封閉式分體自然循環太陽能熱水系統的製作方法

2023-05-19 03:46:01 2

專利名稱：封閉式分體自然循環太陽能熱水系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，具體來講，這 裡的分體指的是換熱系統和水箱是隔離的兩個系統，自然循環則指換熱介 質依靠熱脹冷縮形成的密度差產生的熱虹吸力而形成的循環方式。
(二)
背景技術：
太陽能集熱技術領域中，換熱方式從原來的依靠泵陶使換熱介質循 環，逐漸過渡到現在的自然循環分體式，後者依靠循環介質的密度差產生 的熱虹吸力進行循環，將太陽能集熱器吸收到的太陽能通過熱交換轉移到 水箱中。
目前來看，自然循環太陽能熱水系統中主要有以下幾種換熱方式，其 中最原始的一種是水箱內不設專門的換熱裝置，水箱裡的水就是換熱介質， 通過其自身的循環，來達到將集熱器富集的太陽能轉移到水箱內的目的。
不過由於水都有一定的硬度，且冰點溫度高，4攝氏度以下有受冷膨脹的 特點，很容易造成其熱循環系統積垢，造成集熱效果大大下降；同時，在 循環系統中集熱器部位的水分可能會因為夜間溫度過低而結冰，體積膨脹， 而集熱管卻是受冷收縮，最終造成我們常說的集熱管凍壞的問題。
因此針對上述直接換熱的缺陷，現在的自然循環太陽能熱水系統主要 採用間接換熱的方式，也就是通過一內通換熱介質的換熱裝置實現將集熱 器富集的太陽能轉移至水箱內。不過目前換熱裝置中，位於水箱內的部分 都是換熱盤管或者具有規則幾何外形的內膽，換熱面積比較小，進而造成 換熱效果不佳的缺陷。且由於考慮到換熱介質受熱膨脹或者蒸發，上述換 熱盤管或者內膽都是開放性的結構，以便於將壓力時放出去。這樣做不免 會是換熱介質的損耗，同時也會造成其攜帶的熱量損失，造成換熱效率下 降。
此外，上述間接換熱裝置還存在以下問題，首先是循環介質受熱膨脹 噴濺或外溢，很容易弄髒室內牆壁和水箱外表面；對於換熱介質的損耗， 還會造成日後維護方面的諸多問題，首先是需要補加換熱介質，生產廠家 不得不在2-3年給用戶充裝或更換一次循環介質。若生產廠家向用戶承諾 產品使用15年，則其壽命期間要更換5-7次，若更換循環介質按5次，每
4次更換介質按9.5升，價格按10元/升計算，則需要約475元的維護費才 能維持正常使用，還不算人工費。這樣長期看來企業是虧本的，同時給消 費者帶來很多不便。
發明內容
因此，針對現有技術的上述缺陷，本發明意在提供一種分體自然循環 太陽能熱水系統，其換熱循環系統是封閉的，不會造成換熱介質的損耗和 因此帶來的熱量散失和後期的高維護率。
為實現本發明的目的，根據本發明的技術方案如下 在其水箱內設置有用於熱交換的內膽，其通過進液管和出液管與集熱 器相連，所述內膽與所述集熱器構成封閉的內循環系統，其中內膽設置有
壓力調整裝置，且其灌注循環介質時，留出至少1/5的空間；所述集熱器
採用承壓式集熱器。
上述封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，所述壓力調整裝置為在所 說的內膽上部設置一突出所述水箱的注液排氣管口，在該注液排氣管口上 設置有一壓力調節卸荷閥。
對於所說的壓力調節卸荷閥在內膽內壓力達到0.3Mpa時卸壓，該壓 力調節卸荷閥亦可以根據承壓集熱器的承壓級別來設定卸壓值。
所說的壓力調整裝置也可以採用設置於所述內膽上部、且與其連通的 容積隨壓力變化的腔體。對於該腔體優選橡膠腔體。
上述封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，所述內膽表面設置有用於 散熱的散熱片，或者內膽結構為微波管狀結構。
優選地，所說的內膽為多個底部連通的、內部為腔體的片狀體。
對於上述進液管和出液管優選採用銅鋁複合管。
所述水箱內進一步的包括電加熱裝置。
根據本發明的技術方案，出發點在於提高自然循環分體式熱水系統的 技術性能，減少系統安裝後的維護成本。目前承壓式集熱器越來越成為主 流，其應用範圍也越來越廣。根據本發明的技術方案變現有換熱系統的非 承壓模式為承壓模式，也就是所述內膽與所述集熱器構成封閉的內循環系 統，從而，可以避免換熱介質的損耗和相應的熱量損耗，使得其後期維護
成本大大降低，也相應減少了可能因換熱介質噴濺出來造成的汙染；另一
方面，由於減少了熱量損失，必然會使得系統的換熱效率提高。此外，考 慮到夏天換熱介質會非常熱，承壓式集熱器的承壓能力也是有限的，為了防止可能的炸管現象，在所說的內膽在灌注換熱介質時，留出一定的空間， 起到膨脹管的作用，防止換熱系統壓力過大。進一步地，內膽還設置有壓 力調節裝置，對於此裝置，目前可選擇的方式很多，比如設置在注液排氣 口設置卸壓閥，這種方式因為本系統在內膽內沒有完全充填換熱介質，因 此即便是卸壓閥動作，也只會有少量的換熱介質蒸汽溢出，損耗很少，也 不會造成汙染；另一方面，我們還可以設置容積可以變化的裝置，比如像
膠囊，甚至是活塞裝置，比如其結構為一下部空間與內膽連通，上部開放 的活塞機構，很容易就能達到容易可調，且壓力設置可以依據活塞的重量 和橫截面積來調整。因此，有了壓力調節裝置，使得本系統中的換熱部分 更安全。
(四)


下面結合說明書附圖來具體闡明一下本發明的技術方案，是本領域的
技術人員更清楚地了解本發明。其中
圖1為本發明實施例1中除集熱器外的系統結構示意圖。
圖2為本發明實施例2中除集熱器外的系統結構示意圖。 圖3位本發明實施例1系統結構示意圖。
圖中1、水箱，2、壓力調節卸荷閥，3、內膽，4、散熱片，5、鎂 棒，6、電加熱裝置，7、進液管，8、出液管，9、注液排氣管口， 10、腔 體，11、集熱器。
具體實施方式
下面以示例性的描述來進一步闡明本發明的技術方案，不對本發明的
保護範圍作定性的限定，其技術特徵的明顯變形方式和等同替代方式均屬 於本發明的保護範圍。
參照說明書附圖1和2，本實施例封閉式分體自然循環太陽能熱水系 統，在其水箱內設置有用於熱交換的內膽3，其通過進液管7和出液管8 與集熱器11相連，所述內膽與所述集熱器構成封閉的內循環系統，其中內 膽設置有壓力調整裝置，且其灌注循環介質時，留出至少l/5的空間；所 述集熱器採用承壓式集熱器。對於換熱介質，可以採用膨脹係數較小的， 且換熱效果較佳的丙二醇，在換熱水箱端的內膽，由於水的降溫，溫度一 般會低於100攝氏度，因此留出1/5的空間基本上不會造成循環系統過壓。
進一步地，對於所說的壓力調整裝置優選在所說的內膽上部設置一突 出所述水箱的注液排氣管口 9，在該注液排氣管口上設置有一壓力調節卸荷閥2。考慮到上述循環系統過壓的可能性比較小，對於偶然出現的過壓
狀況，可以通過壓力調節卸荷閥釋放到過壓氣體即可。
對於目前的絕大多數承壓式集熱器，所述壓力調節卸荷閥在內膽內壓
力達到0. 3Mpa時卸壓完全可以滿足其承壓要求。
為了提高內膽的換熱效果，所述內膽表面設置有用於散熱的散熱片4， 以增加內膽與水的接觸面積，也就是增加其散熱面積，從而提高換熱效率。 該內膽結構也可以是微波管狀結構，無論哪種方式，最重要的是增加換熱 面積。
進一步地，為了增大內膽的表面積，該內膽為多個底部連通的、內部 為腔體的片狀體，在整體尺寸體積不便的情況下，可以大大增加其換熱面 積。
考慮到現在夏天氣溫很高，換熱介質通常在夏天的溫度超過100攝氏 度，而現在流行的進液管和排液管通常採用耐溫極限為99攝氏度的鋁塑 管，根本達不到使用要求，老化很快。因此，本實施例採用銅鋁複合管作 為進液管和出液管，大大減少了日後的維護費用。
當然，考慮到北方冬天溫度較低，單憑集熱器富集熱量可能無法滿足 要求，因此，所述水箱內進一步的包括電加熱裝置6，在陽光不充足的時 候，可以使用電加熱這一額外的加熱方式。當然，該方案也可以像常規的 封閉式分體自然循環太陽能熱水系統包含鎂棒5這類常規的特徵。
實施例2:
對於實施例1中的壓力調整裝置可以進一歩的簡化結構，可以採用設 置於所述內膽上部、且與其連通的容積隨壓力變化的腔體10，該腔體我們 可以採用最簡易的橡膠腔體，可以大大節約成本。
此外，對於容易隨壓力變化的腔體，亦可以採用其他的結構，比如上 面提到的活塞機構，設置壓力調整裝置的根本目的在於調整換熱系統的壓 力，防止系統過壓。
權利要求
1. 一種封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，在其水箱內設置有用於熱交換的內膽(3)，其通過進液管(7)和出液管(8)與集熱器(11)相連，其特徵在於所述內膽與所述集熱器構成封閉的內循環系統，其中內膽設置有壓力調整裝置，且其灌注循環介質時，留出至少1/5的空間；所述集熱器採用承壓式集熱器。
2. 根據權利要求1所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，其 特徵在於所述壓力調整裝置為在所說的內膽上部設置一突出所 述水箱的注液排氣管口 (9)，在該注液排氣管口上設置有一壓力調節卸荷閥(2)。
3. 根據權利要求2所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，其 特徵在於所述壓力調節卸荷閥在內膽內壓力達到0.3Mpa時卸壓。
4. 根據權利要求1所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，其特徵在於所述壓力調整裝置為設置於所述內膽上部、且與其連 通的容積隨壓力變化的腔體(10)。
5. 根據權利要求4所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，其 特徵在於所述腔體為橡膠腔體。
6. 根據權利要求1至5之一所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，其特徵在於所述內膽表面設置有用於散熱的散熱片(4)，或者內膽結構為微波管狀結構。
7. 根據權利要求6所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水系統，其特徵在於所述內膽為多個底部連通的、內部為腔體的片狀體。
8. 根據權利要求1至5之一所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水 系統，其特徵在於所述進液管和出液管採用銅鋁複合管。
9. 根據權利要求1至5之一所述的封閉式分體自然循環太陽能熱水 系統，其特徵在於所述水箱內進一步的包括電加熱裝置(6)。
全文摘要
本發明公開了一種封閉式分體自然循環太陽能熱水系統。在其水箱內設置有用於熱交換的內膽，其通過進液管和出液管與集熱器相連，所述內膽與所述集熱器構成封閉的內循環系統，其中內膽設置有壓力調整裝置，且其灌注循環介質時，留出至少1/5的空間；所述集熱器採用承壓式集熱器。本發明意在提供一種分體自然循環太陽能熱水系統，其換熱循環系統是封閉的，不會造成換熱介質的損耗和因此帶來的熱量散失和後期的高維護率。
文檔編號F24H1/20GK101424455SQ20081023811
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月8日 優先權日2008年12月8日
發明者馬迎昌 申請人:山東力諾瑞特新能源有限公司