分体太阳能热水系统换热器技术方案

本发明专利技术公开了一种分体太阳能热水系统换热器，包括：换热器本体；外接管路，匹配连接在所述换热器本体上；以及胆，为一封闭的腔体，且底部与换热器本体内热媒通道相连通。依据本发明专利技术的分体太阳能热水系统换热器既具有换热器的功能，也具有膨胀罐的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分体太阳能热水系统换热器，用于非承压式分体太阳能热水系统中。
技术介绍
换热器是工业化生产过程中，尤其是给配热、暖通、化工工程上常用的热交换设备，种类繁多用途广泛。在国内太阳能热水器中应用的换热器方式仅有几种方式，主要是夹套式、盘管式、小胆式、翅片式等几种结构形式，其中的热交换过程都是一些典型的热传导过程。所实现的功能也仅现为换热一种方式而没有其他的功能，换热器的附加功能的开发在整个太阳能系统飞跃式发展中具有决定性的意义，对太阳能热水器和热泵热水器等新能源热水器，具有很大的推动作用。目前在太阳能热水器使用的换热器有说明书附图1所示的夹套式换热器、附图2 所示的翅片式换热器、附图3所示的盘管式换热器，这三种换热器是目前太阳能热水器最为常见三种换热器。目前在太阳能热水器行业应用的换热器相对简单。功能单一，在国标 GB 151-1999《管壳式换热器》已有明确描述，对换热器材料、厚度、设计温度、耐压、密封方式、换热面积、连接方式等等都有了详细的要求，这也是换热器形式鲜有新形式出现的主要原因。现有换热器的典型缺点之一如前所述是其功能仅仅是换热一个功能。另外因换热器内充填有换热介质，具有一般物质热胀冷缩的属性，换热过程中的介质膨胀现象，尤其是因介质相变而产生的较大的膨胀，致使换热器内会产生很大压力。为了安全的在太阳能系统中使用换热器通常必须配套相应的膨胀罐来缓冲换热系统因系统内换热介质热胀冷缩而对换热系统的负面影响。膨胀罐的使用完全解决了这一问题，不过膨胀罐是一个封闭的带有橡胶内胆的罐体，通常设置在换热系统的管路上，直接受到工质的热影响，橡胶内胆容易失效，维护费用较高。2002年国内太阳能热水器行业引进了国外先进的分体双循环热水系统，到目前日趋完善，普及率越来越高，但分体双循环热水系统也必须有换热器，同时也要配套膨胀罐。 品质有保证的公司所使用的膨胀罐一直执行欧盟的德国标准DIN EN 13831-2007《水中装置用安装在隔膜内的封闭式膨胀罐》，高标准的执行也为分体双循环热水系统推广带来很大困难。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供一种新结构形式的用于分体太阳能热水系统的换热器，使其既具有换热器的功能，也具有膨胀罐的功能。本专利技术采用以下技术方案该专利技术分体太阳能热水系统换热器，包括 换热器本体；外接管路，匹配连接在所述换热器本体上；以及胆，为一封闭的腔体，且底部与换热器本体内热媒通道相连通。依据本专利技术的用于分体太阳能热水系统的换热器，换热器本体主要用于热交换， 而胆则具有膨胀罐的功能。进一步地，该换热器用于非承压式太阳能热水系统，所述胆所承压不大，类同于膨胀罐的承压能力，也跟膨胀罐一样不参与循环。区别在于所述胆与换热器本体直接连成一体构成一种新型的换热器，置于水箱内部，水箱外附件减少。不仅如此，这里的胆与膨胀罐的工作机理有区别，首先，膨胀罐通过橡胶隔膜进行压力缓冲，胆主要通过对胆内气体的压缩实现压力的缓冲，当然，一定程度上也可以使用膨胀罐，但工作机理也与已知的膨胀罐工作机理不同；本方案也没有排除膨胀罐作为胆来使用，只是膨胀罐不仅不是最佳的选择，而且还是相对较差的选择，较佳的选择是胆内中空，通过气体可压缩比大的特点进行压力缓冲，不仅成本低，而且可维护性能好，尤其是容易做防腐处理。并且当工质发生相变时，若使用膨胀罐做胆其作用就极其有限了。此外，由于胆作为换热器的一部分而在使用状态下位于水箱内部，胆的热量散逸直接为水所吸收，热利用率高，且发生相变的工质(太阳能热水器中所使用的工质，也就是热媒的沸点都高于水的沸点)重新变为液态，系统压力随之降低。显然，设置在水箱外部的膨胀罐会对换热系统的热利用带来不利影响。kBVp上述分体太阳能热水系统换热器，所述胆的有效容积为& = —-y-；1 — 1I ‘ iI式中，Vs—胆的有效容积，L ； Vp——所述换热器本体内传热工质的容量，L ； E——传热工质的热膨胀系数，无量纲； k——安全系数，无纲量，取值1. 3^1. 8 ； Pi——胆内初始压力，MPa ； Pf——胆内最大工作压力，MPa。上述分体太阳能热水系统换热器，所述安全系数取1. 5。上述分体太阳能热水系统换热器，所述胆为一中空的壳体，表面有防腐层。上述分体太阳能热水系统换热器，所述防腐层为搪瓷层，使该相应胆成为搪瓷胆。上述分体太阳能热水系统换热器，所述胆配有压力安全装置。上述分体太阳能热水系统换热器，所述压力安全装置包括一竖直探入所述换热器本体的安全管，在该安全管上设有一安全阀。上述分体太阳能热水系统换热器，所述安全管的下端口与胆底部的距离胆内部高度=1 :12 1 :14ο上述分体太阳能热水系统换热器，所述换热器本体为盘管体，且盘管体的盘绕轴线为竖直线。上述分体太阳能热水系统换热器，所述胆位于换热器本体的上方，通过一段管路与所述换热器本体上部连通。附图说明下面结合说明书附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，其中图Ι-a为公知的夹套式换热器； 图l_b为公知的翅片式换热器； 图1-c为公知的盘管换热器；图2为依据本专利技术的一种分体太阳能热水系统换热器。图中1、出液口，2、安全管，3、胆，4、进液口，5、盘管体。具体实施例方式参照说明书附图2，其示出了一种分体太阳能热水系统换热器，其基本结构包括 换热器本体；外接管路，匹配连接在所述换热器本体上；以及胆3，为一封闭的腔体，且底部与换热器本体内热媒通道相连通。关于换热器本体，可以选择如附图1所示的三种传统换热器结构的本体部分，如附图_a所示的夹套式换热器，胆可以安装于其上侧，胆底部通过一个短管接入热媒通道。 从回流角度看，但应当安装在换热器本体的上侧，但也可以通过回形管路安装在换热器的一侧，最佳的结构是安装在如附图2所示的换热器本体的上侧。外接管路并没有特别之处，匹配所选型换热器本体设置即可。关于所述胆，可以参考但不能完全依赖于膨胀罐的选择，两者毕竟是两种不同的结构，如果不愿意重新设计，可以作为一种较差的选择来使用，基于本方案较佳的选择是胆kEVP的有效容积为泠=,DO ；i — A / j f式中，Vs——胆的有效容积，L ；Vp——所述换热器本体内传热工质的容量，L ；E——传热工质的热膨胀系数，无量纲，例如考虑到最大温差时水可取0. 045，乙二醇溶液可取0. 07 ；k——安全系数，无纲量，取值1. 3^1. 8 ；有效容积为参考值，在一定范围内性能基本相似，可以通过调整安全系数来选取，或者在一定安全系数条件下，标定一个范围；安全系数最佳的选择是1. 5，当然，如果根据安全系数调整有效容积，也可能与实际的安全系数重叠， 但一般这种调整都会很谨慎，同时考虑到通用性和互换性，所作的这种调整一般较小，据此都会落入上述安全系数的范围之内； Pi——胆内初始压力，MPa ； Pf——胆内最大工作压力，MPa。胆内初始压力比较容易获得，胆内最大压力可以根据实验进行标定，或者根据设定的承压能力进行标定。进一步地，关于胆的选择，简而言之，一个腔体，如前所述，可以直接挪用膨胀罐， 当然，膨胀罐一般有一个橡胶内胆，一个内壳、一个外壳和封装在内壳与外壳之间的保温材料，结构比较复杂，本方案也不倾向于使用膨胀罐，在较佳的选择范围内是应当排除的选择。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种分体太阳能热水系统换热器，其特征在于，包括：换热器本体；外接管路，匹配连接在所述换热器本体上；以及胆（３），为一封闭的腔体，且底部与换热器本体内热媒通道相连通。

【技术特征摘要】
1.一种分体太阳能热水系统换热器，其特征在于，包括 换热器本体；外接管路，匹配连接在所述换热器本体上；以及胆(3)，为一封闭的腔体，且底部与换热器本体内热媒通道相连通。2.根据权利要求1所述的分体太阳能热水系统换热器，其特征在于，所述胆的有效容Y , ^ ksl·、 积为灼=-Γ-；式中，Vs—胆的有效容积，L ； Vp——所述换热器本体内传热工质的容量，L ； E——传热工质的热膨胀系数，无量纲； k——安全系数，无纲量，取值1. 3^1. 8 ； Pi——胆内初始压力，MPa ； Pf——胆内最大工作压力，MPa。3.根据权利要求2所述的分体太阳能热水系统换热器，其特征在于，所述安全系数取1. 5。4.根据权利要求1至3任一所述的分体太阳能热水系统换热器，其特征在于，所述胆为一中空的壳体，表面有防腐层。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：马迎昌，丰中玉，马光柏，
申请(专利权)人：山东力诺瑞特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：88