採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置的製作方法
2023-11-10 12:12:37
專利名稱：採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能應用技術領域，特別涉及太陽能熱水器結構設計
背景技術：
太陽能集熱器是太陽能熱水器的主要部件。它主要是以水為載體將太陽能轉換成熱 能，從而實現太陽能熱水器的應用。
第一代太陽能集熱器是平板的，它是將集熱與儲水分開，儲水罐是保溫的。通過集熱 板將熱水傳送到儲水罐。但是這種裝置有幾個難題A、晚上不能保溫，儲水罐中的熱水 溫度受到影響；B、冬天結冰、容器爆裂；C、熱效率低。
現在也有在平板集熱器上進行改進的產品，如平板裡面不是直接用水來吸收熱量，而 是通過在裡面再布銅管，將水放在銅管中，達到集熱的目的。這個設施解決了容器爆裂問 題，但是其他問題沒有解決。同時它帶來了造價大幅度上漲。其價格超過現在的太陽能集 熱管產品。
第二代太陽能集熱器是集熱管。其主要特點是在於將兩個玻璃管之間形成真空，同時 在內管的外壁塗上漸變鋁氮鋁膜。
這種集熱器解決了保溫、防凍問題，同時由於漸變鋁氮鋁膜使用增加熱效率，減少了 熱輻射。但是這個產品又帶來了新的問題，就是在熱水與冷水匯集時玻璃管會爆炸。
採用上述集熱管的太陽能熱水器結構，如圖1所示，包括真空集熱玻璃管陣列101、 儲水桶102，以及將集熱管、陣列和儲水桶固定連接在一起的支撐結構，其中，圓柱形儲 水桶安裝在支撐結構的豎直支架的頂部103，位於真空集熱管上方，集熱管陣列的背板1011 下端與在支撐結構的底座104相連，上端與支撐結構的豎直支架的頂部103相連，真空集 熱管的下端封閉，上端開口，上端開口直接插入到儲水桶的若干個插孔中並用密封圈密封， 儲水桶上開園插孔的個數與採用真空集熱玻璃管列陣的管子個數相同；這是由於集熱管的 下端封閉，是上端單向開口，所以儲水桶必須高於集熱管，這樣才能產生對流，使集熱管 中的熱水對流到儲水桶中。如果儲水桶低於集熱管的上口，則集熱管的上端無法與儲水桶 連接，對流就無法發生，如果通過介質傳熱方式將集熱管中的熱量傳到儲水桶，將各個集 熱管中的介質並聯起來再連接到儲水桶中不僅困難，而且效果極慢而影響太陽能的吸收。 該裝置且重心高，存在安全隱患；造價高；支架需要經常維護；影響市容環境。
發明內容
本發明的目的是為克服已有太陽能熱水器存在的不足之處，設計出一種新型的釆用真
空平板集熱的太陽能熱水器裝置，該集熱器具有熱效率高、防凍性能好、不破裂、造價低 的特點，且採用該集熱器的太陽能熱水器不但可以實現冷熱水環路對流，轉換效率高，而 且整體裝置重心低，安全；不需要經常維護；較小影響市容環境。
本發明提出的一種採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲水容器， 以及固定集熱器和儲水容器的支撐結構；其特徵在於，該集熱器為真空平板集熱器，該真 空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管接口和下進水管接口，該集熱器和儲水容器均 固定在支撐結構的底座上，該儲水容器位於該真空平板集熱器的上下進出管接口之間，所 述的儲水容器的上進水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲水容器 的下出水管接口與該真空平板集熱器的下進水管接口相連，使儲水容器與真空平板集熱器 中的水實現冷熱水對流。
本發明提出的另一種採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲水容器， 以及固定集熱器和儲水容器的支撐結構；其特徵在於，該集熱器放置在室外，儲水容器放 置在室內，該集熱器為真空平板集熱器，該真空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管 接口和下進水管接口 ，該支撐結構包括固定該真空平板集熱器的室外支撐架和固定該儲水 容器的室內支撐架，所述的安裝在室內的儲水容器的上進水管接口通過管道與安裝在室外 的真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲水容器的下出水管接口通過管道與該真 空平板集熱器的下進水管接口相連，使儲水容器與真空平板集熱器中的水實現冷熱水對 流。
本發明的特點及效果-
本發明採用的集熱器具有熱效率高、散熱低、不結冰，防凍性能、不破裂、優點；採 ft該集熱器的熱水器，由於真空平板集熱裝置的進水口在下面，出水口在上面，只要在進 出水口之間放置儲水容器，這樣熱水就進入儲水容器。可以實現冷熱水環路對流，轉換效 率高，而且整體裝置重心低，安全；減少支架結構從而減低造價，不需要經常維護；不限 於放在屋頂，可以掛在建築物陽面的外牆壁上；還可實現集熱器與儲水器分離，儲水器放 置在室內，僅把集熱器放在室外，不限於放在屋頂，可以掛在建築物陽面的外牆壁上，較 小影響市容環境等優點。
圖1為已有採用真空集熱玻璃管的熱水器裝置結構示意圖。
圖2為本發明的將集熱器與儲水器結合成一體的實施例1結構示意圖。
圖3為本實施例1的真空平板太陽能集熱器的結構示意圖。
圖4為圖3中的柵板結構示意圖。
圖5為本發明的將集熱器與儲水器分離的實施例2結構示意圖。 圖6為本實施例2的真空平板太陽能集熱器的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明設計的採用真空平板集熱器的熱水器裝置結合附圖及實施例詳細說明如下 實施例l:為組合式太陽能熱水器裝置
本實施例的總體結構如圖2所示，包括真空平板集熱器201、儲水桶202，以及將該
集熱器和儲水桶固定連接在一起的管道和支撐結構，該真空平板集熱器的上、下端分別開 有上出水管接口和下進水管接口 (圖中未示出)，該集熱器和儲水桶均固定在支撐結構的
底座203上，該儲水桶位於該真空平板集熱器的上下進出管接口之間，所述的儲水桶的上 進水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲水桶的下出水管接口與該 真空平板集熱器的下進水管接口相連，使儲水桶與真空平板集熱器中的水實現冷熱水對 流，冷水從儲水容器的下出水口經過真空平板集熱器的下進水口進入真空平板集熱器，在 真空平板集熱器中經過太陽光的照射吸收熱量變熱向上流動，再經過真空平板集熱器的上 出水口、儲水容器的上進水口進入儲水容器，如此不斷對流循環，儲水容器中的水溫越來 越高，從而達到集熱儲熱的效果。
本實施例的真空平板集熱器為一種單個集熱器的結構，如圖3、 4所示，由兩個套在 一起的扁平內箱體1和外箱體2構成，該兩箱體之間用柵筋片3形成的方格網絡連接，該 柵筋片3上設有圓通孔31，使兩個箱體之間的空隙是貫通，如圖4所示，在外箱體的上端 設置一個可以抽真空的閥門21，通過抽真空閥門，將兩個箱體之間的空氣抽出，形成真空 層；在該箱體的上、下端面還分別設有直通內箱體的出水管接口 11和進水管接口 12;該 外箱體的前面板為有機玻璃透明板材，兩側面板、上下端面板及後面板均為有不透明的塑 料板，該內箱體各面板均由不鏽鋼板製成，該內箱體與外箱體前面板對應的面板的外表面 塗有漸變鋁氮鋁膜(漸變鋁氮鋁膜及其製備工藝均為本領域的常規技術)。
本實施例集熱器(外箱體)的尺寸是長約2000毫米，高約2000毫米，厚約200毫米， 壁厚根據所用材質而定。
內箱體的尺寸是長約1900毫米，約高1900毫米，厚約100毫米。
本實施例的內外箱體之間的空隙為50毫米，柵筋片為橫豎相交的帶有圓通孔的不鏽鋼 條，厚度為2毫米。其上的圓孔直徑為10毫米。
上述集熱器的具體尺寸只用於舉例說明，根據實際用水量的大小，可以增加或減少箱 體尺寸，如果箱體尺寸加大或縮小，其柵筋片的尺寸也相應改變。還可根據實際應用的用 水量採用多個集熱器組合成的集熱器陣列。
實施例2:為分離式太陽能熱水器裝置
本實施例的總體結構如圖5所示包括真空平板集熱器201、儲水桶202，以及將該集熱 器和儲水桶連接在一起的管道和分別固定的支撐結構，該真空平板集熱器的上、下端分別 開有上出水管接口和下進水管接口，該支撐結構包括固定該真空平板集熱器的室外支撐架 205，和固定該儲水容器的室內支撐架(圖中未示出)，真空平板集熱器通過室外支撐架205 傾,斜立於建築物的向陽的外牆表面上，較小影響市容環境。安裝在室內的儲水桶的上進水
管接口通過穿過牆體的管道與安裝在室外的真空平板集熱器的上出水管接口相連，儲水桶 的下出水管接口通過管道與該真空平板集熱器的下進水管接口相連，放置在室內的儲水容 器的高度僅限於其下出水口高於集熱板的下進水口，高多少沒有上限，根據安裝現場靈活 而定，使儲水容器與真空平板集熱器中的水實現冷熱水對流，冷水從儲水容器的下出水口 經過真空平板集熱器的下進水口進入真空平板集熱器，在真空平板集熱器中經過太陽光的 照射吸收熱量變熱向上流動，再經過真空平板集熱器的上出水口、儲水容器的上進水口進 入儲水容器，如此不斷對流循環，儲水容器中的水溫越來越高，從而達到集熱儲熱的效果。 本實施例的真空平板太陽能集熱器為一種4個箱體的組合的集熱器陣列結構，如圖6 所示，
本實施例的每個箱體的結構與實施例1相同，只是將上排的兩個箱體10的下端進水 管接口與下排的兩個箱體20的上端出水管接口相連通，將上排的兩個箱體10的上端出水 管接口相連構成一個總出水管接口 30;下排的兩個箱體20的下端進水管接口相連構成一 個總進水管接口 40;構成集熱器平板陣列。
本實施例的每個集熱器的外箱體的尺寸是長約1200毫米，高約1000毫米，'厚約100 亳米。
內箱體的尺寸是長約1180毫米，約高980毫米，厚約80毫米。 本實施例的內外箱體之間的空隙約為IO毫米，柵筋片為橫條的帶有圓通孔的塑料條，
厚度約為0.5毫米。其上的圓孔直徑約為5毫米。
上述集熱器具體尺寸及個數隻用於舉例說明，根據實際用水量的大小，可以增加或減
少集熱器的個數和箱體尺寸，如果箱體尺寸加大或縮小，其柵筋片的尺寸也相應改變。
權利要求
1、一種採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲水容器，以及固定集熱器和儲水容器的支撐結構；其特徵在於，該集熱器為真空平板集熱器，該真空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管接口和下進水管接口，該集熱器和儲水容器均固定在支撐結構的底座上，該儲水容器位於該真空平板集熱器的上下進出管接口之間，所述的儲水容器的上進水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲水容器的下出水管接口與該真空平板集熱器的下進水管接口相連，使儲水容器與真空平板集熱器中的水實現冷熱水對流。
2、 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，該該集熱器由兩個套在一起的扁平內、外 箱體構成，該集熱器的內、外箱體之間用柵筋片網絡連接，該柵筋片上設有通孔，使兩個 箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設置一個抽真空的閥門，通過該抽真空閥門，將 兩個箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、下端面還分別設有直通內箱體 的出水管接口和進水管接口；該外箱體的前面板為透明板材，對應內箱體的面板的外表面 塗有漸變鋁氮鋁膜。
3、 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，該集熱器由多個由兩個套在一起的扁平 內、外箱體構成的平板集熱器陣列，該每個集熱器的內、外箱體之間用柵筋片網絡連接， 該柵筋片上設有通孔，使兩個箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設置一個抽真空的 閥門，通過該抽真空閥門，將兩個箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、 下端面還分別設有直通內箱體的出水管接口和進水管接口；該外箱體的前面板為透明板 材，對應內箱體的面板的外表面塗有漸變鋁氮鋁膜；該平板集熱器陣列的同一行的每個平 板集熱器的下端進水管接口與下一行的同列平板集熱器的上端出水管接口相連通，最上行 的每個平板集熱器的上端出水管接口相互連通構成總的出水管接口，最下行的每個平板集 熱器的下端進水管接口相互連通構成總的進水管接口 。
4、 如權利要求l、 2或3所述的裝置，其特徵在於，所述外箱體的前面板採用透光的 玻璃或有機玻璃板，其它面板採用不透明的不鏽鋼或塑料板；所述內箱體採用不鏽鋼或塑 料板。
5、 一種採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲水容器，以及固定 集熱器和儲水容器的支撐結構；其特徵在於，該集熱器放置在室外，儲水容器放置在室內， 該集熱器為真空平板集熱器，該真空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管接口和下進 水管接口，該支撐結構包括固定該真空平板集熱器的室外支撐架和固定該儲水容器的室內 支撐架，所述的安裝在室內的儲水容器的上進水管接口通過管道與安裝在室外的真空平板 集熱器的上出水管接口相連，所述的儲水容器的下出水管接口通過管道與該真空平板集熱 器的下進水管接口相連，使儲水容器與真空平板集熱器中的水實現冷熱水對流。
6、 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，該該集熱器由兩個套在一起的扁平內、外 箱體構成，該集熱器的內、外箱體之間用柵筋片網絡連接，該柵筋片上設有通孔，使兩個 箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設置一個抽真空的閥門，通過該抽真空閥門，將 兩個箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、下端面還分別設有直通內箱體 的出水管接口和進水管接口；該外箱體的前面板為透明板材，對應內箱體的面板的外表面 塗有漸變鋁氮鋁膜。
7、 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，該集熱器由多個由兩個套在一起的扁平 內、外箱體構成的平板集熱器陣列，該每個集熱器的內、外箱體之間用柵筋片網絡連接， 該柵筋片上設有通孔，使兩個箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設置一個抽真空的 閥門，通過該抽真空閥門，將兩個箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、 下端面還分別設有直通內箱體的出水管接口和進水管接口；該外箱體的前面板為透明板 材，對應內箱體的面板的外表面塗有漸變鋁氮鋁膜；該平板集熱器陣列的同一行的每個平 板集熱器的下端進水管接口與下一行的同列平板集熱器的上端出水管接口相連通，最上行的每個平板集熱器的上端出水管接口相互連通構成總的出水管接口，最下行的每個平板集 熱器的下端進水管接口相互連通構成總的進水管接口 。
8、 如權利要求5、 6或7所述的裝置，其特徵在於，所述外箱體的前面板採用透光的 玻璃或有機玻璃。
9、 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，放置在室內的儲水容器的出水口位置高 於集熱板的下進水口位置。
全文摘要
本發明涉及採用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，屬於太陽能應用技術領域，包括集熱器、儲水容器，以及固定集熱器和儲水容器的支撐結構；其特點為集熱器為真空平板集熱器，所述的儲水容器的上進水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲水容器的下出水管接口與該真空平板集熱器的下進水管接口相連，使儲水容器與真空平板集熱器中的水實現冷熱水對流。還可將集熱器放置在室外，儲水容器放置在室內。該集熱器具有熱效率高、防凍性能好、不破裂、造價低的特點，且採用該集熱器的太陽能熱水器不但可以實現冷熱水環路對流，轉換效率高，而且整體裝置重心低，安全；不需要經常維護；較小影響市容環境。
文檔編號F24J2/05GK101187505SQ20071030384
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者夏靖友 申請人:北京清大匯友科技有限責任公司