其热效率降低，特别是分离式集热管系统 的采热工作方式是按"自然对流循环"方式时。 本技术要纠正该严重缺点，主导思想是改变现有商品"分离式集热管系统"中 某些部件在空间的水平取向/水平几何位置，最终提高分离式太阳能热水器的热效率。
技术实现思路
本技术的内涵是对现有分离式太阳能热水器的集热管系统中的其些部件进 行更改，使其中各部件都不是"水平取向"，目的是提供一类"分离式太阳能热水器的倾斜型 集热管系统"，使得分离式太阳能热水器的热效率得到提高。 图1或图2是现有"阳台悬挂式太阳能热水器"的"分离式集热管系统"在阳台护 墙外表面平面的投影示意图。图1或图2中，集热管(1)按"直插式"插进联集管(2)。图 l是"单翼型"分离式集热管系统，各集热管(1)在联集管(2)的东侧，可称"东口单翼型"; 若各集热管(1)在联集管(2)的西侧，可称"西口单翼型"。"东/西口单翼型"实质相同， 故以下不单独重复讨论之。相似，图2是"双翼型"分离式集热管系统，各集热管(1)从联 集管2)的东/西两侧按"直插式"插入。有时为了实用目的，可把一亇"东口单翼型"与一 个"西口单翼型"并联使用，其功效与"双翼型"相同(故不另述)。 从图1或图2知，现有阳台悬挂式太阳能热水器的"分离式集热管系统"有一共同 特点集热管(1)或联集管(2)两者之中，其空间取向总有其一按"水平取向"。如图l(单 翼型)中，联集管(2)轴线(p-p)虽是垂直取向(或有约85。的仰角)，但集热管(1)轴线 却水平取向；图2(双翼型)也相同。如上所述，集热管(1)水平取向使热效率降低。 为此，本技术设法使得图1或图2中，不论集热管(1)或联集管(2)的轴线在空间取向均不是水平取向，把原来是"水平取向"的集热管(1)改变为"倾斜"取向，故取 名"阳台悬挂式太阳能热水器的倾斜型集热管系统"，"倾斜"的含义是集热管系统中各部 件都不呈现"水平取向"。"倾斜"是本技术的特征。"倾斜型集热管系统"的定义是集热管系统中，集 热管(1)或联集管(2)在空间取向都不是水平取向。具体做法如下述。 对于单翼式阳台悬挂式太阳能热水器的集热管系统(直插式)，图l，在集热管系 统平面、集热管系统整体旋转角Q， Q =5 10° ，最佳Q =8° ，旋转的结果使集热管 (1)管口在上方，即由"水平"改变成"向上倾斜"，结果如图5。旋转角Q亦正是"倾斜型 集热管系统(直插式)"中本文档来自技高网...

【技术保护点】
分离式太阳能热水器的倾斜型集热管系统，其特征在于，倾斜型集热管系统应用于阳台悬挂式太阳能热水器、或坡顶屋面分体式太阳能热水器的场合，所述倾斜型集热管系统中各集热管（１）的轴线（ａ－ａ）或联集管（２）的轴线（ｐ－ｐ）在空间取向都不是水平取向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：云新生，张文斌，李文军，张义智，郭连考，郭长青，任福华，陈杰，韩春岳，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]