分體式太陽能熱水器的製作方法
2023-12-09 22:58:36
專利名稱：分體式太陽能熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種分體式太陽能熱水器。
背景技術：
在已有的分體式太陽能熱水器中，太陽能集熱器和儲水箱是分開的，利於安裝和承壓運行，一般集熱器高於儲水箱，不能自然循環，集熱器收集的熱一般是利用水或其他液態工質循環傳遞給儲水箱的水，又分為開口系統和閉口系統，開口系統的儲水箱與循環管路連通，混合式換熱，不能很好的解決管路結垢和水壓波動，集熱器側的換熱也不好處理，閉口系統的傳熱是封閉的，能解決開口系統的一些缺點，但有換熱溫差大、換熱循環量大、材料浪費的缺點，既有的分體式太陽能熱水器無論開口系統還是閉口系統，都是利用顯熱傳熱，其傳熱效率都低，換熱溫差大，浪費材料和循環用電。
發明內容
本發明的目的在於提供一種分體式太陽能熱水器，可以解決現有分體式太陽能熱水器換熱溫差大、浪費材料和循環用電的缺點。
本發明的技術方案是包括太陽能集熱器，儲水箱，在太陽能集熱器上設置間壁式蒸發換熱器，在儲水箱內設置間壁式冷凝換熱器，和連接上述兩個換熱器的上行液管和下行汽管，在上行液管的的合適位置串有屏蔽液體泵，間壁式蒸發換熱器、間壁式冷凝換熱器、下行汽管、上行液管和上行液管上串接屏蔽液體泵的內部串聯連通空間是一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質，其內部連通的密閉空間內的不凝氣體在T＝373K時的分壓力pi≤2000Pa。
所述的分體式太陽能熱水器，還包括傳熱工質補液機構，在間壁式蒸發換熱器內和上行液管之間設置液位控制閥，在屏蔽液體泵前串接儲液罐，儲液罐前靠近間壁式冷凝換熱器一端高於儲液罐工作液面的位置上串接阻汽閥，在屏蔽液體泵後靠近液位控制閥的一端串接恆壓罐，並與間壁式蒸發換熱器、間壁式冷凝換熱器、上行液管和下行汽管內部串聯連通成是一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質，其內部連通的密閉空間內的不凝氣體在T＝373K時的分壓力pi≤2000Pa。
所述的分體式太陽能熱水器，下行汽管的傳熱工質蒸汽入口設置高於間壁式蒸發換熱器內的傳熱工質液面，上行液管傳熱工質液體入口或阻汽閥的傳熱工質液體入口設置在間壁式冷凝換熱器的底部合適位置。
所述的分體式太陽能熱水器，恆壓罐的壓力維持是靠有壓不凝氣體來完成的，有壓不凝氣體存在於密閉的彈性高分子容器中，與傳熱工質液體隔離。
所述的分體式太陽能熱水器，太陽能集熱器和儲水箱均可以是多個，多個上行液管或多個下行汽管之間可以採取串聯、並聯或串並聯連通方式，屏蔽液體泵傳熱工質液體入口或阻汽閥傳熱工質液體入口低於任意一個間壁式冷凝換熱器的底部，各上行液管布置不產生虹吸現象。
所述的分體式太陽能熱水器，太陽能集熱器上設置的間壁式蒸發換熱器可以是太陽能集熱器的一部分，也可以是太陽能集熱器將集熱以合適方式傳遞給間壁式蒸發換熱器，其物理位置可以不是一個整體。
所述的分體式太陽能熱水器，屏蔽液體泵是齒輪泵或活塞泵，泵的運轉部件製造材料為工程塑料材料，特別是酚醛樹脂或複合酚醛樹脂。
所述的分體式太陽能熱水器，下行汽管內截面積或當量內截面積和是上行液管內截面積或當量內截面積和的4倍以上。
本發明利用傳熱工質相變傳熱，大大減少傳熱工質循環量，並減小換熱溫差，節省循環管路的材料，節約循環用電，降低造價，提高分體式太陽能熱水器的效能。
附圖1是本發明的主組成圖。
附圖2是本發明的上行液管的附加裝置結構示意圖。
附圖3是多太陽能集熱器和多儲水箱的管路連接和結構示意圖。
附圖4A是間壁式蒸發換熱器作為太陽能集熱器一部分的結構示意圖；附圖4B是間壁式蒸發換熱器與太陽能集熱器有一定間隔的結構示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，該實施例包括太陽能集熱器1，儲水箱2，在太陽能集熱器1上設置間壁式蒸發換熱器3，在儲水箱2內設置間壁式冷凝換熱器4，和連接上述兩個換熱器的上行液管5和下行汽管6，在上行液管5的的合適位置串有屏蔽液體泵7，間壁式蒸發換熱器3、間壁式冷凝換熱器4、下行汽管5、上行液管6和上行液管6上串接屏蔽液體泵7的內部串聯連通空間是一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質8，其內部連通的密閉空間內的不凝氣體在T＝373K時的分壓力pi≤2000Pa。
參見圖2，除圖1的所有結構外，還包括傳熱工質補液機構，在間壁式蒸發換熱器3內和上行液管5之間設置液位控制閥31，在屏蔽液體泵7前串接儲液罐71，儲液罐71前靠近間壁式冷凝換熱器4的一端高於儲液罐71工作液面的位置上串接阻汽閥72，在屏蔽液體泵7後靠近液位控制閥31的一端串接恆壓罐73，在屏蔽液體泵7與恆壓罐73之間串接止回閥74，並與間壁式蒸發換熱器3、間壁式冷凝換熱器4、上行液管5和下行汽管6內部串聯連通成是一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質8，其內部連通的密閉空間內的不凝氣體在T＝373K時的分壓力pi≤2000Pa。
參見圖1、2，分體式太陽能熱水器的下行汽管6的傳熱工質蒸汽82入口設置高於間壁式蒸發換熱器3內的傳熱工質液體81的液面，上行液管5的傳熱工質液體81入口或阻汽閥72的傳熱工質液體81入口設置在間壁式冷凝換熱器4的底部合適位置。
參見圖2，分體式太陽能熱水器的恆壓罐73的壓力維持是靠有壓不凝氣體731來完成的，有壓不凝氣體存在於密閉的彈性高分子容器732中，與傳熱工質液體81隔離。
參見圖3，分體式太陽能熱水器的太陽能集熱器1和儲水箱2均是2個，2個上行液管5或2個下行汽管6之間用並聯方式連通，屏蔽液體泵7的傳熱工質液體81入口或阻汽閥72的傳熱工質液體入口低於任意一個間壁式冷凝換熱器4的底部，各上行液管5的布置不產生虹吸現象。
參見圖4A，分體式太陽能熱水器的太陽能集熱器1上設置的間壁式蒸發換熱器3是太陽能集熱器1的一部分，即間壁式蒸發換熱器3和太陽能集熱器1結合為一個整體；參見圖4B，太陽能集熱器1將集熱經管路11傳遞給間壁式蒸發換熱器3，其物理位置可以不是一個整體。
參見圖1、2、3，分體式太陽能熱水器的屏蔽液體泵7是齒輪泵或活塞泵，泵的運轉部件製造材料為工程塑料材料，特別是酚醛樹脂或複合酚醛樹脂。
參見圖1、2、3，分體式太陽能熱水器的下行汽管6內截面積或當量內截面積和是上行液管5內截面積或當量內截面積和的4倍以上。
下面以圖2的實施例為例說明本發明的工作原理太陽能集熱器1接收太陽的輻射能量，加熱間壁式蒸發換熱器3內的傳熱工質液體81，蒸發出傳熱工質蒸汽82，傳熱工質蒸汽82沿下行汽管6到間壁式冷凝換熱器4內，釋放相變潛熱加熱儲水罐2內的水，冷凝成傳熱工質液體81，沿上行液管5流經阻汽閥72到儲液罐71，在屏蔽液體泵7的泵壓下，傳熱工質液體81流經止回閥74到恆壓罐73，在恆壓罐73壓力作用和液位控制閥31控制下將傳熱工質液體81沿上行液管5送到間壁式蒸發換熱器3內，完成一個工作循環。
實際中，附圖1給出的實施例是最簡化的，適合單太陽能集熱器的情況，但是需要控制屏蔽液體泵7的流量，或者控制屏蔽液體泵7間歇工作，對於不等高度的設置2個和2個以上太陽能集熱器的情況，附圖2給出的實施例是恰當的。由於整個傳熱和換熱的內部空間的不凝氣體保持極低壓力，傳熱工質8的蒸發溫度低，可以保證系統在低溫下保持傳熱能力，同時極少的不凝氣體使相變換熱可以保持較高的效率。對於傳熱工質，可以使用純淨水，也可以使用以水為基質的混合工質，還可以選擇其他的工作溫度在250K～500K的汽—液相變傳熱工質。
權利要求
1.一種分體式太陽能熱水器，包括太陽能集熱器，儲水箱，其特徵在於在太陽能集熱器上設置間壁式蒸發換熱器，在儲水箱內設置間壁式冷凝換熱器，和連接上述兩個換熱器的上行液管和下行汽管，在上行液管的的合適位置串有屏蔽液體泵，間壁式蒸發換熱器、間壁式冷凝換熱器、下行汽管、上行液管和上行液管上串接屏蔽液體泵的內部串聯連通空間是一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質，其內部連通的密閉空間內的不凝氣體在T＝373K時的分壓力pi≤2000Pa。
2.根據權項1所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於還包括傳熱工質補液機構，在間壁式蒸發換熱器內和上行液管之間設置液位控制閥，在屏蔽液體泵前串接儲液罐，儲液罐前靠近間壁式冷凝換熱器一端高於儲液罐工作液面的位置上串接阻汽閥，在屏蔽液體泵後靠近液位控制閥的一端串接恆壓罐，並與間壁式蒸發換熱器、間壁式冷凝換熱器、上行液管和下行汽管內部串聯連通成是一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質，其內部連通的密閉空間內的不凝氣體在T＝373K時的分壓力pi≤2000Pa。
3.根據權項1、2所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於下行汽管的傳熱工質蒸汽入口設置高於間壁式蒸發換熱器內的傳熱工質液面，上行液管的傳熱工質液體入口或阻汽閥的傳熱工質液體入口設置在間壁式冷凝換熱器的底部合適位置。
4.根據權項2所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於恆壓罐的壓力維持是靠有壓不凝氣體來完成的，有壓不凝氣體存在於密閉的彈性高分子容器中，與傳熱工質液體隔離。
5.根據權項1、2所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於太陽能集熱器和儲水箱均可以是多個，多個上行液管或多個下行汽管之間可以採取串聯、並聯或串並聯連通方式，屏蔽液體泵傳熱工質液體入口或阻汽閥傳熱工質液體入口低於任意一個間壁式冷凝換熱器的底部，各上行液管布置不產生虹吸現象。
6.根據權項1、2所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於太陽能集熱器上設置的間壁式蒸發換熱器可以是太陽能集熱器的一部分，也可以是太陽能集熱器將集熱以合適方式傳遞給間壁式蒸發換熱器，其物理位置可以不是一個整體。
7.根據權項1、2所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於屏蔽液體泵是齒輪泵或活塞泵，泵的運轉部件製造材料為工程塑料材料，特別是酚醛樹脂或複合酚醛樹脂。
8.根據權項1、2、5所述的分體式太陽能熱水器，其特徵在於下行汽管內截面積或當量內截面積和是上行液管內截面積或當量內截面積和的4倍以上。
全文摘要
本發明涉及一種分體式太陽能熱水器，包括太陽能集熱器，儲水箱，在太陽能集熱器上設置間壁式蒸發換熱器，在儲水箱內設置間壁式冷凝換熱器，和連接上述兩個換熱器的上行液管和下行汽管，在上行液管的的合適位置串有屏蔽液體泵，以上串聯連通成一個密閉空間，其中充填相變傳熱工質，利用傳熱工質相變傳熱，大大減少傳熱工質循環量，並減小換熱溫差，節省循環管路的材料，節約循環用電，降低造價，提高分體式太陽能熱水器的效能。
文檔編號F24J2/32GK1721785SQ20041006886
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月13日 優先權日2004年7月13日
發明者聶紅軍, 李雪丹 申請人:聶紅軍