模塊化太陽能熱水器和由其形成的太陽能熱水器行組、太陽能熱水器陣列、無動力集中太 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域，特別地，設(shè)及可模塊化組裝擴容的太陽 能熱水器，其包括換熱裝置和太陽能集熱裝置，其中，所述太陽能集熱裝置中的吸熱用水和 所述換熱裝置中的換熱用水相分離，所述換熱裝置包括換熱水箱和換熱盤管，所述太陽能 集熱裝置與所述換熱水箱相連接；
[0002] 所述吸熱用水能夠在所述太陽能集熱裝置與所述換熱水箱之間按無動力驅(qū)動的 自然對流的方式循環(huán)流動，所述換熱用水在所述換熱盤管內(nèi)流動，并由所述循環(huán)流動的吸 熱用水加熱，與所述吸熱用水進行熱交換；
[0003] 所述換熱用水在其中流動的換熱盤管通過進水口與自來水管道相連接，并通過出 水口與用水裝置連接，因而，所述換熱用水由所述自來水的自然水壓驅(qū)動，而在所述換熱盤 管中流動；
[0004] 所述換熱水箱包括水箱內(nèi)膽。
[0005] 本實用新型還設(shè)及由所述模塊化太陽能熱水器組裝而成的太陽能熱水器行組、太 陽能熱水器陣列、無動力集中太陽能熱水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0006] 隨著人類社會的進步，人們越來越注重環(huán)境質(zhì)量，因而清潔能量必然會取代帶來 嚴重環(huán)境污染的石化能源。太陽能作為清潔能源廣為所知，并且技術(shù)的進步使得大規(guī)模使 用成為可能。太陽能熱水器用于太陽能取熱，環(huán)保節(jié)能，既能為國家?guī)砩鐣б?，又能?使用者帶來經(jīng)濟效益。隨著太陽能熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的成熟，太陽能熱水器己經(jīng)逐漸普及。
[0007] 本申請人長期致力于高等院校的太陽能熱水系統(tǒng)的研發(fā)，并歸納出高等院校用 水需求特征如下：
[0008] ?分散使用熱水，單體系統(tǒng)規(guī)模小。后期運營管理困難，運營維護成本高。
[0009] ?每天6小時用水，在中午12:30-1:30,晚上18:30-22:30兩個時間段內(nèi)需要合格 的熱水，非集中單一時段用水。
[0010] ?北方水質(zhì)硬度大，我們測得的硬度數(shù)據(jù)300-400摩爾/毫升，直接加熱太陽能系 統(tǒng)會導(dǎo)致集熱器內(nèi)大量結(jié)垢，后期清理費用較高，集熱過程持續(xù)衰減。
[0011] ?若排空無水狀態(tài)，真空管空曬溫度高達200多度，導(dǎo)致真空管鍛膜急速衰減，娃 膠圈快速老化、龜裂漏水。
[0012] ?有水狀態(tài)運行增加水累運行能耗，高溫氣阻，結(jié)垢問題，系統(tǒng)各部件超限運行。
[0013] ?能耗大；管網(wǎng)損失大；投資大；運營維護費用高。
[0014] 并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的太陽能熱水系統(tǒng)的眾多技術(shù)問題：
[0015] 今管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜，管道熱損高，投資成本高；
[0016] 今系統(tǒng)自身能耗高（集熱循環(huán)累、增壓累）；
[0017] 今設(shè)備間與宿舍間距離近，水累工作存在噪音污染；
[001引今系統(tǒng)熱效率低；
[0019] 今熱水機房占用空間大，屋頂須有獨立的水箱間，建筑成本高；
[0020] 今開式水箱供水，冷熱水壓力不同源；
[0021] 今開式水箱水質(zhì)無法保證，存在二次污染；
[0022] 今集熱器、管道高溫結(jié)垢、重金屬鹽析出；
[0023] 冷假期存在高溫過熱問題；
[0024] 今系統(tǒng)控制復(fù)雜，后期運營管理費用高，尤其防凍液二次循環(huán)系統(tǒng)；
[0025] 為解決上述一個或多個技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)中公開眾多的太陽能熱水器的技術(shù)方 案，其中，具有模塊化組裝擴容結(jié)構(gòu)的、無動力循環(huán)的太陽能熱水器也已經(jīng)開發(fā)出來。
[0026] 專利文獻CN202835851U公開了一種多內(nèi)膽太陽能組合熱水器，其特點是；包括水 箱外殼、內(nèi)膽、保溫層和換熱盤管，水箱外殼和內(nèi)膽之間設(shè)有保溫層，所述內(nèi)膽包括熱水內(nèi) 膽和冷水內(nèi)膽，所述的熱水內(nèi)膽為若干個內(nèi)膽，各內(nèi)膽之間采用外部下置式連接結(jié)構(gòu)，并設(shè) 置有過水管，在熱水內(nèi)膽上還連接有空氣能熱水機組，冷水內(nèi)膽內(nèi)安裝有自動補水箱，換熱 盤管與儲水箱中的熱水內(nèi)膽連接。
[0027] 專利文獻CN201811457U公開了一種新鮮水太陽能熱水器，包括集水箱，所述集水 箱內(nèi)腔連接補水管，集水箱內(nèi)腔中還設(shè)有換熱盤管，所述換熱盤管的兩端分別連接冷水管 和熱水管。本發(fā)明的新鮮水太陽能熱水器，通過盤管與集水箱中的水換熱，為來用水終端提 供熱水，大大減少了被污染的機率。
[002引專利文獻CN2480775公開一種組合式太陽能熱水器，由安裝在保溫水箱下部的聚 熱管和與保溫水箱的進出水口連通的進出水管路及其聚熱管、保溫水箱的支承架等構(gòu)成， 關(guān)鍵是保溫水箱由兩個構(gòu)成，每個保溫水箱均安裝一組聚熱管，兩保溫水條間通過一根連 通管連接，使前一水箱的出水口處于高水位，后一水箱的進水口處于低水位。實現(xiàn)冷水不 與熱水混合的結(jié)構(gòu)形式。
[0029] 專利文獻CN101280972設(shè)及太陽能熱水器，特別設(shè)及一種用于住宅統(tǒng)一安裝的工 程模塊化太陽能熱水器，它包括支架，保溫水箱，集熱管，其特征在于；若干個保溫水箱在支 架上呈一字排列，每個保溫水箱為一整體，其兩端保溫層厚度為中間保溫層厚度的一半，每 個保溫水箱上均設(shè)有進出水口接管、通氣管，電輔助加熱器，每個保溫水箱的兩端分別設(shè)有 周向的防水筋；支架的上部裝有桶托，桶托的下部由螺栓固定在支架上，桶托的上部為與保 溫水箱外形相匹配的圓弧狀托盤，圓弧狀托盤內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一個延周向延伸的與防水筋相 配合的凹槽。本發(fā)明不僅整體結(jié)構(gòu)性好，安裝方便，同時還能節(jié)約建造成本，有利于建筑物 的外層的保護和防雷設(shè)施的施工及安裝。
[0030] 專利文獻CN102607190A公開了一種無動力循環(huán)即熱式太陽能熱水器，包括太陽 能集熱器，所述太陽能集熱器與換熱水箱連接，所述換熱水箱中設(shè)有換熱盤管，所述換熱盤 管兩端分別與進水口和出水口連接，所述進水口連接到自來水管道，出水口連接到用水裝 置。本發(fā)明的太陽能熱水器，實現(xiàn)了吸熱、儲熱、換熱及用熱的全部四個步驟，省去普通系 統(tǒng)中溫差循環(huán)控制、循環(huán)累、循環(huán)管道等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、初期投資少；太陽能吸熱用水和終 端用水分開，水質(zhì)好；分戶使用時，集中收集熱水使用，可W更好地使用太陽能熱量，系統(tǒng)的 運行效率高。
[0031] 現(xiàn)有技術(shù)中的上述太陽能熱水器的技術(shù)方案各有優(yōu)勢與劣勢。本申請人在專利 文獻CN102607190A中提出的太陽能熱水器基本實現(xiàn)了無動力循環(huán)和模塊化擴容的技術(shù)目 的，然而，由于使用了集水器和分水器該樣的非工業(yè)標準件，使得太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)相對 復(fù)雜，模塊化擴容費時。 【實用新型內(nèi)容】
[0032] 為解決上述全部技術(shù)問題，本實用新型提出新穎的集熱水與換熱水分開的、無動 力循環(huán)的、能夠模塊化擴容的太陽能熱水器，其中，集水器和分水器等非工業(yè)標準件被管道 和管接頭等工業(yè)標準件取代，使得該新穎的太陽能熱水器的成本可W降低、組裝更加簡化、 生產(chǎn)效率得W提高。
[0033] 本實用新型的構(gòu)思在于將電路原理和液壓原理巧妙地用于換熱盤管的設(shè)計與而 布局，創(chuàng)造性地將換熱盤管串聯(lián)或并聯(lián)連接在換熱水箱中，而沒有使用集水器和分水器該 樣的構(gòu)件。無動力集中太陽能系統(tǒng)的主要設(shè)計原則如下：
[0034] 1、統(tǒng)一本項目集中太陽能生活熱水系統(tǒng)的設(shè)計方案，全部系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)采用相同的 集熱器類型、輔助加熱方式、自動控制模式W利于日后的設(shè)備采購、施工安裝、運行管理。
[0035] 2、路徑最短原則，包括集熱-儲熱-用熱路徑最短；全部采用小集中的生活熱水供 應(yīng)方式，W淋浴間為單元，同一豎直方向為一個系統(tǒng)，將極大的縮減循環(huán)管路的長度，節(jié)約 能源，降低成本。
[0036] 3、擬棄將電加熱內(nèi)置或外置在恒溫水箱處的做法，兩者間加熱量的沖突將顯著降 低太陽能有效供熱量，得不償失
[0037] 4、.控制簡單化，盡量沒有控制；
[003引 5、運營費用最低，系統(tǒng)免維護
[0039] 6.減少設(shè)備間的使用面積，降低建筑成本統(tǒng)一設(shè)置方式、降低使用面積一一W凈 使用面積10 nf為佳，W利于系統(tǒng)的施工、維護、管理
[0040] 為此本實用新型提出高效太陽能熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)將太陽能的集熱、儲熱、換熱在 一臺設(shè)備內(nèi)自然實現(xiàn)。該過程中不使用其他常規(guī)動力驅(qū)動，將陽光福射能量儲藏到熱水箱 中，并通過管網(wǎng)冷水自身壓力完成一次熱水到二次熱水的熱量交換。
[0041] 為此本實用新型提出模塊化太陽能熱水器，其包括換熱裝置和太陽能集熱裝置， 其中，所述太陽能集熱裝置中的吸熱用水和所述換熱裝置中的換熱用水相分離，所述換熱 裝置包括換熱水箱和換熱盤管，所述太陽能集熱裝置與所述換熱水箱相連接；
[0042] 所述吸熱用水能夠在所述太陽能集熱裝置與所述換熱水箱之間按無動力驅(qū)動的 自然對流的方式循環(huán)流動，所述換熱用水在所述換熱盤管內(nèi)流動，并由所述循環(huán)流動的吸 熱用水加熱，與所述吸熱用水進行熱交換；
[0043] 所述換熱用水在其中流動的換熱盤管通過進水口與自來水管道相連接，并通過出 水口與用水裝置連接，因而，所述換熱用水由所述自來水的自然水壓驅(qū)動，而在所述換熱盤 管中流動；
[0044] 所述換熱水箱包括水箱內(nèi)膽；
[0045] 其特征在于；
[0046] 所述換熱裝置還包括出水管接頭、進水管接頭、出水管道和進水管道，所述出水管 接頭、進水管接頭、出水管道和進水管道位于所述水箱內(nèi)膽中；
[0047] 所述出水管道和所述進水管道各自獨立地從所述水箱內(nèi)膽的第一端部開始沿其 縱向方向L延伸至所述水箱內(nèi)膽的第二端部；
[0048] 所述換熱盤管的進水口通過所述進水管接頭與進水管道相連接，且所述進水管道 與所述自來水管道相連接；并且，所述換熱盤管的出水口通過所述出水管接頭與所述出水 管道相連接，且所述出水管道與所述用水裝置相連接；
[0049] 所述換熱盤管、所述出水管接頭、所述進水管接頭、所述出水管道和所述進水管 道組成換熱單元；
[0化0] 所述換熱單元被安置在所述水箱內(nèi)膽中。
[0化1] 根據(jù)本實用新型的其它技術(shù)方案，其還可W包括W下一個或多個技術(shù)特征。只要 該樣的技術(shù)特征的組合是可實施的，由此組成的新的技術(shù)方案都屬于本實用新型的一部 分。
[0化2] 優(yōu)選地，所述換熱單元包括至少兩個所述換熱盤管，所述至少兩個換熱盤管被組 裝成換熱盤管組；
[0053] 在所述換熱用水流動方面，所述至少兩個換熱盤管通過所述出水管接頭、所述進 水管接頭、二通管接頭按串聯(lián)和/或并聯(lián)方式連接到所述出水管道和進水管道上；
[0054] 在換熱盤管的空間位置方面，所述至少兩個換熱盤管沿所述水箱內(nèi)膽的縱向方向 L按空間串列、并列和/或嵌套方式布置。
[0化5] 優(yōu)選地，所述水箱內(nèi)膽在兩端具有連接法蘭，其中，所述連接法蘭被設(shè)置成使得： 一個所述模塊化太陽能熱水器的所述換熱水箱的水箱內(nèi)膽能夠通過所述連接法蘭與另一 個所述模塊化太陽能熱水器的所述換熱水箱的水箱內(nèi)膽密封地串聯(lián)連接在一起；
[0化6] 并且，一個所述模塊化太陽能熱水器的進水管道能夠通過密封插接方式例如卡壓 式管件與另一個所述模塊化太陽能熱水器的進水管道相連接；并且，一個所述模塊化太陽 能熱水器的出水管道能夠通過密封插接方式例如卡壓式管件與另一個所述模塊化太陽能 熱水器的出水管道相連接。
[0化7] 優(yōu)選地，所述換熱盤管被設(shè)置成螺旋管的形式，其外直徑小于所述水箱內(nèi)膽的內(nèi) 直徑，因此，所述換熱用水能夠在所述換熱盤管內(nèi)沿螺旋線的方式流動。
[0化引優(yōu)選地，所述出水管道和所述進水管道為彼此平行的管道，并且，它們被安置在所 述螺旋管形式