平板式太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱損小、防止集熱板爆裂、避免污染水箱內(nèi)水的平板式太陽能熱水器，它包括集熱板、保溫水箱，其特征是集熱板經(jīng)循環(huán)換熱裝置與保溫水箱連接，所述的循環(huán)換熱裝置包括循環(huán)機構(gòu)、溫差控制機構(gòu)，循環(huán)機構(gòu)包括熱交換器、上循環(huán)管、下循環(huán)管、水箱進水管、水箱出水管，上循環(huán)管、下循環(huán)管、集熱板內(nèi)充滿吸熱液體；溫差控制機構(gòu)包括溫度傳感器、連接于各溫度傳感器的溫差控制器；下循環(huán)管、水箱出水管各設有循環(huán)水泵，循環(huán)水泵與溫差控制器連接；上循環(huán)管近集熱板出水口處設有可拆裝的膨脹吸收裝置；本實用新型無溫度梯度和多次熱傳遞熱損失，有效吸熱面積大有效防止集熱板爆裂，避免吸熱液體蒸發(fā)損失；動態(tài)換熱不易結(jié)垢，吸熱液體工作溫度范圍寬，防凍。
【專利說明】平板式太陽能熱水器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及太陽能領(lǐng)域，具體地說是涉及一種太陽能熱水器，特別是涉及一 種平板式太陽能熱水器。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能熱水器將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們 在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板 式太陽能熱水器。主要是由集熱部件(真空管式為真空集熱管，平板式為平板集熱器)、保溫 儲水箱、支架、連接管道等組成。集熱部件的功能是把太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。
[0003] 其中，利用真空玻璃管作為集熱器的太陽能熱水器，其有效吸熱面積小(單位面積 熱效率低)、不能承壓，特別是"一體式"怕空曬、安裝不便、容易結(jié)垢，且一旦發(fā)生爆管將會 污染水箱內(nèi)的水。
[0004] 平板式太陽能熱水器近幾年呈現(xiàn)上升趨勢，尤其在高層住宅的陽臺式太陽能熱水 器方面有獨特優(yōu)勢。如企業(yè)事業(yè)單位、工廠、院校、賓館酒店、醫(yī)院、社區(qū)、游泳池(包括機關(guān) 等集體單位和家庭)，應該說：凡需用熱水溫度小于100°c的領(lǐng)域內(nèi)，原則上都可以用平板型 集熱器作為熱源。平板型太陽能集熱器結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，成本低廉，熱流密度較低，即工 質(zhì)的溫度也較低，安全可靠，與真空管太陽能集熱器相比，它具有承壓能力強，吸熱面積大 等特點，是太陽能與建筑一體結(jié)合最佳選擇的集熱器類型之一。
[0005] 平板集熱器的吸熱體結(jié)構(gòu)基本為平板形狀，是由吸熱板芯、殼體、透明蓋板、保溫 材料及有關(guān)零部件組成。集熱板上涂有選擇性或非選擇性涂層，金屬管焊接在集熱板上。這 種涂層既可使吸熱面板吸收太陽能輻射，目前一般采用黑鉻涂層，南方地區(qū)大部分采用銅 鋁復合太陽能集熱板。平板型集熱器的工作過程是陽光透過玻璃蓋板照射在表面有涂層的 吸熱板上，吸熱板吸收太陽能輻射能量溫度升高后，沿肋片和管壁傳遞到吸熱管內(nèi)的水，吸 熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，構(gòu)成一個熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷進入儲水箱上部，最終 整箱水都升高至一定的溫度。
[0006] 平板太陽能熱水器集熱板多為金屬管板式結(jié)構(gòu)，由于經(jīng)過多級傳遞，故在傳導過 程中有溫度梯度（由于相鄰集熱管間距較大，太陽能的吸收主要靠集熱片，而集熱片與集熱 管之間有溫度階度存在，集熱管與管內(nèi)液體之間也有溫度階度存在)，集熱管與管內(nèi)液體之 間也有溫度階度存在，造成熱損耗，致使單位面積熱效率低；且循環(huán)管是處于水箱內(nèi)與水箱 內(nèi)的水間接導熱，一旦發(fā)生爆管，將會污染整個水箱內(nèi)的水。
[0007] PC是聚碳酸酯的簡稱，是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié) 構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族 聚碳酸酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應用。目前僅有芳香族聚碳酸 酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度 最快的通用工程塑料。聚碳酸酯是一種強韌的熱塑性樹脂，其名稱來源于其內(nèi)部的〇) 3基 團?？捎呻p酚A和氧氯化碳（C0C12)合成?，F(xiàn)較多使用的方法為熔融酯交換法(雙酚A和碳 酸二苯酯通過酯交換和縮聚反應合成)。PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的 光學性。PC高分子量樹脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強度為600 J/m?900J/m，未填 充牌號的熱變形溫度大約為130°C，玻璃纖維增強后可使這個數(shù)值增加10°C。PC的彎曲模 量可達2400MPa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100°C時，在負載下的蠕變率很 低。PC耐水解性差，不能用于重復經(jīng)受高壓蒸汽的制品。PC材料具有阻燃性，耐磨。抗氧 化性。透明PC板具有很高的透光性（86%以上，單層透明度高于玻璃)，極好的耐腐蝕性和 穩(wěn)定性(穩(wěn)定工作溫度：-40°C到120°C)。表面有防紫外線UV層本身就具有良好的耐光性， 若它工作于透明蓋板下的保溫環(huán)境內(nèi)，則具有很長的使用壽命（15年以上)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實用新型的目的是提供一種熱損小、防止集熱板爆裂、避免污染水箱內(nèi)水的平 板式太陽能熱水器。
[0009] 本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種平板式太陽能熱水器， 它包括集熱板、保溫水箱，集熱板經(jīng)循環(huán)換熱裝置與保溫水箱連接，所述的循環(huán)換熱裝置包 括循環(huán)機構(gòu)、溫差控制機構(gòu)，所述的循環(huán)機構(gòu)包括熱交換器，熱交換器分別經(jīng)上循環(huán)管、下 循環(huán)管與集熱板出水口、集熱板進水口連接，上循環(huán)管、下循環(huán)管、集熱板內(nèi)充滿吸熱液體， 熱交換器又分別經(jīng)水箱進水管、水箱出水管與保溫水箱連接；所述的溫差控制機構(gòu)包括分 別設于集熱板出水口處、水箱出水口處的溫度傳感器、連接于各溫度傳感器的溫差控制器； 所述的下循環(huán)管、水箱出水管各設有循環(huán)水泵，各循環(huán)水泵與溫差控制器連接；所述的上循 環(huán)管近集熱板出水口處（即整個平板式太陽能熱水器的最高點）設有可拆裝的膨脹吸收裝 置。
[0010] 本實用新型為了防止輸送過程中的熱量流失，所述的上循環(huán)管、下循環(huán)管、水箱進 水管、水箱出水管、膨脹吸收裝置皆外設有保溫層。
[0011] 本實用新型所述的膨脹吸收裝置包括經(jīng)由通管與上循環(huán)管連通的腔室，腔室內(nèi)設 有與腔室外大氣連通的伸縮氣囊，且腔室與大氣不連通。
[0012] 本實用新型為了便于維修更換，所述的腔室的通管與上循環(huán)管為螺紋連接，使整 個膨脹吸收裝置可拆裝；當膨脹吸收裝置拆下時，上循環(huán)管的安裝口即為更換吸熱液的加 液口。
[0013] 本實用新型所述腔室的頂部設有具有氣孔的頂蓋；所述伸縮氣囊的頂部設有開 口，開口邊緣連接于腔室頂蓋的底部使伸縮氣囊與氣孔連通，以便于伸縮氣囊的維修和更 換。
[0014] 本實用新型所述的伸縮氣囊為波紋管形，易形狀復原，利于高溫膨脹過后腔室內(nèi) 的吸熱液體由液氣態(tài)及時恢復為液態(tài)，落回整個循環(huán)機構(gòu)，補充恢復吸熱液體的原始量。
[0015] 本實用新型所述的集熱板包括保溫外框、設于保溫外框上的透明蓋板，保溫外框 與透明蓋板形成的空間內(nèi)設有充滿吸熱液體的集熱體；所述的集熱體包括2根金屬連通 管、兩端分別與各金屬連通管連接的集熱室，所述的金屬連通管相對的一側(cè)分別開設有軸 向的槽，集熱室的兩端分別連接于兩金屬連通管的槽中，使金屬連通管與集熱室連通；所述 集熱室的面板、底板為平行設置的透明PC陽光板(或其他耐受吸熱液體的透明板)。
[0016] 本實用新型所述吸熱液體的工作溫度范圍為_36°C?108°C，防凍，且對太陽光進 行選擇性吸收。
[0017] 由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，其采用吸熱液體直 接吸熱，無溫度梯度和多次熱傳遞造成的熱損失，有效吸熱面積大，熱效率高；平板型集熱 器結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活美觀、可承壓；膨脹吸收裝置可拆卸，使用壽命長，控制吸熱液體熱 漲，有效調(diào)節(jié)集熱板內(nèi)的氣壓，防止集熱板爆裂，避免吸熱液體蒸發(fā)損失；采用雙泵各自獨 立控制兩套循環(huán)系統(tǒng)，方便維護，把熱水直接送至保溫水箱上層，提高熱量的使用率，形成 動態(tài)換熱使保溫水箱內(nèi)不易結(jié)垢，且熱交換器置于保溫水箱外，其中一套循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)故 障的情況下有效的防止吸收液流到保溫儲水箱內(nèi)，從而有效防止了液體污染；吸熱液體的 工作溫度范圍寬，能有效防凍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實用新型中膨脹吸收裝置的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
[0020] 圖3是本實用新型中集熱板1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4是本實用新型中集熱體的立體圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0023] 由圖1可知，一種平板式太陽能熱水器，它包括集熱板1、保溫水箱2,集熱板1經(jīng) 循環(huán)換熱裝置與保溫水箱2連接，所述的循環(huán)換熱裝置包括循環(huán)機構(gòu)、溫差控制機構(gòu)，所述 的循環(huán)機構(gòu)包括熱交換器3,熱交換器3分別經(jīng)上循環(huán)管9、下循環(huán)管12與集熱板出水口 7、 集熱板進水口 13連接，上循環(huán)管9、下循環(huán)管12、集熱板1內(nèi)充滿吸熱液體，熱交換器3又 分別經(jīng)水箱進水管26、水箱出水管27與保溫水箱2連接；所述的溫差控制機構(gòu)包括分別設 于集熱板出水口 7處、水箱出水口 8處的溫度傳感器、連接于各溫度傳感器的溫差控制器 4 (本實施例采用伊尼威利EW-801AH太陽能溫差控制器）；所述的下循環(huán)管12、水箱出水管 27各設有循環(huán)水泵5,各循環(huán)水泵5與溫差控制器4連接；所述的上循環(huán)管9近集熱板出水 口 7處（即整個平板式太陽能熱水器的最高點）設有可拆裝的膨脹吸收裝置6。
[0024] 本實用新型為了防止輸送過程中的熱量流失，所述的上循環(huán)管9、下循環(huán)管12、水 箱進水管26、水箱出水管27、膨脹吸收裝置6皆外設有保溫層。
[0025] 由圖2可知，本實用新型所述的膨脹吸收裝置6包括經(jīng)由通管18與上循環(huán)管9連 通的腔室17,腔室17內(nèi)設有與腔室17外大氣連通的伸縮氣囊16,且腔室17與大氣不連通。
[0026] 本實用新型為了便于維修更換，所述的腔室17的通管18與上循環(huán)管9為螺紋連 接，使整個膨脹吸收裝置6可拆裝；當膨脹吸收裝置6拆下時，上循環(huán)管9的安裝口即為更 換吸熱液的加液口。
[0027] 本實用新型所述腔室17的頂部設有具有氣孔14的頂蓋15 ;所述伸縮氣囊16的 頂部設有開口，開口邊緣連接于腔室17頂蓋的底部使伸縮氣囊16與氣孔14連通，以便于 伸縮氣囊16的維修和更換。
[0028] 本實用新型所述的伸縮氣囊16為波紋管形，易形狀復原，利于高溫膨脹過后腔室 17內(nèi)的吸熱液體由液氣態(tài)及時恢復為液態(tài)，落回整個循環(huán)機構(gòu)，補充恢復吸熱液體的原始 量。
[0029] 由圖3、圖4可知，本實用新型采用吸熱液體直接吸熱，無溫度梯度和多次熱傳遞 造成的熱損失，所述的集熱板1包括保溫外框25、設于保溫外框25上的透明蓋板19,保溫 外框25與透明蓋板19形成的空間內(nèi)設有充滿吸熱液體的集熱體；所述的集熱體包括2根 金屬連通管22、兩端分別與各金屬連通管22連接的集熱室20,所述的金屬連通管22相對 的一側(cè)分別開設有軸向的槽23,集熱室20的兩端分別連接于兩金屬連通管22的槽23中， 使金屬連通管22與集熱室20連通；所述集熱室20的面板21、底板24為平行設置的透明 PC陽光板(或其他耐受吸熱液體的透明板)。
[0030] 本實用新型所述吸熱液體的工作溫度范圍為-36°c?108°C (本實施例吸熱液體 的工作溫度范圍為在一個大氣壓的條件下)，防凍，且對太陽光進行選擇性吸收。
[0031] 本實用新型使用時，集熱板1中透明PC陽光板之間的吸熱液體吸收太陽輻射能后 升溫，集熱板出水口 7處的溫度傳感器實時自動測量集熱板1內(nèi)吸熱液體的溫度，水箱出水 口 8實時自動測量保溫水箱2內(nèi)下層的水溫，當檢測到的溫度差大于設定(本實施例設定溫 差為5度）的溫度差(可調(diào)）時，溫差控制器4啟動2個循環(huán)水泵5,進行強制換熱，吸熱液 體、使用水循環(huán)流動，在熱交換器3內(nèi)交換熱量，使得保溫水箱2下層的冷水經(jīng)換熱后變?yōu)?熱水進入保溫水箱2的上層，再由熱水管11直接輸出使用，熱量使用率更高，使用熱水后 冷水管10及時向保溫水箱2補充使用水，保溫水箱2內(nèi)形成動態(tài)換熱，保溫水箱2內(nèi)壁不 易結(jié)垢；當溫度差小于設定(本實施例設定溫差為1度）的溫度差(可調(diào)）時停止循環(huán)。
[0032] 透明PC陽光板之間的吸熱液體吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個向上 的動力，構(gòu)成一個熱虹吸系統(tǒng)，熱水的不斷上移經(jīng)上循環(huán)管9進入熱交換器3內(nèi)與保溫水箱 2出水管送來的冷水進行熱傳遞，再從下循環(huán)管12回到集熱器中，而水箱出水管27送來的 冷水受熱后由水箱進水管26回到保溫水箱2內(nèi)的上部，如此循環(huán)往復，最終整箱水都升高 至一定的溫度。
[0033] 當吸熱液體的溫度升高，發(fā)生一定的汽化現(xiàn)象，使集熱板1內(nèi)氣壓增大，此時過大 的壓力對伸縮氣囊16施壓，使其收縮，暫時性的增大了循環(huán)機構(gòu)承裝吸熱液體的有效容 積，從而調(diào)節(jié)了集熱板1內(nèi)壓強，有效避免集熱板1的爆炸；由于伸縮氣囊16經(jīng)由氣孔14 與大氣連通，且伸縮氣囊16的底部是封閉的，當汽化的部分吸熱液體接觸到與接近外界環(huán) 境溫度的相對較冷的伸縮氣囊16時，又凝結(jié)成液珠，回落到吸熱液體中，從而有效防止了 吸熱液的流失。
[0034] 本實用新型為便于觀察維護，膨脹吸收裝置6的外殼上可設置透明觀測窗口，便 于觀測腔室17內(nèi)的水位。
【權(quán)利要求】
1. 一種平板式太陽能熱水器，它包括集熱板、保溫水箱，其特征是集熱板經(jīng)循環(huán)換熱 裝置與保溫水箱連接，所述的循環(huán)換熱裝置包括循環(huán)機構(gòu)、溫差控制機構(gòu)，所述的循環(huán)機構(gòu) 包括熱交換器，熱交換器分別經(jīng)上循環(huán)管、下循環(huán)管與集熱板出水口、集熱板進水口連接， 上循環(huán)管、下循環(huán)管、集熱板內(nèi)充滿吸熱液體，熱交換器又分別經(jīng)水箱進水管、水箱出水管 與保溫水箱連接；所述的溫差控制機構(gòu)包括分別設于集熱板出水口處、水箱出水口處的溫 度傳感器、連接于各溫度傳感器的溫差控制器；所述的下循環(huán)管、水箱出水管各設有循環(huán)水 泵，各循環(huán)水泵與溫差控制器連接；所述的上循環(huán)管近集熱板出水口處設有可拆裝的膨脹 吸收裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式太陽能熱水器，其特征是所述的膨脹吸收裝置包括經(jīng) 由通管與上循環(huán)管連通的腔室，腔室內(nèi)設有與腔室外大氣連通的伸縮氣囊，且腔室與大氣 不連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板式太陽能熱水器，其特征是所述腔室的頂部設有具有氣 孔的頂蓋；所述伸縮氣囊的頂部設有開口，開口邊緣連接于腔室頂蓋的底部使伸縮氣囊與 氣孔連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板式太陽能熱水器，其特征是所述的伸縮氣囊為波紋管 形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板式太陽能熱水器，其特征是所述的伸縮氣囊為波紋管 形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的平板式太陽能熱水器，其特征是所述的集 熱板包括保溫外框、設于保溫外框上的透明蓋板，保溫外框與透明蓋板形成的空間內(nèi)設有 充滿吸熱液體的集熱體；所述的集熱體包括2根金屬連通管、兩端分別與各金屬連通管連 接的集熱室，所述的金屬連通管相對的一側(cè)分別開設有軸向的槽，集熱室的兩端分別連接 于兩金屬連通管的槽中；所述集熱室的面板、底板為平行設置的透明PC陽光板。
【文檔編號】F24J2/46GK203880970SQ201420281336
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】熊翠秀, 劉薇 申請人:湖南城市學院