模块化太阳能热水器和由其形成的太阳能热水器阵列的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能热水器技术领域，特别地，涉及可模块化组装扩容的太阳能热 水器，其包括换热装置和太阳能集热装置，其中，所述太阳能集热装置中的吸热用水和所述 换热装置中的换热用水相分离，所述换热装置包括换热水箱和换热盘管，所述太阳能集热 装置与所述换热水箱相连接；
[0002] 所述吸热用水能够在所述太阳能集热装置与所述换热水箱之间按无动力驱动的 自然对流的方式循环流动，所述换热用水在所述换热盘管内流动，并由所述循环流动的吸 热用水加热，与所述吸热用水进行热交换；
[0003] 所述换热用水在其中流动的换热盘管通过进水口与自来水管道相连接，并通过出 水口与用水装置连接，因而，所述换热用水由所述自来水的自然水压驱动，而在所述换热盘 管中流动；
[0004] 所述换热水箱包括水箱内胆。
[0005] 本发明还涉及由所述模块化太阳能热水器组装而成的太阳能热水系统。
【背景技术】
[0006] 随着人类社会的进步，人们越来越注重环境质量，因而清洁能量必然会取代带来 严重环境污染的石化能源。太阳能作为清洁能源广为所知，并且技术的进步使得大规模使 用成为可能。太阳能热水器用于太阳能取热，环保节能，既能为国家带来社会效益，又能为 使用者带来经济效益。随着太阳能热转换技术的成熟，太阳能热水器己经逐渐普及。
[0007] 本申请人长期致力于高等院校的太阳能热水系统的研发，并归纳出高等院校用水 需求特征如下：
[0008] ?分散使用热水，单体系统规模小。后期运营管理困难，运营维护成本高。
[000引 ?每天6小时用水，在中午12:30-1:30，晚上18:30-22:30两个时间段内需要合格 的热水，非集中单一时段用水。
[0010] ?北方水质硬度大，我们测得的硬度数据300-400摩尔/毫升，直接加热太阳能系 统会导致集热器内大量结垢，后期清理费用较高，集热过程持续衰减。
[0011] ?若排空无水状态，真空管空晒温度高达200多度，导致真空管锥膜急速衰减，娃 胶圈快速老化、龟裂漏水。
[0012] ?有水状态运行增加水泉运行能耗，高温气阻，结垢问题，系统各部件超限运行。
[0013] ?能耗大；管网损失大；投资大；运营维护费用高。
[0014] 并发现现有的太阳能热水系统的众多技术问题：
[0015] 夸管网系统复杂，管道热损高，投资成本高；
[0016] #系统自身能耗高（集热循环泉、增压泉）；
[0017] 令设备间与宿舍间距离近，水泉工作存在噪音污染；
[0018] 今系统热效率低；
[0019] 々热水机房占用空间大，屋顶须有独立的水箱间，建筑成本高；
[0020] 冷开式水箱供水，冷热水压力不同源；
[0021] 令开式水箱水质无法保证，存在二次污染；
[0022] 令集热器、管道高温结垢、重金属盐析出；
[0023] 令假期存在高温过热问题；
[0024] 今系统控制复杂，后期运营管理费用高，尤其防冻液二次循环系统；
[0025]为解决上述一个或多个技术问题，现有技术中公开众多的太阳能热水器的技术方 案，其中，具有模块化组装扩容结构的、无动力循环的太阳能热水器也已经开发出来。
[0026] 专利文献CN202835851U公开了一种多内胆太阳能组合热水器，其特点是；包括水 箱外壳、内胆、保温层和换热盘管，水箱外壳和内胆之间设有保温层，所述内胆包括热水内 胆和冷水内胆，所述的热水内胆为若干个内胆，各内胆之间采用外部下置式连接结构，并 设置有过水管，在热水内胆上还连接有空气能热水机组，冷水内胆内安装有自动补水箱，换 热盘管与储水箱中的热水内胆连接。
[0027] 专利文献CN201811457U公开了一种新鲜水太阳能热水器，包括集水箱，所述集水 箱内腔连接补水管，集水箱内腔中还设有换热盘管，所述换热盘管的两端分别连接冷水管 和热水管。本发明的新鲜水太阳能热水器，通过盘管与集水箱中的水换热，为来用水终端提 供热水，大大减少了被污染的机率。
[0028] 专利文献CN2480775公开一种组合式太阳能热水器，由安装在保温水箱下部的聚 热管和与保温水箱的进出水口连通的进出水管路及其聚热管、保温水箱的支承架等构成， 关键是保温水箱由两个构成，每个保温水箱均安装一组聚热管，两保温水条间通过一根连 通管连接，使前一水箱的出水口处于高水位，后一水箱的进水口处于低水位。实现冷水不 与热水混合的结构形式。
[0029] 专利文献CN101280972涉及太阳能热水器，特别涉及一种用于住宅统一安装的工 程模块化太阳能热水器，它包括支架，保温水箱，集热管，其特征在于；若干个保温水箱在支 架上呈一字排列，每个保温水箱为一整体，其两端保温层厚度为中间保温层厚度的一半，每 个保温水箱上均设有进出水口接管、通气管，电辅助加热器，每个保温水箱的两端分别设有 周向的防水筋；支架的上部装有桶巧，桶巧的下部由螺栓固定在支架上，桶巧的上部为与保 温水箱外形相匹配的圆弧状巧盘，圆弧状巧盘内侧设有至少一个延周向延伸的与防水筋相 配合的凹槽。本发明不仅整体结构性好，安装方便，同时还能节约建造成本，有利于建筑物 的外层的保护和防雷设施的施工及安装。
[0030] 专利文献CN102607190A公开了一种无动力循环即热式太阳能热水器，包括太阳 能集热器，所述太阳能集热器与换热水箱连接，所述换热水箱中设有换热盘管，所述换热盘 管两端分别与进水口和出水口连接，所述进水口连接到自来水管道，出水口连接到用水装 置。本发明的太阳能热水器，实现了吸热、储热、换热及用热的全部四个步骤，省去普通系 统中温差循环控制、循环泉、循环管道等，系统结构简单、初期投资少；太阳能吸热用水和终 端用水分开，水质好；分户使用时，集中收集热水使用，可W更好地使用太阳能热量，系统的 运行效率高。
[0031] 现有技术中的上述太阳能热水器的技术方案各有优势与劣势。本申请人在专利 文献CN102607190A中提出的太阳能热水器基本实现了无动力循环和模块化扩容的技术目 的，然而，由于使用了集水器和分水器送样的非工业标准件，使得太阳能热水器的结构相对 复杂，模块化扩容费时。
【发明内容】
[0032]为解决上述全部技术问题，本发明提出新颖的集热水与换热水分开的、无动力循 环的、能够模块化扩容的太阳能热水器，其中，集水器和分水器等非工业标准件被管道和管 接头等工业标准件取代，使得该新颖的太阳能热水器的成本可W降低、组装更加简化、生产 效率得W提高。
[0033] 本发明的构思在于将电路原理和液压原理巧妙地用于换热盘管的设计与而布局， 创造性地将换热盘管串联或并联连接在换热水箱中，而没有使用集水器和分水器送样的构 件。无动力集中太阳能系统的主要设计原则如下：
[0034] 1、统一本项目集中太阳能生活热水系统的设计方案，全部系统都应当采用相同的 集热器类型、辅助加热方式、自动控制模式W利于日后的设备采购、施工安装、运行管理。
[0035] 2、路径最短原则，包括集热-储热-用热路径最短；全部采用小集中的生活热水供 应方式，W淋浴间为单元，同一竖直方向为一个系统，将极大的缩减循环管路的长度，节约 能源，降低成本。
[0036] 3、摄弃将电加热内置或外置在恒温水箱处的做法，两者间加热量的冲突将显著降 低太阳能有效供热量，得不偿失
[0037] 4、.控制简单化，尽量没有控制；
[0038] 5、运营费用最低，系统免维护
[003引6.减少设备间的使用面积，降低建筑成本统一设置方式、降低使用面积一W净 使用面积10m2为佳，W利于系统的施工、维护、管理
[0040]为此本发明提出高效太阳能热水系统，该系统将太阳能的集热、储热、换热在一台 设备内自然实现。该过程中不使用其他常规动力驱动，将阳光福射能量储藏到热水箱中，并 通过管网冷水自身压力完成一次热水到二次热水的热量交换。
[0041]为此本发明提出模块化太阳能热水器，其包括换热装置和太阳能集热装置，其中， 所述太阳能集热装置中的吸热用水和所述换热装置中的换热用水相分离，所述换热装置包 括换热水箱和换热盘管，所述太阳能集热装置与所述换热水箱相连接；
[0042] 所述吸热用水能够在所述太阳能集热装置与所述换热水箱之间按无动力驱动的 自然对流的方式循环流动，所述换热用水在所述换热盘管内流动，并由所述循环流动的吸 热用水加热，与所述吸热用水进行热交换；
[0043] 所述换热用水在其中流动的换热盘管通过进水口与自来水管道相连接，并通过出 水口与用水装置连接，因而，所述换热用水由所述自来水的自然水压驱动，而在所述换热盘 管中流动；
[0044] 所述换热水箱包括水箱内胆；
[0045] 其特征在于：
[0046] 所述换热装置还包括出水管接头、进水管接头、出水管道和进水管道，所述出水管 接头、进水管接头、出水管道和进水管道位于所述水箱内胆中；
[0047] 所述出水管道和所述进水管道各自独立地从所述水箱内胆的第一端部开始沿其 纵向方向L延伸至所述水箱内胆的第二端部；
[0048] 所述换热盘管的进水口通过所述进水管接头与进水管道相连接，且所述进水管道 与所述自来水管道相连接；并且，所述换热盘管的出水口通过所述出水管接头与所述出水 管道相连接，且所述出水管道与所述用水装置相连接；
[0049] 所述换热盘管、所述出水管接头、所述进水管接头、所述出水管道和所述进水管道 组成换热单元；
[0050] 所述换热单元被安置在所述水箱内胆中。
[0051] 根据本发明的其它技术方案，其还可W包括W下一个或多个技术特征。只要送样 的技术特征的组合是可实施的，由此组成的新的技术方案都属于本发明的一部分。
[0052] 优选地，所述换热单元包括至少两个所述换热盘管，所述至少两个换热盘管被组 装成换热盘管组；
[0053] 在所述换热用水流动方面，所述至少两个换热盘管通过所述出水管接头、所述进 水管接头、二通管接头按串联和/或并联方式连接到所述出水管道和进水管道上；
[0054] 在换热盘管的空间位置方面，所述至少两个换热盘管沿所述水箱内胆的纵向方向 L按空间串列、并列和/或嵌套方式布置。
[00巧]优选地，所述水箱内胆在两端具有连接法兰，其中，所述连接法兰被设置成使得： 一个所述模块化太阳能热水器的所述换热水箱的水箱内胆能够通过所述连接法兰与另一 个所述模块化太阳能热水器的所述换热水箱的水箱内胆密封地串联连接在一起；
[0056] 并且，一个所述模块化太阳能热水器的进水管道能够通过密封插接方式例如卡压 式管件与另一个所述模块化太阳能热水器的进水管道相连接；并且，一个所述模块化太阳 能热水器的出水管道能够通过密封插接方式例如卡压式管件与另一个所述模块化太阳能 热水器的出水管道相连接。
[0057] 优选地，所述换热盘管被设置成螺旋管的形式，其外直径小于所述水箱内胆的内 直径，因此，所述换热用水能够在所述换热盘管内沿螺旋线的方式流动。
[0058] 优选地，所述出水管道和所述进水管道为彼此平行的管道，并且，它们被安置在所 述螺旋管形式的换热盘管的内通道中，或者它们被安置在所述换热盘管的外表面和所述水 箱内胆的内表面之间；所述出水管道和所述进水管道贯穿所述水箱内胆的整个长度。
[0059] 有利地，所述换热盘管组包括两个所述的螺旋管形式的换热盘管，在空间位置方 面，它们在纵向L上彼此相邻地串列布