一種平板集熱盤管換熱式太陽能熱水器的製作方法

2023-07-29 19:52:16

本實用新型涉及太陽能熱水器領域，具體的說是一種平板集熱盤管換熱式太陽能熱水器。

背景技術：

太陽能熱水器利用太陽能對自來水進行加熱，提供生產和生活用熱水，其應用和普及不僅給人們帶來了便利，還減少了常規能源消耗，降低了環境汙染，是人們對清潔能源應用的成功案例。

目前常見的太陽能熱水器為真空集熱管式太陽能熱水器，該熱水器的水箱和多根真空集熱管集成為一體結構，並通過支架安裝在房頂，水箱上開設進、出水口並利用上、下水管路與室內的管路和控制閥連接。該種一體結構的太陽能熱水器在具體使用中存在諸多缺陷：1）由於整機安裝在樓頂，安裝和檢修均十分不便，尤其對於一些尖頂樓房，操作風險更大；另外，當出現水箱漏水時會汙染整個樓頂，造成樓房滲水等不良影響；2）由於上下水管路中均是自來水，尤其是上水管路，冬季容易結冰堵塞甚至凍裂，導致太陽能熱水器在冬季無法使用；3）由於採用集熱管直接加熱自來水的方式，在集熱管和水箱中容易積聚水垢以及滋生細菌，水箱和集熱管均很難清洗，導致水質差，使用不衛生。

基於上述問題，本案申請人旨在研發一種分體式太陽能熱水器，該分體式太陽能熱水器利用太陽能集熱板對導熱介質進行加熱，加熱後的導熱介質再通入換熱箱內，利用循環換熱結構對水箱內的自來水進行加熱。

儘管現有技術中也有依據上述工作原理的分體式太陽能熱水器，但是現有的分體式太陽能熱水器在換熱效率上、能源利用率上以及實用效果上存在諸多不足。針對上述不足，並依據地域差異以及具體功能需求，本案申請人分別開發了多款分體式太陽能熱水器，按照循環換熱結構的不同主要分成兩個大類：夾套式和換熱盤管式。其中，對於每個大類，依據具體使用環境、集熱效率以及客戶具體功能定製需求，又細分為普通型、改進平板型、改進輔助加熱型以及陽臺壁掛型等。本案在集熱平板和換熱結構上均進行改進，提供一種平板集熱盤管換熱式太陽能熱水器。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、使用方便、集熱效果好、換熱效率高的平板集熱盤管換熱式太陽能熱水器。

為解決上述技術問題，本實用新型的平板集熱盤管換熱式太陽能熱水器包括太陽能集熱箱和換熱箱，換熱箱內設置內膽，其結構特點是所述太陽能集熱箱設置至少兩個，集熱箱為長方形的扁平箱體，箱體的其中一面封裝透明玻璃板、另一面封裝鍍鋅鋼板，箱體內安裝集熱平板且集熱平板的集熱面朝向透明玻璃板，集熱平板的另一面敷設多根豎向設置的集熱管，集熱平板的頂部和底部各橫向設置一根集熱總管且集熱總管的兩端分別伸出箱體兩側，各集熱管的兩端分別與兩根集熱總管連通，各集熱箱頂部和底部的集熱總管依次對應串接且在頂部形成集熱箱出液口、底部形成集熱箱進液口，集熱平板與鍍鋅鋼板之間填充保溫材料並形成平板保溫層；內膽的底部連接冷水進水管、頂部連接熱水出水管，內膽的其中一側壁安裝換熱盤管，換熱盤管的頂端引出介質進液管、底端引出介質出液管、中部管段沿內膽軸向螺旋排布；介質出液管通過循環出液管與集熱箱進液口連接，介質進液管通過循環進液管與集熱箱出液口連接，循環出液管上安裝有介質循環泵；內膽的底端開口且開口上封裝有封蓋，內膽的頂端開設排氣口，排氣口上安裝排氣閥；封蓋上安裝有伸入內膽中並從換熱盤管中部管段圍成的螺旋空腔中穿過的電加熱管、水溫感應探頭和鎂棒。

採用上述結構，在集熱箱內，底部和頂部分別設置一根集熱總管，底部為總的進液管路，頂部為總的出液管路，各集熱管豎向設置，從而形成多個縱向的單元流道，各單元流道的液體流向與熱量的走向一致，整個集熱管路的集熱效果更好。同時，集熱箱採用多個單元箱依次串接的結構形成，可方便擴展使用，也便於檢修和更換。在換熱箱內，採用螺旋狀的換熱盤管，可有效增大換熱面積，保證換熱效果；內膽底部封裝封蓋，將換熱盤管、電加熱管、水溫感應探頭和鎂棒均安裝在封蓋上，組裝更簡單且拆裝檢修也更方便，鎂棒可對不鏽鋼材質的內膽和管路起到保護作用，避免內膽腐蝕；將電加熱管從換熱盤管的中間穿過，在連續陰天或室外溫度極低時，輔助電加熱不僅可對水進行加熱，還可方便對換熱盤管中的換熱介質進行輔助加熱，從而避免介質循環管路溫度過低；集熱箱一般安裝在樓頂，其位置較高，依靠介質自循環會出現動力不足問題，設置介質循環泵可為介質循環提供動力，保證換熱效果並可方便對溫度進行控制。

所述內膽外部包覆內膽保溫層，內膽保溫層的外部套設外殼，外殼底部的中心位置開設有可容納封蓋的底槽，外殼底部的周圈邊緣間隔安裝多個支撐腳。設置內膽保溫層和外殼，可避免熱量散失，保證換熱效果，換熱箱採用立式結構，利用支撐腳作為支撐，可將換熱箱安裝在任意位置處，不用在牆上打孔或安裝膨脹螺栓，安裝更方便。

所述集熱箱出液口處安裝有介質溫度傳感器；熱水器還包括控制盒，電加熱管的正負極、水溫感應探頭的信號輸出端、介質溫度傳感器的信號輸出端以及介質循環泵的控制端均與控制盒電連接。水溫感應探頭和介質溫度傳感器分別對水溫和介質溫度進行監控，通過控制盒內的控制電路對輔助電加熱功能以及介質循環速度進行靈活調節，並切換電加熱和介質加熱功能，裝置使用更加靈活方便。當介質溫度和水溫相差較大時，可控制增大介質循環泵的速度以快速升高水溫；當介質溫度過低時，可關閉介質循環泵，並開啟輔助電加熱功能，從而保證熱水器不間斷的熱水供應；當介質溫度升高時，關閉電加熱並開啟介質循環泵，使用介質加熱，避免電力浪費。

所述封蓋上垂直固接有螺紋杆，所述鎂棒的底端部開設有與螺紋杆配合的螺紋孔。鎂棒採用螺紋安裝的結構，更方便了其更換。

所述電加熱管的外部包覆搪瓷層。電加熱管的表面容易結垢和腐蝕，設置搪瓷層可提高電加熱管的抗腐蝕性且不易結垢，從而大幅增加電加熱管的使用壽命。

所述介質循環泵的出口處連接有注液管和膨脹管，注液管的端部安裝注液閥，膨脹管的端部連接有膨脹罐，膨脹管上安裝有壓力表。注液管用於向介質循環系統中補充換熱介質，膨脹罐用於平衡介質循環系統的壓力，保證介質循環系統的穩定性。

綜上所述，本實用新型具有結構簡單、使用方便、集熱效果好和換熱效率高的優點。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明：

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為圖1中A-A向的剖視放大結構示意圖；

圖3為本實用新型中集熱管路的排布結構示意圖；

圖4為本實用新型中換熱箱的結構示意圖；

圖5為本實用新型中封蓋的結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖，本實用新型的平板集熱盤管換熱式太陽能熱水器包括太陽能集熱箱和換熱箱1，換熱箱內設置內膽11，太陽能集熱箱設置至少兩個，集熱箱2為長方形的扁平箱體，箱體的其中一面封裝透明玻璃板3、另一面封裝鍍鋅鋼板4，箱體內安裝集熱平板5且集熱平板5的集熱面朝向透明玻璃板3，集熱平板5的另一面敷設多根豎向設置的集熱管6，集熱平板5的頂部和底部各橫向設置一根集熱總管7且集熱總管7的兩端分別伸出箱體兩側，各集熱管6的兩端分別與兩根集熱總管7連通，各集熱箱2頂部和底部的集熱總管7依次對應串接且在頂部形成集熱箱出液口8、底部形成集熱箱進液口9，集熱平板5與鍍鋅鋼板4之間填充保溫材料並形成平板保溫層10。內膽11的底部連接冷水進水管32、頂部連接熱水出水管33，內膽11的其中一側壁安裝換熱盤管12，換熱盤管12的頂端引出介質進液管13、底端引出介質出液管14、中部管段沿內膽11軸向螺旋排布。介質出液管14通過循環出液管15與集熱箱進液口9連接，介質進液管13通過循環進液管16與集熱箱出液口8連接，循環出液管15上安裝有介質循環泵17。內膽11的底端開口且開口上封裝有封蓋18，內膽11的頂端開設排氣口，排氣口上安裝排氣閥19。封蓋18上安裝有伸入內膽11中並從換熱盤管12中部管段圍成的螺旋空腔中穿過的電加熱管20、水溫感應探頭21和鎂棒22。

上述結構中，在集熱箱2內，底部和頂部分別設置一根集熱總管7，底部為總的進液管路，頂部為總的出液管路，各集熱管6豎向設置，從而形成多個縱向的單元流道，各單元流道的液體流向與熱量的走向一致，整個集熱管路的集熱效果更好。集熱箱2採用多個單元箱依次串接的結構形成，可方便擴展使用，也便於檢修和更換。在換熱箱1內，採用螺旋狀的換熱盤管12，可有效增大換熱面積，保證換熱效果；內膽11底部封裝封蓋18，將電加熱管20、水溫感應探頭21和鎂棒22均安裝在封蓋18上，組裝更簡單且拆裝檢修也更方便，鎂棒22可對不鏽鋼材質的內膽11和管路起到保護作用，避免內膽11腐蝕；將電加熱管20從換熱盤管12的中間穿過，在連續陰天或室外溫度極低時，輔助電加熱不僅可對水進行加熱，還可方便對換熱盤管12中的換熱介質進行輔助加熱，從而避免介質循環管路溫度過低；集熱箱2一般安裝在樓頂，其位置較高，依靠介質自循環會出現動力不足問題，設置介質循環泵17可為介質循環提供動力，保證換熱效果並可方便對溫度進行控制。

參照附圖，內膽11外部包覆內膽保溫層23，內膽保溫層23的外部套設外殼，外殼底部的中心位置開設有可容納封蓋的底槽24，外殼底部的周圈邊緣間隔安裝多個支撐腳25。設置內膽保溫層23和外殼，可避免熱量散失，保證換熱效果，換熱箱1採用立式結構，利用支撐腳25作為支撐，可將換熱箱1安裝在任意位置處，不用在牆上打孔或安裝膨脹螺栓，安裝更方便。

參照附圖，集熱箱出液口8處安裝有介質溫度傳感器26。熱水器還包括控制盒27，電加熱管20的正負極、水溫感應探頭21的信號輸出端、介質溫度傳感器26的信號輸出端以及介質循環泵17的控制端均與控制盒27電連接。水溫感應探頭21和介質溫度傳感器26分別對水溫和介質溫度進行監控，通過控制盒27內的控制電路對輔助電加熱功能以及介質循環速度進行靈活調節，並切換電加熱和介質加熱功能，裝置使用更加靈活方便。當介質溫度和水溫相差較大時，可控制增大介質循環泵的速度以快速升高水溫；當介質溫度過低時，可關閉介質循環泵，並開啟輔助電加熱功能，從而保證熱水器不間斷的熱水供應；當介質溫度升高時，關閉電加熱並開啟介質循環泵，使用介質加熱，避免電力浪費。

參照附圖，對於鎂棒22的安裝結構，在封蓋18上垂直固接有螺紋杆28，所述鎂棒22的底端部開設有與螺紋杆配合的螺紋孔。鎂棒22採用螺紋安裝的結構，更方便了其更換。

參照附圖，電加熱管20的外部包覆搪瓷層34。電加熱管20的表面容易結垢和腐蝕，設置搪瓷層34可提高電加熱管的抗腐蝕性且不易結垢，從而大幅增加電加熱管的使用壽命。

參照附圖，介質循環泵17的出口處連接有注液管和膨脹管，注液管的端部安裝注液閥29，膨脹管的端部連接有膨脹罐30，膨脹管上安裝有壓力表31。注液管用於向介質循環系統中補充換熱介質，膨脹罐30用於平衡介質循環系統的壓力，保證介質循環系統的穩定性。

綜上所述，本實用新型不限於上述具體實施方式。本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的前提下，可做若干的更改和修飾。本實用新型的保護範圍應以本實用新型的權利要求為準。