一種太陽能油加熱熱水器的製作方法
2024-02-17 21:35:15
本實用新型涉及太陽能熱水器技術領域，尤其涉及一種太陽能油加熱熱水器。
背景技術：
隨著人民生活水平的提高，熱水器在日常生活中的應用越來越廣泛。
現有的家用熱水器按照能量來源可分為燃氣、燃油、燃煤、太陽能以及電熱水器等幾大類。上述燃氣、燃煤、燃油熱水器消耗的均是不可再生資源，還造成了一定的環境汙染；同時，在能源價格持續高漲的今天，上述燃氣、燃煤、燃油熱水器的實用費用較高，給用戶帶來了一定的經濟負擔。對於電熱水器來說，電熱水器加熱的速度慢，耗電量較大，而且間接也造成一定的環境汙染，電價也有持續增長的趨勢，也給用戶造成一定的經濟負擔。
在此背景下，太陽能熱水器以其能源清潔環保、使用費用較低、使用簡單方便等優勢得到廣泛的應用。目前真空管式太陽能熱水器為主，佔據國內95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成，把太陽能轉換成熱能主要依靠集熱管，太陽輻射透過真空管的外管，被集熱鍍膜吸收後沿內管壁傳遞到管內的水。管內的水吸熱後溫度升高，比重減小而上升，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統。隨著熱水的不斷上移並儲存在儲水箱上部，同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。
真空管式太陽能熱水器為直插式結構，熱水通過重力作用提供動力來實現循環，由此，傳統的真空管式太陽能熱水器就必須要將水箱放置的高度高於集熱管的高度，那麼為了能受到太陽光的照射，該熱水器基本放置在房屋的屋頂位置，這樣才能保證真空管式太陽能熱水器得以工作。
但是在冬季，由於室外溫度較低，這種結構的太陽能熱水器的管路中的水容易凍結，尤其是在北方寒冷地區，由於冰的密度要比水的密度小，水凍成冰後，體積將會膨脹，致使集熱管以及管路漲裂，從而影響居民的使用。而且如今在城市的發展過程中，越來越多的居民樓以高層樓房為主，沒有住在頂樓的居民則無法安裝普通太陽能熱水器。
那麼既能在冬季冷凍過程中不會被凍裂，又能在任何地方安裝的分體式太陽能熱水器是迫切需要的。
現有技術中一種典型的太陽能熱水器，其結構包括集熱器和儲水箱，集熱器的作用是吸收太陽輻射的能量並將其轉化為集熱器的內能。集熱器內設置可供水流通過的管道，集熱器的端部設置有集熱器進水口和集熱器出水口，儲水箱上也設置有儲水箱進水口和儲水箱出水口，儲水箱出水口與集熱器進水口連通，集熱器出水口與儲水箱熱水口連通，集熱器與儲水箱通過管路形成一個閉合的循環通道。
儲水箱內的冷水進入集熱器內，冷水在集熱器內的管道內流動形成水流，水流與集熱器進行熱交換，將集熱器吸收的太陽輻射能量轉化為水流的內能，從而實現對水流的加熱，被加熱的水流回到儲水箱內，儲水箱內的冷水再進入集熱器，通過不斷循環將儲水箱內的冷水加熱到適當溫度。儲水箱還設有熱水出口和冷水入口，需要使用熱水時，打開儲水箱的熱水出口，儲水箱內的熱水即可流出，儲水箱內需要補充冷水時，將冷水從儲水箱的冷水入口注入儲水箱內即可。
該太陽能熱水器雖然實現了集熱器與儲水箱的分離，在一定程度上解決了高層居民樓無法安裝的問題，但是其在運行過程中，熱量流失較嚴重，傳熱的效率較低，而且集熱器仍然會被凍裂。
技術實現要素：
本實用新型是針對上述的問題而提出的，本實用新型的目的在於提供一種太陽能油加熱熱水器，該分體式太陽能熱水器可以將集熱部件和蓄水部件分離，解決高層居民樓無法安裝的問題，同時，提高該太陽能熱水器的熱效應，防止在冷凍季節熱水器被凍裂。
本實用新型的具體技術方案如下：
一種太陽能油加熱熱水器，包括集熱部件、蓄水部件、換熱部件以及管路，所述換熱部件設置在所述蓄水部件中，所述換熱部件的進口通過管路與所述集熱部件的出口相連通，所述換熱部件的出口通過管路與所述集熱部件的進口相連通；
所述換熱部件與所述集熱部件之間形成循環迴路，所述循環迴路中充有導熱介質，所述循環迴路上設有推動導熱介質在循環迴路中流動的循環電泵；
還包括控制系統，所述控制系統通過導線連接著循環電泵，控制系統控制著循環電泵的運行和停止。
據此，控制系統控制循環電泵的運行和停止，循環電泵輸送導熱介質在循環迴路中循環流動，在集熱部件中被太陽能加熱的高溫導熱介質在循環電泵的作用下從集熱部件的出口輸送出，從換熱部件的進口進入，換熱部件與蓄水部件中的水進行熱交換，使得蓄水部件中水的溫度升高，之後，溫度較低的導熱介質從換熱部件的出口流出，從集熱部件的進口進入到集熱部件中加熱，形成了從集熱到換熱的循環迴路。由於導熱介質在循環迴路中依靠循環電泵被動循環，則蓄水部件的位置可以不受集熱部件位置的限制，故而蓄水部件可以放置在防凍的地方，而且其熱量損失少，熱效率高，在冬季使用也不會發生凍裂。
作為上述方案的優選，所述導熱介質為凝固點較低的液體，且具有防凍、防腐、防垢及高沸點等特點，優先選用導熱油。據此，導熱油的凝固點一般在-20℃左右，故該導熱介質避免了在冷凍季節發生凍裂的情況，而且導熱油的吸熱效率高，導熱油在集熱部件中受到太陽照射時，油溫要比水溫高15%以上，再與蓄水部件進行換熱後，蓄水部件中水的溫度相應也比較高。
作為上述方案的優選，所述集熱部件包括主支架、設置在主支架上的儲油槽、以及若干真空加熱管，所述真空加熱管的一端連接在所述儲油槽上，所述真空加熱管與所述儲油槽相通，所述集熱部件的出口和進口設置在所述儲油槽上。
所述導熱介質在所述集熱部件受到太陽光照射的導熱介質進行集熱，導熱介質受熱後向上移動，溫度較低的導熱介質向下流動，在集熱部件中形成熱虹吸現象，但是僅僅靠導熱介質的內部循環，集熱部件的集熱效率並不高。
作為上述方案的優選，所述集熱部件包括主支架、設置在所述主支架上的高溫儲油槽、設置在所述主支架上的低溫回油槽以及連通高溫儲油槽和低溫回油槽的若干真空加熱管；所述集熱部件中導熱介質的出口設於高溫儲油槽上，所述集熱部件中導熱介質的進口設於低溫回油槽上。
據此，所述主支架起到支撐和安裝的作用，主支架能被安裝在陽臺的外表面，為了導熱介質能更好的進行熱循環，分別設置高溫儲油槽和低溫回油槽，使得高溫儲油槽與低溫回油槽之間不僅有內部的熱虹吸，而且還有整個集熱和換熱循環過程，使得集熱以及換熱的效率更快，集熱效果更好。
作為上述方案的優選，所述蓄水部件包括獨立放置的蓄水箱以及控制蓄水箱水位的進排水系統；所述蓄水箱具有上位進水口以及下位排水口，所述進排水系統包括設置在所述蓄水箱內的水位測量元件、通過管路連通所述上位進水口的電子進水閥、通過管路連通所述下位排水口的排水閥以及控制所述電子進水閥開啟和關閉的水位控制器；所述水位控制器通過導線分別連接水位測量元件和電子進水閥。
據此，所述水位測量元件對蓄水箱裡的水位進行測量，測量後將數據信號傳送到水位控制器顯示，當水位較低時，可以通過水位控制器的上水按鈕來控制電子進水閥的開啟，現在蓄水器的自動上水。方便控制蓄水器的水位，進一步調節蓄水器的溫度，又方便了人們的使用。
作為上述方案的優選，所述蓄水箱外部還設有隔絕熱量流失的保溫層。據此，保溫層隔絕了蓄水箱熱量的流失，提高了換熱效率，方便了人們的使用。
作為上述方案的優選，所述換熱部件包括均勻布置在蓄水箱內底部呈蛇形環繞的導熱管以及套設在所述導熱管上的若干螺旋散熱片。
據此，通過該換熱器上的螺旋散熱片能擴大換熱的接觸面，蛇形環繞的導熱管能使得蓄水箱底部受熱均勻，進一步提高換熱的效率，該換熱部件設置在蓄水箱的底部，由於水升溫後，溫度較高的水會向上流動，溫度較低的水會向下流動，從而形成循環，進一步提高了換熱的效率。
作為上述方案的優選，所述控制系統包括溫度控制器、設置在高溫儲油槽和蓄水箱中的測溫元件以及用於控制循環電泵運行和停止的溫控開關；所述溫度控制器通過導線分別連接所述測溫元件和溫控開關。
據此，測溫元件對高溫出油槽和蓄水箱中進行測溫，並將測溫的數據傳送到溫度控制器，溫度控制器對其數據進行對比、分析以及處理後，溫度控制器來控制溫控開關的接通和斷開。
作為上述方案的優選，所述控制系統還包括用於控制循環電泵運行和停止的時控開關。所述時控開關在沒有太陽照射的時間段電源是關閉的，放置夜晚導熱油在循環，導致水桶熱量流失。
作為上述方案的優選，所述溫控開關與所述時控開關通過導線進行串聯。據此，當高溫儲油槽以及蓄水箱的水溫達到設定值、且時鐘正好滿足設定的值時，循環電泵才會工作。
作為上述方案的優選，所述水位控制器、所述溫度控制器以及時控開關可以整合成一個整體的控制器。
作為上述方案的優選，還包括輔助加熱系統，所述輔助加熱系統包括設置在所述蓄水箱內的輔助電加熱元件以及通過導線與所述輔助電加熱元件連接的輔助加熱開關。
作為上述方案的優選，所述集熱部件還包括設置在真空加熱管陰影內側的反光板，所述反光板將太陽光反射到真空加熱管的陰影部分。加快了集熱的時間，提高了集熱的效率。
本實用新型具有以下有益效果：
1、本實用新型中採用導熱介質在集熱部件與換熱部件之間的循環迴路中被動循環，使得集熱部件與蓄水部件之間的位置布置不受限制，可以任意放置熱水器裝置；
2、本實用新型中採用導熱介質來實現集熱和換熱的循環過程，集熱部件、蓄水部件以及管路外均設有保溫層，減少了熱量的流失，提高了傳熱效率；
3、本實用新型中設有了控制系統，通過溫度、時間以及水位來進一步對熱水器的自動控制，便於人為的操作，提高了設備的精度，滿足人們生活的需求。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例1的整體結構示意圖；
圖3為蓄水箱的結構示意圖；
圖4為換熱部件的結構示意圖；
圖5為輔助加熱系統的結構示意圖；
圖6為本實用新型實施例2的結構示意圖；
圖7為本實用新型實施例2的整體結構示意圖；
圖8為本實用新型實施例3的結構示意圖；
圖9為本實用新型實施例3的整體結構示意圖；
圖中， 1-集熱部件、11-主支架、12-高溫儲油槽、13-低溫回油槽、14-真空加熱管、15-反光板、2-蓄水部件、21-蓄水箱、211-上位進水口、212-下位出水口、22-水位進排水系統、221-水位測量元件，222-電子進水閥、223-排水閥、3-換熱部件、31-導熱管、32-螺旋散熱片、4-循環電泵、5-控制系統、51-測溫元件、52-溫控開關、53-時空開關、54-整體控制器、6-輔助加熱系統、61-輔助加熱元件、62-輔助加熱開關。
具體實施方式
下面將對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
下面結合附圖以實施例對本實用新型進行詳細說明。
實施例1：參考圖1，一種太陽能油加熱熱水器，包括集熱部件1、蓄水部件2、換熱部件3以及管路，換熱部件3設置在蓄水部件2中，換熱部件3的進口通過管路與集熱部件1的出口相連通，換熱部件3的出口通過管路與集熱部件1的進口相連通；
換熱部件3與集熱部件1之間形成循環迴路，循環迴路中充有導熱介質，循環迴路上設有推動導熱介質在循環迴路中流動的循環電泵4；
還包括控制系統5，控制系統5通過導線連接著循環電泵4，控制系統5控制著循環電泵4的運行和停止。
導熱介質為凝固點較低的液體，且具有防凍、防腐、防垢及高沸點等特點，優先選用導熱油。
參考圖2，集熱部件1包括主支架11、設置在主支架上的高溫儲油槽12、以及若干真空加熱管13，真空加熱管13的一端連接在高溫儲油槽12上，真空加熱管13與高溫儲油槽12相通，集熱部件1的出口和進口設置在儲油槽12上。
主支架11可以選擇壁掛式支架或斜支撐式支架。
集熱部件1還包括設置在真空加熱管陰影內側的反光板15，反光板15將太陽光反射到真空加熱管的陰影部分。
參考圖2至圖3，蓄水部件2包括獨立放置的蓄水箱21以及控制蓄水箱21水位的進排水系統22。
蓄水箱21具有上位進水口211以及下位排水口212，蓄水箱21外部還設有隔絕熱量流失的保溫層。
進排水系統22包括設置在蓄水箱21內的水位測量元件221、通過管路連通上位進水口211的電子進水閥222、通過管路連通下位排水口212的排水閥223以及控制電子進水閥開啟和關閉的水位控制器；水位控制器通過導線分別連接水位測量元件221和電子進水閥222。
參考圖4，換熱部件3包括均勻布置在蓄水箱21內底部的呈蛇形環繞的導熱管31以及套設在導熱管上的若干螺旋散熱片32。
參考圖2，控制系統5包括溫度控制器、設置在高溫儲油槽12和蓄水箱21中的測溫元件51以及用於控制循環電泵運行和停止的溫控開關52；溫度控制器通過導線分別連接測溫元件51和溫控開關52。
控制系統5還包括用於控制循環電泵運行和停止的時控開關53。
溫控開關52與時控開關53通過導線進行串聯。
水位控制器、溫度控制器以及時空開關整合成一個整體控制器54，整體控制器54上包括能顯示時鐘信息、水位信息以及溫度信息的顯示屏、以及分別控制溫度、時鐘以及水位的按鈕。
參考圖5，還包括輔助加熱系統6，輔助加熱系統包括設置在蓄水箱21內的輔助電加熱元件61以及通過導線與輔助電加熱元件61連接的輔助加熱開關62。
實施例2：參考圖6，一種太陽能油加熱熱水器，包括集熱部件1、蓄水部件2、換熱部件3以及管路，換熱部件3設置在蓄水部件2中，換熱部件3的進口通過管路與集熱部件1的出口相連通，換熱部件3的出口通過管路與集熱部件1的進口相連通；
換熱部件3與集熱部件1之間形成循環迴路，循環迴路中充有導熱介質，循環迴路上設有推動導熱介質在循環迴路中流動的循環電泵4；
還包括控制系統5，控制系統5通過導線連接著循環電泵4，控制系統5控制著循環電泵4的運行和停止。
導熱介質為凝固點較低的液體，且具有防凍、防腐、防垢及高沸點等特點，優先選用導熱油。
參考圖7,集熱部件1包括主支架11、設置在主支架上的高溫儲油槽12、設置在主支架上的低溫回油槽13以及用於連通高溫儲油槽12和低溫回油槽13的若干真空加熱管14。
主支架11可以選擇壁掛式支架或斜支撐式支架。
高溫儲油槽12位於低溫回油槽13的上方，高溫儲油槽12上還設有導熱油的加油口，加油口的四周布置若干氣孔。
導熱介質的出口設置在高溫儲油槽12上。
導熱介質的進口設置在低溫回油槽13上。
集熱部件1還包括設置在真空加熱管陰影內側的反光板15，反光板15將太陽光反射到真空加熱管的陰影部分。
參考圖3以及圖7，蓄水部件2包括獨立放置的蓄水箱21以及控制蓄水箱21水位的進排水系統22。
蓄水箱21具有上位進水口211以及下位排水口212，蓄水箱21外部還設有隔絕熱量流失的保溫層。
進排水系統22包括設置在蓄水箱21內的水位測量元件221、通過管路連通上位進水口211的電子進水閥222、通過管路連通下位排水口212的排水閥223以及控制電子進水閥開啟和關閉的水位控制器；水位控制器通過導線分別連接水位測量元件221和電子進水閥222。
參考圖4，換熱部件3包括均勻布置在蓄水箱21內底部的呈蛇形環繞的導熱管31以及套設在導熱管上的若干螺旋散熱片32。
參考圖7，控制系統5包括溫度控制器、設置在高溫儲油槽12和蓄水箱21中的測溫元件51以及用於控制循環電泵運行和停止的溫控開關52；溫度控制器通過導線分別連接測溫元件51和溫控開關52。
控制系統5還包括用於控制循環電泵運行和停止的時控開關53。
溫控開關52與時控開關53通過導線進行串聯。
水位控制器、溫度控制器以及時空開關整合成一個整體控制器54，整體控制器54上包括能顯示時鐘信息、水位信息以及溫度信息的顯示屏、以及分別控制溫度、時鐘以及水位的按鈕。
參考圖5，還包括輔助加熱系統6，輔助加熱系統包括設置在蓄水箱21內的輔助電加熱元件61以及通過導線與輔助電加熱元件61連接的輔助加熱開關62。
實施例3：參考圖8，一種太陽能油加熱熱水器，包括集熱部件1、蓄水部件2、換熱部件3以及管路，換熱部件3設置在蓄水部件2中，換熱部件3的進口通過管路與集熱部件1的出口相連通，換熱部件3的出口通過管路與集熱部件1的進口相連通；
換熱部件3與集熱部件1之間形成循環迴路，循環迴路中充有導熱介質，循環迴路上設有推動導熱介質在循環迴路中流動的循環電泵4；
還包括控制系統5，控制系統5通過導線連接著循環電泵4，控制系統5控制著循環電泵4的運行和停止。
導熱介質為凝固點較低的液體，且具有防凍、防腐、防垢及高沸點等特點，優先選用導熱油。
參考圖9，集熱部件1包括主支架11、設置在主支架上的高溫儲油槽12、設置在主支架上的低溫回油槽13以及用於連通高溫儲油槽12和低溫回油槽13的若干真空加熱管14。
主支架11可以選擇壁掛式支架或斜支撐式支架。
高溫儲油槽12與低溫回油槽13並列設置，高溫儲油槽12設有導熱油的加油口，加油口的四周布置若干氣孔。
導熱介質的出口設置在高溫儲油槽12上。
導熱介質的進口設置在低溫回油槽13上。
真空加熱管14為U形管，一端連接在高溫儲油槽12，其另一端連接在低溫回油槽13。
集熱部件1還包括設置在真空加熱管陰影內側的反光板15，反光板15將太陽光反射到真空加熱管的陰影部分。
參考圖3以及圖9，蓄水部件2包括獨立放置的蓄水箱21以及控制蓄水箱21水位的進排水系統22。
蓄水箱21具有上位進水口211以及下位排水口212，蓄水箱21外部還設有隔絕熱量流失的保溫層。
進排水系統22包括設置在蓄水箱21內的水位測量元件221、通過管路連通上位進水口211的電子進水閥222、通過管路連通下位排水口212的排水閥223以及控制電子進水閥開啟和關閉的水位控制器；水位控制器通過導線分別連接水位測量元件221和電子進水閥222。
參考圖4，換熱部件3包括均勻布置在蓄水箱21內底部的呈蛇形環繞的導熱管31以及套設在導熱管上的若干螺旋散熱片32。
參考圖9，控制系統5包括溫度控制器、設置在高溫儲油槽12和蓄水箱21中的測溫元件51以及用於控制循環電泵運行和停止的溫控開關52；溫度控制器通過導線分別連接測溫元件51和溫控開關52。
控制系統5還包括用於控制循環電泵運行和停止的時控開關53。
溫控開關52與時控開關53通過導線進行串聯。
水位控制器、溫度控制器以及時空開關整合成一個整體控制器54，整體控制器54上包括能顯示時鐘信息、水位信息以及溫度信息的顯示屏、以及分別控制溫度、時鐘以及水位的按鈕。
參考圖5，還包括輔助加熱系統6，輔助加熱系統包括設置在蓄水箱21內的輔助電加熱元件61以及通過導線與輔助電加熱元件61連接的輔助加熱開關62。
實施例4：本實施例與實施例基本相同，唯一的不同之處在於：集熱部件1包括主支架11、設置在主支架上的高溫儲油槽12、以及若干真空加熱管13，真空加熱管13的一端連接在高溫儲油槽12上，其另一端通過管路兩兩相互連通，真空加熱管13與高溫儲油槽12相通，集熱部件1的出口設置在高溫儲油槽12上，集熱部件1的進口設置在真空加熱管13相互連通的管路上。
實施例1中，集熱部件1的進口和出口都設置在高溫儲油槽12上，使得低溫導熱油回到高溫儲油槽12，使得高溫儲油槽12中的導熱油溫度降低，從而降低了導熱效率。而實施例4的方案，低溫導熱油不會影響高溫儲油槽中的溫度，提高了導熱效率，但是比實施例2來說，節省了材料，方便了安裝，節省了成本。
安裝過程中，集熱部件1的主支架11通過螺栓安裝在陽臺的外側牆壁上或直接放置靠在陽臺外側的容置空間處，蓄水箱21放置在屋內。
工作中，水位測量元件221對蓄水箱21中進行測量，將測得的信號信息傳輸到整體控制器54中，當需要上水的時候，按下整體控制器54的上水按鈕，整體控制器54控制電子進水閥222開啟，開始進水，當達到我們設定的水位時，整體控制器54控制電子進水閥222關閉，這樣一來，進水過程完畢。
在使用前，先對整體控制器54進行設置時間以及溫度，假如設定集熱部件1中的高溫儲油槽12的溫度不小於50℃的情況下，整體控制器54控制的溫控開關52會自動接通，設定時間區域為上午9點至17點，當時間處於9點到17點區域的時候，整體控制器54控制的時控開關53會自動導通。
當時間處於9點～17點，高溫儲油槽12中的測溫元件51測得導熱油的溫度不小於50℃時，溫控開關52和時控開關53導通，整體控制器54控制循環電泵4開啟，循環電泵4將高溫儲油槽12中的從高溫儲油槽12的出口輸出，從換熱部件3中的進口進入到蛇形環繞狀的導熱管31，通過套設在導熱管31上的螺旋散熱片32與蓄水箱21中的水進行換熱，水的溫度上升，導熱管31中的導熱油的溫度降低，導熱油從換熱部件3的出口流出，從低溫回油槽13的進口回流到集熱部件1中，形成從集熱到換熱的循環迴路。
上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細的說明，但是本實用新型並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所屬具備的知識範圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。