專利名稱：一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器裝置，尤其是一種零能耗的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器。
背景技術(shù)：
目前，公知的太陽能熱水器可分為兩大陣營，即玻璃真空管集熱器和平板集熱器。 玻璃真空管集熱器太陽能熱水器一般來說是集熱器與保溫水箱為一體結(jié)構(gòu)，主機安放于屋頂，優(yōu)勢是成本底，安裝方便，缺點是不承壓；平板集熱器太陽能熱水器一般來說是集熱器與保溫水箱分離安裝，平板集熱器安放于屋外房頂或者陽臺側(cè)墻上，保溫水箱安放于室內(nèi)， 集熱器與保溫水箱通過管道連接，管內(nèi)是防凍液，因管線較長一般采用強制循環(huán)，優(yōu)勢是系統(tǒng)承壓，缺點是成本高，安裝麻煩，系統(tǒng)運行還需消耗電能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述兩種集熱器的不足，本發(fā)明提供一種零能耗的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，該熱水器采用平板集熱器與多功能水箱為一體結(jié)構(gòu)，該太陽能熱水器無論采用單輸水管還是雙輸水管多功能水箱都能對輸水管實施全程排空，其中多功能水箱可以置于平板集熱器的上部，也可以置于平板集熱器的下部，多功能水箱可以采用圓弧形、梯形或者三角形結(jié)構(gòu)外形。當將多功能水箱置于平板集熱器的下部時，水箱還能充當平板集熱器的支撐。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是平板集熱器與多功能水箱為一體結(jié)構(gòu)，在多功能水箱內(nèi)設置了一個換熱管，換熱管在水箱底部可設置成直線型；或者螺旋形； 或者“弓”字形排列；換熱管的兩個端口位于水箱外部，并且端口上都設置了安裝閥門，在安裝閥門的外端配有活接結(jié)構(gòu)，以方便與平板集熱器管路連接，在換熱管的最上部位設置了一個小膨脹箱，通過安裝閥在換熱管及膨脹箱里封存了部分防凍液，在膨脹箱里還封存了部分壓縮氣體，其中防凍液與壓縮空氣的體積比例為2 1較好，膨脹箱的作用是用來吸收導熱管路中的氣體及向?qū)峁苈分醒a充防凍液；若采用單輸水管時需在多功能水箱的側(cè)上部設置一個倒“L”形輸水管，倒“L”形輸水管的下端口伸向水箱底部，倒“L”形輸水管的上端口從水箱的側(cè)面最上部伸出水箱外面，并且在管口上連接一只三通，在三通的上端口上安裝一只排空電磁閥，三通的另一側(cè)端口與輸水管連接。若采用雙輸水管時在倒“L”形輸水管的豎直管壁上，在低于水平管口 0. 5-2cm的位置處開一個直徑0. 5-lcm的排空小孔，并且還須在水箱的另一個側(cè)面的上部開一個出水口，出水口與熱水輸水管連接，其中倒“L”形輸水管的上管口與出水口位于同一水平面。在多功能水箱體的上部還設置了一個雙向排氣閥，閥是由外筒；浮箱托架；浮箱；圓膠墊；上導氣孔組成，水箱內(nèi)的氣體通過雙向排氣閥向外界吸入或者排出。在平板集熱器中設置了多條導熱管，在導熱管內(nèi)注滿了防凍液；平板集熱器中的導熱管與多功能水箱中的換熱管通過安裝閥門相互連通，換熱管在圓弧形水箱中是直管狀或者羅旋管狀；而在梯形或者三角形結(jié)構(gòu)的水箱中是在箱底呈“弓”字形排列設置，在多功能水箱出廠時，通過兩個安裝閥門在換熱管和膨脹箱中封裝了一定量的防凍液，其中膨脹箱中一部分是防凍液，另一部分是壓縮氣體，而在平板集熱器中的導熱管中也注滿了防凍液，管口用可拆卸的塑料堵頭臨時封堵。該熱水器在現(xiàn)場安裝時，將平板集熱器中的導熱管口上的臨時塑料堵頭擰出，再將管口與換熱管上的安裝閥門對接好并通過活結(jié)緊固，當打開安裝閥門時，膨脹箱中的部分防凍液在壓縮氣體的作用下，就會自動補充到安裝接口的空隙處，而管道中的殘留空氣會隨著防凍液的流動，匯集到膨脹箱中。當平板集熱器受到日照后，導熱管中的防凍液受熱而形成自然對流，熱的防凍液流過多功能水箱中的換熱管時，換熱管就將熱量交換到水箱中的冷水中，使冷水溫度升高。當用戶打開上水閥門時，自來水經(jīng)過上水管，流經(jīng)倒“L”形輸水管后到達水箱底部，水箱中的液面不斷上升，而水箱中氣體受壓后由雙向排氣閥排出，直到氣體全部排出后，液面將浮筒浮起膠墊堵住上導氣口，自來水不能再進入水箱，此時水箱內(nèi)壓力與自來水的壓力相等，如圖1和圖2所示。在圖1中，若水箱中已充滿了熱水，當同時打開上水閥門和混合閥時，熱水受到自來水的擠壓而由出水管流出，經(jīng)混合閥混合后由噴頭噴出。當洗浴完畢后，先關(guān)閉上水閥門，此時冷水管中的冷水和熱水管中的熱水在自身重量的作用下，經(jīng)混合閥排出，因而在水箱中產(chǎn)生負壓，此時雙向排氣閥開始向水箱內(nèi)送氣，當液面下降到出水管管口時，空氣進入出水管并對熱水管首先進行排空，此時熱水繼續(xù)由倒“L”形輸水管向冷水管中排出，緊接著液面繼續(xù)下降，當液面下降到排空小孔時，空氣經(jīng)排空小孔進入倒“L”形輸水管并對冷水管進行排空，當冷熱水管都排空時，水箱內(nèi)的水位停留在排空小孔處，而排空小孔的位置低于出水管管口和倒“L”形輸水管的上管口 0. 5-2cm，這就保證了水箱內(nèi)熱水即使受熱而膨脹時，也不至于從上述兩管口溢出，從而確保了排空狀態(tài)的持久。在圖2中，若水箱中已充滿了熱水，當首先打開上水閥門向上水管中注入少量冷水后再關(guān)閉上水閥門，此時打開混合閥此前預先注入的少量管中冷水就會由混合閥向外排出，從而在冷水管中形成虹吸而將水箱中的熱水吸出，水箱內(nèi)的水位開始下降，因而在水箱中產(chǎn)生負壓，此時雙向排氣閥開始向水箱內(nèi)送氣，以維持壓力平衡。當洗浴完畢后，將混合閥扳向全熱水位置(或者關(guān)閉混合閥而打開排空閥)，再打開排空電磁閥，空氣由此進入上水管和倒“L”形輸水管，并對上述兩水管進行排空(上水管全排空；“L”形輸水管排空到水箱內(nèi)水位面處)。因排空后水箱內(nèi)的水位遠低于上水管的管口，即使熱水受熱而膨脹時，也不至于從管口溢出，從而確保了排空狀態(tài)的持久。本發(fā)明的有益效果是1.該一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，在現(xiàn)場安裝時無需加注防凍液，極大方便了安裝工作。2.系統(tǒng)采用承壓自然循環(huán)方式，系統(tǒng)在全年運行中都不需消耗電能。3.輸水管道可實現(xiàn)全程排空，使用戶開閥即可得到熱水。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是采用雙輸水管的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是采用單輸水管的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是保溫水箱設置在集熱器頂部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4是圓形保溫水箱設置在集熱器下部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖5是梯形保溫水箱設置在集熱器下部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖6是雙向排氣閥的結(jié)構(gòu)圖。圖7是羅旋狀換熱管的結(jié)構(gòu)圖。圖8是設有膨脹箱的平板集熱器結(jié)構(gòu)圖。圖中1.保溫水箱，2.雙向排氣閥，3.換熱管，4.膨脹箱，5.安裝閥，6.平板集熱器，7.上水管，8.出水管，9.支架，10.排空閥，11.外筒，12.浮筒托架，13.浮筒，14.膠墊， 15.上導氣口，16.排空小孔，17.排空電磁閥，18.倒“L”形輸水管，19.混合閥，20.上水閥， 21.噴頭，22.自來水管.
具體實施例方式實施方式1 如圖1圖3所示，在多功能保溫水箱頂部安裝一個雙向排氣閥，雙向排氣閥的結(jié)構(gòu)如圖6所示，在外筒(11)的底部有一個十字形或者圓形的浮筒托架(12)， 在托架的上方放置了一個浮筒(13)，浮筒的直徑小于外簡直徑0. 1-0. 5cm，在浮筒的上底上粘接著一個圓形膠墊(14)，外筒的上部是一個向內(nèi)縮小的上導氣口(15)，上導氣口的直徑是外簡直徑的1/2左右，外筒直徑可設為2cm，在水箱內(nèi)一側(cè)上部安裝有一個“『”(即倒 “L”)形輸水管(18)，將“『”形輸水管較短的一段伸出到水箱外部，而較長的一段在水箱內(nèi)伸向底部，在低于水平管口 0. 5-2cm的位置處開一個直徑0. 5-lcm的排空小孔(16)，在水箱的另一側(cè)上部設有一個出水口，使出水口與“『”形輸水管的水平管口位于同一水平面上，在水箱內(nèi)部的下方安裝有一根換熱管(3)，換熱管在水箱底部呈直線形、或者螺旋型、或者弓字形結(jié)構(gòu)，在換熱管的最高部位連接了一個小膨脹箱(4)，換熱管的兩個管口由水箱內(nèi)穿出到水箱外，并且在兩個管口分別連接了一個安裝閥(5)，在兩個安裝閥的外端有活接結(jié)構(gòu)， 熱水器在出廠時，在換熱管及小膨脹箱中都注入了防凍液，在小膨脹箱中還封存了大約1/3 的壓縮氣體，其氣壓小于0. 5kp，兩個安裝閥的閥芯在出廠時處于關(guān)閉位置，使得防凍液及壓縮氣體得以被封存。平板集熱器中的導熱管的排列結(jié)構(gòu)以有利于自然對流的豎直排列為好，如圖8所示，出廠時在導熱管中也注滿了防凍液，導熱管的兩個管口都用塑料帽堵住，在產(chǎn)品到達安裝地點時，技術(shù)人員只需將塑料帽堵頭擰掉，然后將導熱管的兩個管口分別與保溫水箱上的兩個安裝閥的外端活接相連接，然后再打開兩個安裝閥，此時換熱管中的防凍液與導熱管中的防凍液就會成為一個自然循環(huán)體，完全不需要技術(shù)人員在現(xiàn)場加注防凍液，極大地方便了安裝工作。將自來水管與上水管(7)相連接，熱水管與出水管(8)相連接，然后再分別與混合閥(19)的冷熱水口相連接即可。實施方式2 ；如圖2所示，在多功能保溫水箱頂部安裝一個雙向排氣閥，雙向排氣閥的結(jié)構(gòu)如圖6所示，在水箱內(nèi)一側(cè)上部安裝有一個“『”(即倒“L”)形輸水管(18)，將“『” 形輸水管較短的一段伸出到水箱外部，并通過一個三通與一只排空電磁閥(17)相連接，其中三通的另一個管口作為與自來水的連接口 ；而“『”形輸水管較長的一段在水箱內(nèi)伸向底部并且不開設排空小孔，其余部分與實施方式1相同。
實施方式3 如圖4所示，將多功能保溫水箱放在平板集熱器下方并且充當支架的作用，并且需要將小膨脹箱(4)及兩個安裝閥(5)設置到平板集熱器上如圖8所示，其余部分與實施方式1相同。實施方式4 如圖5所示，將多功能保溫水箱放在平板集熱器下方并且充當支架的作用，水箱結(jié)構(gòu)為梯形，換熱管在箱底呈“弓”字形排列設置，其余部分與實施方式3相同。
權(quán)利要求
1.一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，包括平板集熱器、連接支架、多功能水箱，其特征在于平板集熱器與多功能水箱通過連接支架連為一體，多功能水箱置于平板集熱器的上部，或置于平板集熱器的下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于平板集熱器內(nèi)的導熱管道里注滿了防凍液，并且導熱管道的兩個管口分別用兩個可拆卸的堵頭堵住，管口和堵頭上都有對應的羅紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于在多功能水箱內(nèi)設置了一個換熱管；在換熱管上還設置了一個小膨脹箱；在多功能水箱體上還設置了一個倒“L”形輸水管；在多功能水箱體上還設置了一個雙向排氣閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于換熱管的兩個端口位于水箱外部，并且端口上都設置了安裝閥門，在換熱管的最上部位設置了一個小膨脹箱，通過安裝閥在換熱管及膨脹箱里封存了部分防凍液，在膨脹箱里還封存了部分壓縮氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于倒“L”形輸水管的下端口伸向水箱底部，倒“L”形輸水管的上端口從水箱的側(cè)面上部伸出水箱外面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于若在倒“L” 形輸水管的豎直管壁上，在低于水平管口的位置處開一個小孔，則須在水箱的另一個側(cè)面的上部開一個出水口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于多功能水箱置于平板集熱器的下部時，多功能水箱采用圓弧形、或梯形、或三角形結(jié)構(gòu)外形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于換熱管在水箱底部設置成直線型、或螺旋形、或“弓”字形排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于雙向排氣閥包括外筒、浮箱托架、浮箱、膠墊、上導氣孔，水箱內(nèi)的氣體通過雙向排氣閥與外界連通。
全文摘要
一體化承壓抗凍平板太陽能熱水器，其特征在于平板集熱器與多功能水箱通過連接支架連為一體，多功能水箱可以置于平板集熱器的上部，也可以置于平板集熱器的下部且能起到支撐的作用。在平板集熱器中注入了防凍液，現(xiàn)場安裝時無需加注防凍液，極大方便了安裝工作。系統(tǒng)采用承壓自然循環(huán)方式，在全年運行中都不需消耗電能。輸水管道可實現(xiàn)全程排空，從而使整個系統(tǒng)具有抗凍性，用戶開閥即可得到熱水。該方案結(jié)構(gòu)簡單，同時集中了玻璃真空管和平板集熱器的優(yōu)點。
文檔編號F24J2/46GK102393086SQ20111034650
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者趙延斌 申請人:趙延斌