雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器的製作方法
2023-05-22 11:53:16
專利名稱：雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用太陽能作為熱源的熱水加熱器，更具體地說，涉及一種雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器，其應用到太陽能聚集器安裝在戶外而熱儲存箱安裝在戶內的分離系統。
背景技術：
太陽能是一種清潔的能源，它是礦物燃料等有限的自然資源的替代品。太陽能是各種替代能源的焦點，因為它可以以最簡單的方式獲得並顯現出很高的效率。
太陽能熱水加熱器包括用於聚集太陽能以加熱加熱介質的熱聚集器、用於通過加熱介質和水之間的熱交換加熱水的熱交換器，以及用於儲存熱水的熱儲存箱。根據熱儲存箱的安裝位置，可以將熱交換器分為整體式熱交換器和分離式熱交換器，此外，根據加熱介質和水的循環方式，還可以將熱交換器分為自然循環式和強制循環式。但是，自然循環式熱交換器的熱交換效率很低，並且需要將熱儲存箱安裝在熱聚集器之上，所以熱儲存箱應當保溫以不被凍裂。因此，這需要大量的保養成本。
傳統強制循環且分離式太陽能熱交換系統包括安裝在戶外的熱聚集器9、用於儲存熱水的熱儲存箱1、用於通過加熱介質和水之間的熱交換加熱水的熱交換器12、用於連接熱儲存箱1和熱交換器12的副管16、用於連接熱聚集器9和熱交換器12的主管17、用於使冷水或熱水循環的副泵10、用於使加熱介質循環的主泵8、用於分離主管17內加熱介質中的空氣的空氣分離器15、用於接收蒸發的加熱介質的蒸發箱13、用於儲存加熱介質的加熱介質儲存箱14，以及用於自動噴射加熱介質的加熱介質自動噴射泵11，如圖1所示。
如圖2所示，整體式熱交換系統構造成熱交換器18安裝在熱儲存箱1中。此外，其工作原理如下根據加熱前後加熱介質的密度差異，加熱介質自然循環以交換熱儲存箱1中熱交換器18內的熱，以加熱熱水。
傳統強制循環式太陽能系統構造成通過分離的溫差控制器感測系統中熱點和冷點之間的溫差，以使加熱介質和熱水自動循環，由此通過熱交換器12中加熱介質和水的熱交換來加熱水。
但是，傳統強制循環式太陽能系統安裝成本很高且需要大量的空間，因為熱交換器12、蒸發箱13、空氣分離器15和副泵10分別安裝在熱儲存箱1之外。因此，該系統不能用於熱儲存箱1應當安裝在陽臺上的情況。
發明內容
本發明旨在解決現有技術中這樣的問題，因此本發明的一個目的是提供一種雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器，其中，熱交換器構造成熱儲存箱的外圓周具有雙套結構；傳統分離安裝的構件整體安裝在熱儲存箱中，以同時起蒸發箱和空氣分離器的作用；螺旋形導流器形成於雙箱內，位於加熱介質的進入孔和流出孔之間，以便加熱介質可以均勻接觸整個傳熱面，從而通過循環泵的強制循環力來彌補雙箱中加熱介質停留時間短的不足(因為加熱介質的停留時間短，所以熱交換性能降低了)。
為了達到上述目的，本發明提供了一種雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器，包括安裝在戶外以聚集太陽能的熱聚集器；用於熱交換的熱交換器，其通過導管連接到熱聚集器；用於儲存由熱交換器交換的熱的熱儲存箱；以及用於通過導管使加熱介質強制循環的循環泵，其中，熱交換器和熱儲存箱具有整體結構，並且此整體結構包括內箱，其安裝在內部並用作熱水儲存箱；外箱，其圍繞內箱安裝，與內箱之間間隔預定距離，並起熱交換器的作用；螺旋形導流器，其沿內箱的外圓周形成，作為內箱和外箱之間的空間中的一個連續的螺旋形結構，使得引入到外箱中的加熱介質伴隨著熱交換成螺旋形地流動；加熱介質進入孔，其形成於外箱靠近上端處，使得通過熱聚集器循環的加熱介質被引入流過此處，並在其一端處具有薄膜，用於阻斷某個方向流體的流動；加熱介質流出孔，其形成於外箱靠近下端處，用於排出經過熱交換的加熱介質；液面閥，其安裝在外箱頂部的預定位置，在螺旋形導流器的最高位置之上，以檢查加熱介質的液面並將空氣排出；以及加熱介質蒸發空間，其作為密封的空間位於液面閥之上。
在下面的具體實施方式
中，將參照附圖更完整地說明本發明的上述目的、其它目的、特點以及優點。所附圖形包括圖1的示意圖顯示了傳統強制循環且分離式太陽能熱交換系統；圖2的示意圖顯示了傳統自然循環且整體式太陽能熱交換系統；圖3的示意圖顯示了根據本發明的雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器；圖4的示意圖顯示了根據本發明的雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器，其中熱儲存箱和熱交換器構造成一個整體；圖5的透視圖顯示了圖4中的雙箱結構的內部構造。
具體實施例方式
下面將參照
本發明的優選實施例。
圖3至圖5顯示了根據本發明的雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器。圖3顯示了系統的整體構造。圖4顯示了雙箱結構，其中熱儲存箱和熱交換器構造成一個整體。圖5顯示了圖4中的雙箱結構的內部構造。
參照圖3至圖5，根據本發明的雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器包括安裝在戶外以聚集太陽能的熱聚集器9；用於熱交換的熱交換器，其通過導管16和17連接到熱聚集器9；用於儲存由熱交換器交換的熱的熱儲存箱；以及用於通過導管16和17使加熱介質強制循環的循環泵8。
熱交換器和熱儲存箱具有整體結構，並且此整體結構包括內箱1，其安裝在內部並用作熱水儲存箱；外箱2，其圍繞內箱1安裝，與內箱1之間間隔預定距離，並起熱交換器的作用；螺旋形導流器4，其沿內箱1的外圓周形成，作為內箱1和外箱2之間的空間中的一個連續的螺旋形結構，使得引入到外箱2中的加熱介質伴隨著熱交換成螺旋形地流動；加熱介質進入孔5，其形成於外箱2靠近上端處，使得通過熱聚集器9循環的加熱介質被引入流過此處，並在其一端處具有薄膜5a，用於阻斷某個方向流體的流動；加熱介質流出孔6，其形成於外箱2靠近下端處，用於排出經過熱交換的加熱介質；液面閥7，其安裝在外箱2頂部的預定位置，在螺旋形導流器4的最高位置之上，以檢查加熱介質的液面並將空氣排出；以及加熱介質蒸發空間2s，其作為密封的空間位於液面閥7之上。圖4中的參考編號3表示外箱支架。
下面將簡要描述根據本發明的具有上述構造的熱水加熱器中加熱介質的循環路徑。
通過循環泵8從熱聚集器9向下傳遞的熱的加熱介質流過加熱介質進入孔5引入到外箱2的上部。由於安裝在進入孔5端部處的薄膜5a，引入的加熱介質不向上流動但可以向下流動。隨著向下流動的加熱介質沿形成於內箱1和外箱2之間的空間中的螺旋形導流器4移動，加熱介質與內箱1在整個傳熱面上接觸以交換熱。在完成熱傳遞之後，加熱介質通過位於外箱2下端處的加熱介質流出孔6再次返回到熱聚集器9。在上述一系列過程中，由於加熱介質的溫度升高，加熱介質自由蒸發到位於液面閥7之上的蒸發空間2s中。
如上所述，根據本發明的雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器在雙箱中具有螺旋形導流器，位於加熱介質的進入孔和流出孔之間，以便加熱介質與整個傳熱面均勻接觸，從而顯著地提高熱傳遞效率。
此外，因為不必像傳統太陽能熱交換系統一樣在熱儲存箱之外以分離的方式安裝熱交換器和蒸發箱，所以雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器降低了安裝成本且減小了安裝空間。因此，本發明的太陽能熱水加熱器可以容易地安裝在諸如陽臺這樣的狹窄空間中，從而可以有效地用作熱水加熱系統。
權利要求
1.一種雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器，包括安裝在戶外以聚集太陽能的熱聚集器；用於熱交換的熱交換器，其通過導管連接到熱聚集器；用於儲存由熱交換器交換的熱的熱儲存箱；以及用於通過導管使加熱介質強制循環的循環泵；其中，熱交換器和熱儲存箱具有整體結構；其中，此整體結構包括內箱，其安裝在內部並用作熱水儲存箱；外箱，其圍繞內箱安裝，與內箱之間間隔預定距離，並起熱交換器的作用；螺旋形導流器，其沿內箱的外圓周形成，作為內箱和外箱之間的空間中的一個連續的螺旋形結構，使得引入到外箱中的加熱介質伴隨著熱交換成螺旋形地流動；加熱介質進入孔，其形成於外箱靠近上端處，使得通過熱聚集器循環的加熱介質被引入流過此處，並在其一端處具有薄膜，用於阻斷某個方向流體的流動；加熱介質流出孔，其形成於外箱靠近下端處，用於排出經過熱交換的加熱介質；液面閥，其安裝在外箱頂部的預定位置，在螺旋形導流器的最高位置之上，以檢查加熱介質的液面並將空氣排出；以及加熱介質蒸發空間，其作為密封的空間位於液面閥之上。
全文摘要
本發明公開了一種熱水加熱器，其使用太陽能作為熱源來替代有限的自然資源(如煤、石油等)這種雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器為雙箱結構，具有內箱和外箱，其中熱儲存箱和熱交換器構造成一個整體。在內箱和外箱之間的空間中，配備一個螺旋形導流器，以利用整個傳熱面來提高熱交換效率。這種太陽能熱水加熱器不必像傳統太陽能熱交換系統一樣在熱儲存箱之外以分離的方式安裝熱交換器和蒸發箱。因此這種雙箱且強制循環式太陽能熱水加熱器降低了安裝成本且減小了安裝空間，並且可以容易地安裝在諸如陽臺這樣的狹窄空間中，從而可以有效地用作熱水加熱系統。
文檔編號F24J2/04GK1853074SQ200480026615
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月14日 優先權日2003年9月16日
發明者趙成九, 高秀男 申請人:桑邁太陽能有限公司