專利名稱：夾套管式太陽能水箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明利用螺旋狀翅片流道增強(qiáng)循環(huán)水?dāng)_動，改善夾套管結(jié)構(gòu)，增加了熱交換接觸面積，強(qiáng)化了冷熱水之間的換熱，同時采用新型的冷水進(jìn)水口結(jié)構(gòu)，弱化了水箱內(nèi)生活用水的熱擾動，從而保證水箱熱水的出流率，屬于強(qiáng)化換熱領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著全球能源供應(yīng)的日益緊張，太陽能已經(jīng)成為研究開發(fā)最多、應(yīng)用最為廣泛的可再生能源，由此衍生的太陽能熱水器技術(shù)也在飛速發(fā)展。在我國，太陽能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)已有30多年的發(fā)展過程，但是太陽能熱水器在使用方面仍然存在缺陷。例如，在太陽輻射能密度較低時，太陽能集熱不能滿足生活用水加熱需求，因此，一般需要經(jīng)過長時間的集熱蓄能才能使水箱中的水溫達(dá)到使用水平，或加裝電加熱和其他輔助加熱裝置提高水溫。這樣不僅不利于人們的正常使用，而且耗費(fèi)了大量寶貴的一次能源。近年來，為了保證水箱內(nèi)水體衛(wèi)生和優(yōu)化水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，國外專家學(xué)者提出了一種包裹在內(nèi)膽四周的夾套管式水箱。當(dāng)水箱工作時，循環(huán)水進(jìn)入內(nèi)膽與夾套管之間的間隙與生活用水進(jìn)行間接換熱，不直接通入生活用水中，從而保證水箱內(nèi)水體的潔凈衛(wèi)生。但是該種水箱在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面也存在缺陷。當(dāng)循環(huán)水進(jìn)入夾套管時，由于循環(huán)水重力以及夾套管阻力問題，容易造成循環(huán)水只在內(nèi)膽一側(cè)進(jìn)行換熱或直接隨循環(huán)水快速流動到出水口， 使內(nèi)膽兩側(cè)換熱不均，間接換熱不充分，浪費(fèi)大量換熱面積，大量熱量流失。這樣不僅浪費(fèi)了蓄集的太陽能，而且加熱效果并不明顯，影響人們的正常使用。與此同時，人們也日益重視水箱進(jìn)水口結(jié)構(gòu)對水箱性能的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，水箱內(nèi)水體的溫度隨高度的不同而不同。這種熱分層現(xiàn)象對改善水箱結(jié)構(gòu)，提升水箱性能有重要的指導(dǎo)意義。當(dāng)水箱內(nèi)水體擾動較小時，能有效避免水箱上層高溫水與下層低溫水混合而降低上層高溫水的溫度，影響使用效果。因此，如何有效避免低溫進(jìn)水對水箱內(nèi)水體的熱分層現(xiàn)象的影響是提高水箱熱水出流率的重要方法，而改善低溫水入口結(jié)構(gòu)就是降低進(jìn)水對水箱內(nèi)水體熱分層效應(yīng)影響的一種有效手段。本發(fā)明正是基于上述背景技術(shù)，設(shè)計出的一種帶螺旋狀環(huán)形翅片流道和改進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的夾套管式太陽能水箱。該水箱通過改變其循環(huán)水的流動形式和夾套管的覆蓋結(jié)構(gòu)來擴(kuò)大熱交換面積，提高熱交換效率，使水箱在太陽能輻射能密度較低時也能充分利用蓄集的太陽能，提高熱水出流率，減少輔助電能的使用，在節(jié)約能源的同時，優(yōu)化了系統(tǒng)的性能。同時該水箱設(shè)計采用了一種在冷水入口處設(shè)置有半球形擋槽的改進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)，能有效降低低溫進(jìn)水對水箱內(nèi)水體的熱分層效應(yīng)的影響，減少低溫進(jìn)水與上層高溫水的混合， 從而保證上層高溫生活用水高質(zhì)高效地輸出使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過改變循環(huán)水的流動方式以及夾套管和冷水進(jìn)水口的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)循環(huán)水與生活用水之間的間接換熱，提高水箱的熱水出流率，解決傳統(tǒng)水箱消耗大量輔助能量及出水溫度不高的問題，可能存在螺旋狀環(huán)形翅片流道的安裝以及流道與循環(huán)水之間接觸熱阻的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種夾套管式太陽能水箱，包括水箱內(nèi)膽以及包裹內(nèi)膽四周和底部的夾套管，所述的內(nèi)膽外壁與夾套管內(nèi)壁之間加裝有螺旋狀的環(huán)形翅片流道，所述的翅片流道沿內(nèi)膽外壁螺旋向下，流道兩側(cè)分別于內(nèi)膽和夾套管緊密相連，并以 5°傾斜角沿內(nèi)膽外壁呈環(huán)形螺旋狀向下延伸，頂端設(shè)置流道擋片以規(guī)范循環(huán)水流向。循環(huán)水進(jìn)水管與夾套管頂部相連，并與螺旋狀流道頂端構(gòu)成通路，當(dāng)循環(huán)水流入時，使其沿著流道做螺旋向下運(yùn)動，并最后富集于底部內(nèi)封蓋與夾套管封蓋之間，充分換熱之后，循環(huán)水經(jīng)過與夾套管封蓋底部相連循環(huán)水出水管流出。本發(fā)明的環(huán)形翅片流道一側(cè)與水箱內(nèi)膽外壁采用焊接連接，以保證水箱內(nèi)膽的密閉性并最大限度減小接觸熱阻，流道另一側(cè)與夾套管內(nèi)壁緊密相連。冷水進(jìn)水口采用改進(jìn)型結(jié)構(gòu)，進(jìn)水管限高并彎曲向下，使管口垂直底部向下，且在出水端設(shè)置半球形擋槽，并采用焊接形式將其與冷水入水口外壁相連，以減小低溫進(jìn)水對水箱內(nèi)水體的擾動從而降低進(jìn)水對水體熱分層效應(yīng)的影響，保證水箱熱水的出流率。本發(fā)明的發(fā)泡層采用聚酸酯填裝，且發(fā)泡均勻，無鼓泡及吸癟現(xiàn)象。內(nèi)膽焊接要求完全封閉，外桶各部位要求防水，外封蓋咬縫處要求打密封玻璃膠，以保證其密閉性。該發(fā)明設(shè)置的輔助加熱方式為電加熱。本發(fā)明以新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)化了循環(huán)水與生活用水之間的換熱，減少了低溫進(jìn)水對水箱內(nèi)水體熱分層效應(yīng)的影響，充分利用太陽能，降低了能耗，提升了水箱的換熱性能。本發(fā)明的有益效果是1、采用夾套管式結(jié)構(gòu)，有效避免了直接換熱帶來的用水衛(wèi)生問題，保證了用水的潔凈度；2、能夠增強(qiáng)循環(huán)水的擾動，使循環(huán)水繞內(nèi)膽做螺旋向下運(yùn)動，強(qiáng)化循環(huán)水與生活用水之間的間接換熱，增強(qiáng)換熱效率，提高熱水的出水溫度；3、能夠充分利用蓄積的太陽能，在太陽輻射強(qiáng)度不足時，減少輔助電能的消耗；4、能夠有效減小低溫進(jìn)水對水箱內(nèi)水體熱分層效應(yīng)的影響，提高熱水出流率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的水箱總裝圖；圖2是本發(fā)明的水箱底部正視圖；圖3是本發(fā)明的水箱A-A剖面圖；圖4是本發(fā)明的水箱B-B剖面圖；圖5是本發(fā)明冷水進(jìn)水管處設(shè)置的帶有半球形擋槽的改進(jìn)型進(jìn)口樣圖；圖6是本發(fā)明冷水進(jìn)水管處設(shè)置的帶有半球形擋槽的改進(jìn)型進(jìn)口俯視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1 6所示，一種帶螺旋狀流道和改進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)的夾套管式太陽能水箱，由頂部外封蓋1、頂部內(nèi)封蓋2、內(nèi)膽3、螺旋狀環(huán)形翅片流道4、夾套管5、外桶6、設(shè)置有半球
4形擋槽的進(jìn)水口 7、循環(huán)水出水管8、冷水進(jìn)水管9、排污口 10、熱水出水管11、底部外封蓋 12、夾套封蓋13、底部內(nèi)封蓋14、電加熱裝置15、發(fā)泡層16、測溫管17、循環(huán)水進(jìn)水管18、流道擋片19組成。循環(huán)水從集熱器進(jìn)入循環(huán)水進(jìn)水管18并流經(jīng)螺旋狀環(huán)形翅片流道4在夾套管5內(nèi)與內(nèi)膽3中的生活用水進(jìn)行間接換熱，熱交換充分進(jìn)行后，再通過循環(huán)水出水管8 流出水箱，進(jìn)入集熱器蓄能，進(jìn)行下一循環(huán)。 本發(fā)明的低溫水經(jīng)冷水進(jìn)水管9并通過設(shè)置有半球形擋槽的進(jìn)水口 7進(jìn)入水箱與循環(huán)水進(jìn)行熱交換，水體加熱上升后經(jīng)熱水出水管11流出供用戶使用。當(dāng)太陽能輻射不強(qiáng)且水溫?zé)o法滿足正常需要時，采用電加熱裝置15進(jìn)行輔助加熱。本發(fā)明設(shè)置測溫管17對水箱內(nèi)水體測溫，設(shè)置排污口 10對水箱內(nèi)水體進(jìn)行排污。以上說明書中描述的只是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，各種舉例說明不對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容構(gòu)成限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的具體實(shí)施方式
做修改或變形，而不背離發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種夾套管式太陽能水箱，包括水箱內(nèi)膽(3)以及包裹內(nèi)膽四周和底部的夾套管 (5)，其特征在于所述的內(nèi)膽(3)外壁與夾套管(5)內(nèi)壁之間加裝有螺旋狀的環(huán)形翅片流道G)，所述的翅片流道(4)沿內(nèi)膽C3)外壁螺旋向下，流道兩側(cè)分別于內(nèi)膽C3)和夾套管 (5)緊密相連。
2.如權(quán)利要求1所述的夾套管式太陽能水箱，其特征在于所述的夾套管(5)完全覆蓋內(nèi)膽底部內(nèi)封蓋(14)，使循環(huán)水在內(nèi)膽四周與底部之間構(gòu)成通路。
3.如權(quán)利要求1所述的夾套管式太陽能水箱，其特征在于所述的水箱還具有循環(huán)水進(jìn)水管(18)和循環(huán)水出水管(8)，所述的循環(huán)水進(jìn)水管(18)從夾套管( 上部進(jìn)入并與螺旋翅片流道(4)頂端連接，所述的循環(huán)水出水管(8)連接夾套管( 底部封蓋(13)。
4.如權(quán)利要求1所述的夾套管式太陽能水箱，其特征在于所述的水箱設(shè)置有冷水進(jìn)水管(9)，所述的冷水進(jìn)水管(9)升入水箱內(nèi)膽C3)的出水端限高并且管口彎曲垂直底部向下，所述的出水端設(shè)置半球形擋槽(7)，所述的半球形擋槽(7)與冷水進(jìn)水管(9)外壁焊接連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種夾套管式太陽能水箱，包括水箱內(nèi)膽以及包裹內(nèi)膽四周和底部的夾套管，所述的內(nèi)膽外壁與夾套管內(nèi)壁之間加裝有螺旋狀的環(huán)形翅片流道，所述的翅片流道沿內(nèi)膽外壁螺旋向下，流道兩側(cè)分別于內(nèi)膽和夾套管緊密相連。采用本發(fā)明能夠增強(qiáng)循環(huán)水的擾動和提高冷熱水的換熱效率，使水箱間接換熱更加充分，從而有效提高太陽能利用率，減少當(dāng)太陽能輻射不強(qiáng)時輔助電能的消耗，提升系統(tǒng)性能。同時能有效避免循環(huán)水與生活用水直接接觸，保證生活用水的潔凈衛(wèi)生。該水箱的冷水進(jìn)水管入口采用設(shè)置有半球形擋槽的改進(jìn)型進(jìn)口結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能有效降低低溫進(jìn)水對水箱水體熱分層效應(yīng)的影響，減少水箱上層高溫水的擾動，從而保證水箱熱水的高效出流。
文檔編號F24J2/46GK102226592SQ201110145498
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者劉平心, 張小松, 李舒宏, 李陽, 殷建平, 田洪增 申請人:東南大學(xué), 江蘇太陽寶新能源有限公司