一種無級式分層貯熱水箱的製作方法

2023-07-07 19:32:46 2

專利名稱：一種無級式分層貯熱水箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及承壓式太陽能熱水系統的換熱和儲熱部件。
背景技術：
貯熱水箱是用於承壓式太陽能熱水系統換熱和儲熱的部件，目前使用的貯熱水箱僅將換熱器安裝在水箱內，貯熱在水箱內的水依靠湧動進行換熱，這樣的換熱方式效率低下，不能滿足用戶需求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是實現一種換熱效率高的無級式分層貯熱水箱。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種無級式分層貯熱水箱，包括水箱，設置在水箱底部的換熱管，所述的換熱管外設有與水箱底部存在間隙的隔離罩，所述的隔離罩頂部與豎直向上延伸的疏導元件組合管連通，所述的疏導元件組合管外壁呈翅片狀，每層翅片間的管壁均與水箱連通。所述的疏導元件組合管由疏導元件構成,所述的疏導元件為錐臺形管體，該錐臺形管體開口較大的一端向外延伸有一圈固定導流簷，所述的固定導流簷上設有固定螺孔，多個所述的疏導元件依次相互重疊並在固定螺孔處由固定螺柱連接固定，構成疏導元件組合管。所述的固定螺孔沿軸向凸出，所述的凸出部的端部在疏導元件依次重疊固定時，抵住相鄰層疏導元件，確保疏導元件間存在換熱間隙。沿著所述的水箱外壁不同高度處設有多個熱水出口。所述的水箱內水平設有一個隔板，所述的隔板中心與疏導元件組合管連接，邊緣與水箱內壁存在間隙，由所述的隔板隔出的上下兩層水箱均設有熱水出口。所述的水箱底部中心位置設有固定底板，所述的換熱管的換熱管進出口和隔離罩均固定於固定底板一側，共同構成一個整體部件。所述的水箱上下兩層均設有溫度傳感器，所述的水箱上下兩層熱水出口均設有電磁閥，所述的溫度傳感器信號輸出端以及電磁閥控制輸入端均與控制器連接。所述的控制器設有顯現溫度傳感器信號數值的顯示器，還設有控制電磁閥開合的控制按鍵。所述的水箱設有輔助循環加熱出口和輔助循環加熱入口，所述的輔助循環加熱出口和輔助循環加熱入口與加熱設備連接構成循環迴路，所述的加熱設備為電加熱器或燃氣加熱器。所述的水箱頂部設有安全閥，底部設有冷水補水口和熱水回水口。本發明的優點在於它能夠很快使水溫地達到一個可以使用的溫度，同時還能使貯熱水箱下層的水保持冷卻，冷卻的貯熱水箱下層使換熱器回流迅速冷卻，這提高了集熱器與貯熱水箱換熱器之間溫度差並由此增加了對太陽能輻射熱量的吸收。


下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖1、6為水箱結構示意圖；圖2、3為疏導元件結構示意圖；圖4為圖3中A-A結構示意圖；圖5為圖3中B-B結構示意圖；上述圖中的標記均為1、水箱；2、隔離罩；3、換熱管；4、隔板；5、換熱管進出口 ；6、固定底板；7、疏導元件組合管；8、溫度傳感器；9、冷水補水口 ；10、輔助循環加熱出口 ；11、輔助循環加熱入口 ；12、安全閥；13、熱水出口 ；14、熱水回水口 ；701、疏導元件；702、固定螺孔；703、固定螺柱；圖1、4、6中箭頭方向為水流方向。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的具體實施方式
如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理、製造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。參見圖1可知，一種無級式分層貯熱水箱包括水箱I和設置在水箱I內的換熱系統，換熱系統包括呈螺旋管狀設置在水箱I底部的換熱管3，罩在換熱管3外的隔離罩2，隔離罩2與水箱I底部存在用於讓冷水湧入的間隙，隔離罩2頂部與豎直向上延伸的疏導元件組合管7連通，疏導元件組合管7外壁呈翅片狀，每層翅片間的管壁均與水箱I連通，這樣在有陽光輻照條件下，太陽能集熱器吸收太陽輻射並轉換成熱能使集熱器傳熱工質溫度不斷上升，被加熱的傳熱工質由集熱循換泵輸送進入換熱管3與隔熱罩2內水進行換熱，將熱量傳遞到隔離罩2內水中，水被加熱後其密度變化產生上升的浮力(即熱水上湧、冷水下降的物理原理)，上升的熱水沿疏導元件組合管7上升流至與水箱I內對應溫度層面高度時，沿著導元件組合管7上相應間隙流出，與貯熱水箱I內對應溫度層的水混合，而冷水從隔離罩2與水箱I底部件的間隙湧入，可給隔離罩2內補水。這樣可以儘可能的使貯熱水箱I的下層保持冷卻，冷卻的水箱I下層使換熱管3回流迅速冷卻。這提高了集熱器與貯熱水箱I內換熱管3回流之間的溫差，並由此增強了對太陽輻射能量的吸收，可以有效的提高整個太陽能熱水系統熱效率(根據傳熱學基本定率單位時間內的導熱量與溫度梯度及傳熱面積成正比，由於增大了水箱內水的溫度梯度進而增大了集熱器與貯熱水箱I之間的溫差，因而提高了換熱效率和太陽能熱水系統集熱效率)。下面提供一種結構精簡，製造方便，換熱效果好的疏導元件組合管7實施例，參見圖2-5可知，疏導元件組合管7由多組疏導元件701重疊構成，該疏導元件701為錐臺形管體，該錐臺形管體開口較大的一端向外延伸有一圈固定導流簷，固定導流簷用於固定連接相鄰的疏導元件701，以及輔助導流出熱水的作用。在固定導流簷上設有固定螺孔702，固定螺孔702沿軸向凸出，這樣每個固定螺孔702的凸出部端部在疏導元件701依次重疊固定時，抵住相鄰層疏導元件701的固定導流簷，從而相鄰確保疏導元件701間存在換熱間隙，且間隙等距，將多個疏導元件701相互重疊且依次相套，且均開口較大端朝下，同時固定螺孔702對準位置後，通過固定螺柱703將所有疏導元件701連接固定，構成疏導元件組合管7，這樣水箱I大小變化時，只需調整疏導元件701的數量，即可調整疏導元件組合管7的長度，從而與水箱I相適應。安裝了上述實施例的疏導元件組合管7，可以更有效的進行分層換熱，將熱水分層輸入具有相對應溫度的貯熱層中，因疏導元件組合管7中部流水管道內熱水必須通過疏導元件701向下方流出，由於熱水與冷水密度的不同，上湧的熱水不可能向下流動與水箱I下部周圍的冷水混合，而只能與貯熱水箱I內對應溫度層的水混合。這樣在光照條件較強時，分層貯熱水箱可以迅速地把被加熱的熱水儲存於位於水箱I上層的貯熱層中。為了便於水箱I裝配製造，以及後期維護修理，水箱I底部中心位置設有固定底板6，換熱系統均固定於固定底板6 —側，即換熱管3的換熱管進出口 4和隔離罩2固定於固定底板6上，共同構成一個整體部件。這樣將換熱管3、換熱管進出口 4、隔離罩2和疏導元件組合管7裝配完成後，將安裝在固定底板6上的換熱系統塞入水箱I底部預留的安裝孔內，之後密封固定底板6即可。由於水箱I內的貯水是分層換熱的，因此水箱I不同高度的水溫是存在溫差的，因此在外壁不同高度處設有多個熱水出口 13，可以讓使用者按水箱I內熱水溫度分層情況提供相應溫度要求的生活熱水。為完善此類提高熱水方案，可在水箱I不同高度位置溫度傳感器8，並在每個熱水出口 13設有電磁閥，上述溫度傳感器8號輸出端以及電磁閥控制輸入端均與控制器連接，控制器可以根據預設閥值與採集溫度數據比對，自動控制電磁閥啟閉，為用戶提供合適溫度的熱水。同時控制器設有顯現溫度傳感器8信號數值的顯示器，顯示器可以顯示水箱I內各層水溫，並且控制器還設有控制電磁閥開合的控制按鍵，用戶也可以根據自己需要人工控制相應水出口 13電磁閥開啟，為用戶供水。水箱I上還設有輔助循環加熱出口 10和輔助循環加熱入口 11，上述輔助循環加熱出口 10和輔助循環加熱入口 11與加熱設備連接構成循環迴路，加熱設備可以選擇電加熱器或燃氣加熱器，並且循環迴路上設有水泵，水泵以及加熱設備與控制連接，可以人工或手動控制其工作，從而在陽光不足時，為水箱I提供第二加熱手段。為確保水箱I安全工作，水箱I頂部設有安全閥12。冷水補水口 9位於水箱I的底部，從而進一步保障水箱I底部水溫較低，提高換熱效率。同時水箱I上還設有熱水回水口 14。無論太陽輻照強度高低，該貯熱水箱I都能夠幾乎無級的分層儲熱(溫)水，所以它能夠高效利用總是處於不穩定和變化之中的太陽輻射的能量。為此提出一個實施例。參見圖6可知，在水箱I內水平設有一個隔板4，位於水箱I中上層位置(如水箱I的1/3位置)，該隔板4將水箱I隔出上下兩層，隔板4中心與疏導元件組合管7連接，邊緣與水箱I內壁存在間隙，確保整個水箱I內的水能夠流通換熱。利用疏導元件組合管7的分層換熱功能，這樣的隔板4設計可以使水箱I上層的水溫明顯高於下層，特別是在在光照條件較弱時，溫差更大，可以為用戶提供一部分熱水，而不至於在光照條件較弱時整個水箱I內的水溫都不能達到用戶要求。水箱I上下兩層還可以分別設置溫度傳感器8，並且水箱I上下兩層各設一個熱水出口 13，且每個熱水出口 13均設有電磁閥，上述溫度傳感器8號輸出端以及電磁閥控制輸入端均與控制器連接，控制器可以根據預設閥值與採集溫度數據比對，自動控制電磁閥啟閉，為用戶提供合適溫度的熱水。同時控制器設有顯現溫度傳感器8信號數值的顯示器，顯示器可以顯示水箱I內各層水溫，並且控制器還設有控制電磁閥開合的控制按鍵，用戶也可以根據自己需要人工控制相應水出口 13電磁閥開啟，為用戶上層熱水，或下層溫水。上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種無級式分層貯熱水箱，包括水箱(1)，設置在水箱(I)底部的換熱管(3)，其特徵在幹所述的換熱管(3)外設有與水箱(I)底部存在間隙的隔離罩(2)，所述的隔離罩(2)頂部與豎直向上延伸的疏導元件組合管(7)連通，所述的疏導元件組合管(7)外壁呈翅片狀，每層翅片間的管壁均與水箱(I)連通。
2.根據權利要求1所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的疏導元件組合管(7)由疏導元件(701)構成,所述的疏導元件(701)為錐臺形管體,該錐臺形管體開ロ較大的一端向外延伸有ー圈固定導流簷，所述的固定導流簷上設有固定螺孔(702)，多個所述的疏導元件(701)依次相互重疊且均開ロ較大端朝下放置，並通過固定螺孔(702)以及固定螺柱(703 )相互連接固定，構成疏導元件組合管(7 )。
3.根據權利要求2所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的固定螺孔(702)沿軸向凸出，所述的凸出部的端部在疏導元件(701)依次重疊固定時，抵住相鄰層疏導元件(701)，確保疏導元件(701)間存在換熱間隙。
4.根據權利要求1或2所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於沿著所述的水箱(I)外壁不同高度處設有多個熱水出ロ( 13)。
5.根據權利要求4所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的水箱(I)內水平設有一個隔板(4)，所述的隔板(4)中心與疏導元件組合管(7)連接，邊緣與水箱(I)內壁存在間隙，由所述的隔板(4)隔出的上下兩層水箱均設有熱水出ロ(13)。
6.根據權利要求1、2、3或5所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的水箱(I)底部中心位置設有固定底板(6)，所述的換熱管(3)的換熱管進出口(4)和隔離罩(2)均固定於固定底板(6) —側，共同構成ー個整體部件。
7.根據權利要求6所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的水箱(I)上下兩層均設有溫度傳感器(8)，所述的水箱(I)上下兩層熱水出ロ( 13)均設有電磁閥，所述的溫度傳感器(8 )信號輸出端以及電磁閥控制輸入端均與控制器連接。
8.根據權利要求7所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的控制器設有顯現溫度傳感器(8)信號數值的顯示器，還設有控制電磁閥開合的控制按鍵。
9.根據權利要求8所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的水箱(I)設有輔助循環加熱出ロ( 10)和輔助循環加熱入ロ( 11 )，所述的輔助循環加熱出ロ( 10)和輔助循環加熱入口(11)與加熱設備連接構成循環迴路，所述的加熱設備為電加熱器或燃氣加熱器。
10.根據權利要求6-9中任一項所述的無級式分層貯熱水箱，其特徵在於所述的水箱(I)頂部設有安全閥(12)，底部設有冷水補水口(9)和熱水回水口(14)。
全文摘要
本發明揭示了一種無級式分層貯熱水箱，包括水箱，設置在水箱底部的換熱管，所述的換熱管外設有與水箱底部存在間隙的隔離罩，所述的隔離罩頂部與豎直向上延伸的疏導元件組合管連通，所述的疏導元件組合管外壁呈翅片狀，每層翅片間的管壁均與水箱連通。本發明無級式分層貯熱水箱能夠很快使水溫地達到一個可以使用的溫度，同時還能使貯熱水箱下層的水保持冷卻，冷卻的貯熱水箱下層使換熱器回流迅速冷卻，這提高了集熱器與貯熱水箱換熱器之間溫度差並由此增加了對太陽能輻射熱量的吸收。
文檔編號F24J2/46GK103047785SQ201310002810
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者洪濤水 申請人:蕪湖貝斯特新能源開發有限公司