儲能加熱太陽能熱水器的製作方法
2024-02-17 22:06:15 2
本實用新型涉及太陽能熱水器，包括太陽能光伏電池電熱水器，主要涉及太陽能熱水器的水箱。
背景技術：
現有太陽能集熱管或集熱板，能將太陽能轉換成熱能將水箱中的水加熱、太陽能光伏電池組，吸收太陽光後轉變為電能，加熱水箱中的水；但在陰雨天，無陽光時，集熱管或集熱板產生熱量不足；太陽能光伏電池組，無太陽時不能產生電能；因此需要找到一種方法來確保無太陽時，也有熱水可用；現在中國政府推行谷電低價政策，谷電即是企業機關不用電的時段，以上海為例，當天晚間9時至次日早晨6時，為低谷電價時段，每千瓦時為0.3元，該時段電力充足，不用也是浪費；現對上述太陽能水箱進行改進，實現用低谷電儲能加熱，在用電高峰時將熱能釋放出來，解決了太陽能經常無熱水的一大缺點。
技術實現要素：
本實用新型的目的是對太陽能，包括陽光轉換為電和陽光轉換為熱的太陽能熱水器，利用夜間谷電時段廉價電力將水箱內的水，加熱至>75℃，除供晚間正常採暖熱水外，還將熱能儲存起來，等到白天太陽不充足時段，逐步將熱能釋放出來。
本實用新型的技術措施是，太陽能熱水器由外殼1、水箱2、電熱管3、空心套管4、冷水進水管5、熱水出水管6、採暖水出水管7、採暖回水管7-1.混水裝置8、水泵9、裝有測溫和限溫探頭的管10、控制器11太陽能集能器構成；在水箱內的下部裝有1根或以上電熱管，水箱中有水12，水的上部有可壓縮的空氣13，水箱外有混水裝置8，所述混水裝置由調節手柄8-1，高溫熱水口8-2、採暖回水口8-3、熱敏元件8-4，該元件可推動混水裝置內閥芯8-5移動，封堵或開啟冷、熱水口，而使混和後的水溫度恆定，並從採暖水出口8-6流出；水泵9將地暖21和散熱器22採暖使用後降低了溫度的水，一部分送入水箱中，另一部分送入混水裝置8，與在谷電時段水箱中儲存的高溫熱水混合，提高溫度後又通過採暖出水管7送至採暖管路並不斷循環；此結構能防止水箱中儲存的高溫水直接放出，而是逐步補充散熱後的採暖回水，使其提高几度至十幾度後，再供取暖使用，因此水箱中儲存的熱水可供白天長時間使用，若在進入谷電之前太陽能提供的溫度不足時，上部裝有測溫和限溫探頭的管10，當測得水箱上部溫度低於設定溫度時（例如低於50℃）將自動啟動電熱管加熱；也就是說利用谷電時，低價電儲存的熱量即使不能滿足整個白天，也只需要短時間補充熱量即可。
在水箱內安裝1根或以上由金屬或非金屬材料製作的內裝電熱管的空心套管4，空心套管4用焊接或機械方式與水箱連接，空心套管4外部是水，並確保水箱密封，有二種結構，一是空心套管4為直通式即兩端對外敞開，內部空氣中裝有電熱管3（如圖1、圖2）；二是空心套管4為盲孔管，即一端對外敞開另一端封閉，敞開一端有螺紋或法蘭，通過螺紋或法蘭及密封圈安裝在水箱上，管內空氣中，安裝電熱管（如圖3、圖4）；無論是直通式或盲孔管其內的電熱管，可按需要裝入或取出；所述電熱管3的外殼為非金屬直通管或盲管或U形管3-1，非金屬直通管或盲管或U形管之內，有合金電熱絲3-2或是直接用碳纖維電熱管或滷素電熱管制作成非金屬直通管或盲管或U形管3-1；電熱管還有端子3-3、絕緣管3-4、隋性氣體或不可燃、不助燃氣體或非密實的氧化鎂粉或空氣3-5、支承3-6；盲孔套管可與電熱管制成為一個整體，如圖12至圖20，便於安裝和更換。
本專利申請為使太陽能熱水器，實現採暖和供生活熱水，在熱水出水管路應安裝板式換熱器14或獨立設置生活熱水箱2-1。
本實用新型的有益效果是太陽能熱水器可用谷段低價位電能進行儲能加熱，並限制高溫熱水流出，而是對採暖回水補充提高溫度後，再輸送至採暖管路不斷循環。
附圖說明
圖1是用光伏發電的太陽能熱水器；
圖2是太陽能集熱板或集熱管太陽能的熱水器；
圖3是有獨立供生活熱水水箱的太陽能熱水器；
圖4是生活熱水採用板式換熱的太陽能熱水器；
圖5至圖11是太陽能熱水器水箱中所使用的電熱管；
圖12至圖20是電熱管與空心套管組合結構圖；
圖21至圖24是圖12至圖20的截面示意圖。
具體實施方式
圖1是用光伏發電的太陽能熱水器，圖2是用集熱板或集熱管的可分別供採暖和生活熱水太陽能熱水器，圖中生活熱水採用板式換熱器14；圖3是除供採暖熱水外，有獨立的生活熱水水箱2-1，供生活熱水的太陽能熱水器，圖3中生活用水的水箱2-1設置在水箱2之外，屬於需要時增加的一個附件；生活用熱水水箱有獨立的進水口、出水口和電熱管，不與採暖用水相混和；圖1至圖3，利用太陽能轉換為電能和熱能，有時候滿不能滿足需求或使用費高，若用低價電力來補充，於國於已都有利，圖中生活用水裝置為25、光伏集熱板26、太陽能集熱板27、太陽能集熱管28、熱交換器29、三通混水閥30。
圖1至圖3所採用的混水裝置8是機械式，也可採用電子式；現有水加熱裝置，被加熱的水都是直接放出來使用，這種方式水箱中的水短時間內溫度會下降，不能實現儲熱；本混水裝置對水泵9送來的採暖回水（約30℃左右）一部分進入水箱，一部分經混水裝置補充熱量提高溫度後又輸送至採暖管路，因此水箱中儲存的水溫度下降緩慢；水箱中，水的上部有可壓縮的空氣，這是因為取暖系統為閉環迴路，系統中不同時間溫度不同，水的膨脹係數不同，它起到調節系統壓力的作用，替代膨脹水箱；若將可壓縮的空氣做成獨立容器安裝在系統中，功能相同，也在本專利保護之內。
圖5至圖11是圖1至圖4所採用不同的電熱管3，圖5、圖6.圖10、圖11為空心套管4與電熱管組合為一體的結構；圖7、圖8、圖9為直通式或盲管電熱管；圖12至圖15空心套管4敞開一端制有螺紋與水箱是採用螺紋連接，圖16至圖20是空心套管4敞開一端制有法蘭與水箱採用法蘭連接，圖1至圖3是空心套管4直接裝在水箱上，圖4是按圖12至圖20的結構將空心套管4與電熱管組合為一體裝在水箱上；圖21至圖24為電熱管截面示意圖，所述示意，即是在空心套管4內，可以裝1根或以上電熱管，可以是直通管或盲管或U形管，其中圖14、圖15、圖18彎曲成U形；附圖中各種結構可以相互採用。
所述電熱管與現有浸泡在水中的金屬電熱管完全不同，本專利申請所採用的電熱管是裝在金屬或非金屬材料製作的空心套管4內的空氣中。
實施例中若主要用於生活熱水，例如學校沐浴，其水箱結構類似，只要改變管路連接即可。