集热存储一体化太阳能热水器的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种太阳能热水器(100)。所述太阳能热水器包括第一组管(102)和第二组管(202)、第一集管(104)和第二集管(106)。所述第一组管(102)布置在第一层面的平面中，并且第二组管(202)布置在第二层面的平面中。所述第二组管(202)相对于第一组管(102)偏置布置，以使得第一组管(102)和第二组管(202)都能接收直射太阳光并加热内部的水。第一组管和第二组管具有外管和内管。所有内管通过第一集管(104)彼此流体连通，并且所有外管通过第二集管(106)彼此流体连通。所述外管吸收热量并将该热量传递至位于外管和内管中的水。第二集管收集热水并通过出口供应该热水。第一集管与第二集管之间的壁(105)由柔性膜制成。
【专利说明】
集热存储一体化太阳能热水器
技术领域
[0001 ]本发明涉及太阳能热水器领域。特别地，本发明涉及集热存储一体化(integratedcollector storage)太阳能热水器领域。
【背景技术】
[0002]太阳能热水器在现有技术中是已知的。通常，已知的现有技术太阳能热水器包括水箱、热交换器，水通过所述热交换器而循环。该热交换器面向太阳以吸收热量并加热水。热水被收集在同一水箱中。热水通过出口离开该水箱。在这样的现有技术中，热水通常被存储在所述水箱中。
[0003]现有技术US 20120132195公开了一种太阳能热水器。该热水器包括水箱和一组玻璃真空管。冷水从被太阳光加热的管吸收热量。热水离开所述管并被收集在所述水箱中。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种集热存储一体化太阳能热水系统。在本文件的下文中，所述集热存储一体化太阳能热水系统也被称为集热存储一体化太阳能热水器或仅称为太阳能热水器。该太阳能热水器包括第一组管和第二组管、第一集管和第二集管。所述第一组管布置在第一层面的平面内，并且所述第二组管布置在第二层面的平面内；第一层面的平面高于第二层面的平面;所述第二组管相对于第一组管偏置布置，以使得第一组管和第二组管都能接收直射太阳光;所述第一组管和所述第二组管具有外管和内管;所有内管彼此流体连通，并且所有外管彼此流体连通。
[0005]第一集管在内管的一端处连接所述内管;所述内管在第二端处是开放的；所述第一集管从入口接收冷水并将所述冷水供应至内管；第二集管在外管的一端处连接所述外管;所述外管在末端处是闭合的;所述第二集管从外管收集热水，所述第二集管通过出口提供热水供应。
[0006]第一集管和第二集管之间的壁由柔性材料制成。应当注意的是:第一集管和第二集管之间的壁不一定由柔性材料制成，但第二集管的任何壁可以由柔性材料制成。
【附图说明】
[0007]本发明的不同模式在说明书中予以详细公开并在附图中示出:
[0008]图1示出了根据本发明一实施例的集热存储一体化太阳能热水器的示意图。
[0009]图2示出了根据本发明一实施例的太阳能热水器的另一视图，其中，两组管都被示出。
[0010]图3示出了根据本发明一实施例的太阳能热水器的另一视图，其中，所述管以倾斜位置示出。
[0011]图4示出了根据本发明一实施例的太阳能热水器的俯视图，其中，两组管都被示出。
【具体实施方式】
[0012]图1示出根据本发明一实施例的集热存储一体化太阳能热水器100。该太阳能热水器100包括一组第一管102、一组第二管202(在图2中示出)、第一集管104、第二集管106、入口 108和出口 110。第一组管102和第二组管202是相同的，并且在本文件下文中仅称为管。管102、202包括外管102-1和内管102-2。该外管102-1通常由玻璃制成。这些外管102-1可具有位于玻璃中的真空层以使热损失最小化。这些外管102-1也称为真空管。内管102-2通常由金属制成。应注意的是，内管102-2可由不同的材料、如聚合物、铜等制成。该内管也可由玻璃或聚合物制成。该材料选择成使得它们能最大限度地从太阳光吸收热量。第一组管102布置在第一平面XX中，并且第二组管202布置在图3所示的第二平面YY中。第一平面XX和第二平面YY彼此平行并相对于水平面倾斜。这些平面的倾斜角度被调整成使得所述管可以在任何一天以最长的时间段接收太阳光。第一组管102相对于第二组管202具有偏移，以使得两组管都能接收直射太阳光并吸收热量由此加热管中的水。箭头示出水流动方向。仅示出四个管作为示例，但管的数量可根据所需热水的体积而变化。所述管和所述集管的尺寸仅用于展示的目的并且不是按比例绘制。
[0013]内管102-2具有连接至第一集管104的第一端。内管102-2具有开放的第二端。外管102-1具有连接至第二集管106的第一端。外管102-1具有闭合的第二端。这样，所有内管102-2通过第一集管104而彼此流体连通，并且所有外管102-1通过第二集管106而彼此流体连通。
[0014]连接内管102-2的第一集管104具有连接至图中未示出的高位箱(overhead tank)的入口 108。第一集管104通过入口 108来从高位箱接收冷水，并且该冷水流入内管102-2内。当该太阳能热水器第一次安装并且入口 108被连接至高位箱时，冷水从该高位箱流入第一集管104内，流入内管102-2内，流入外管102-1内，并流入第二集管106内。起初，所有水都是冷的。外管102-1从太阳光吸收热量并且将该热量传递至位于外管102-1中的水。随着水被加热，热水开始向外管102-1的上端移动，并且该热水被收集在第二集管106中。冷水向外管102-1的下部移动。在该过程中，内管102-2中的水也被加热。热水通过出口 110供应。如果在水管道(未示出)中有水龙头被打开，那么热水就通过出口 110流出。同时，冷水通过第一集管104进入内管102-2。
[0015]每当太阳光照射在所述管上，外管中的水就被加热并且向所述管的上部移动，然后进入第二集管。同时，热量也被传递至位于内管中的水。由此，热水在所述管中被加热并且还存储在同一管中。随着热量持续地被外管中的水吸收，加热的水被收集在第二集管中。相对冷的水向所述管的下部移动。由此，在所述管中将持续地存在热水与冷水的混合，热水向所述管的上部移动并随后移动至第二集管内，而冷水向所述管的下部移动。这使得管中和集管中全部体积的水的温度统一上升。
[0016]第二组管以下述方式布置:第一组管和第二组管的位置存在偏移。以这种方式布置以使得两组管都接收直射太阳光。这还使得安装管所需的区域更小。通过这种布置，两组管都吸收热量并且还存储水。
[0017]图2所示为太阳能热水器100的另一视图，其中，示出了第二组管202。管102和202示出为:被布置成具有偏移，以使得直射太阳光照射在两组管上。如前文所述，这种布置占用较小的区域，因为所述管布置在两个平面中并布置成具有偏移。
[0018]图3示出处于倾斜位置的太阳能热水器100的另一视图。从一个地方到另一个地方，倾斜角度可以改变。倾斜角度需调整成使得太阳光能够在一天的大部分时间里照射在所述管上。
[0019]图4示出图1所示的太阳能热水器的俯视图。所述管示出为圆形，而集管示出为矩形。
[0020]本发明提供一种有成本效益的解决方案，其中，所述管加热水并且存储所加热的水。这排除了对存储所加热的水的独立太阳能水箱的需求。
[0021]此外，本发明使用任何建筑的可能的最小区域以用于安装所述太阳能热水器。这通过将所述管布置在两个平面中并相对于彼此具有偏移来实现。这有助于所述太阳能热水器更简易的安装和维护。
[0022]第一集管与第二集管之间的壁105由柔性材料制成。该壁也称为柔性膜。该柔性膜的优点在于具有与膨胀容器相同的功能。随着温度上升，第二集管中的水与第一集管中的水相比膨胀得更多。为了防止集管中的压力上升并且为了防止对集管和管的损坏，柔性膜将压力传递至以冷水填充的第一集管。第一集管通常安装至开放式水存储部或高位(overhead)水箱(未示出)。因此，冷水可被推出第一集管外。由此，集管中的压力水平是大致相等的。
[0023]在另一实施例中，柔性膜105由双层壁制成，所述双层壁具有空气室或在所述双层壁之间填充有空气，所述空气室可补偿压力的上升。这样，冷水不被推出第一集管外。由此，当所述集管中的一个中的压力与另一集管中的压力相比上升时，所述双层壁提供缓冲作用，由此平衡所述集管中的压力。
[0024]在另一实施例中，所述集管完全由柔性材料、例如橡胶或硅树脂制成，或以双层壁制成，在该双层壁之间填充有空气。
[0025]在图1和图2中，第一和第二集管示出为:布置并连接在所述管的顶部处。第一和第二集管也可布置并连接在所述管的底部处。也可将第一集管布置并连接在所述管的顶部处并且可将第二集管布置并连接在所述管的底部处。在这些设置中的任何一个中，所述集管执行相同的功能:向内管提供冷水并将热水从外管引导至出口。
【主权项】
1.一种集热存储一体化太阳能热水系统(100)，所述集热存储一体化太阳能热水系统(100)包括: -第一组管(102)和第二组管(202)，所述第一组管(102)布置在第一层面的平面(YY)内，并且所述第二组管(202)布置在第二层面的平面(XX)内；第一层面的平面(YY)比第二层面的平面(XX)高；所述第二组管(202)相对于第一组管(102)偏置布置，以使得第一组管(102)和第二组管(202)都能接收直射太阳光;所述第一组管(102)和所述第二组管(202)具有外管(102-1)和内管(102-2);所有内管(102-2)彼此流体连通，并且所有外管(102-1)彼此流体连通； -在所述内管(102-2)的一端处连接所述内管(102-2)的第一集管(104);所述内管(102-2)在第二端处是开放的;所述第一集管(104)从入口(108)接收冷水并将所述冷水供应至内管(102-2); -在所述外管(102-1)的一端处连接所述外管(102-1)的第二集管(106);所述外管(102-1)在末端处是闭合的；所述第二集管(106)从外管(102-1)收集热水，所述第二集管(106)通过出口( 110)提供热水供应； -形成位于所述第一集管与所述第二集管之间的壁的柔性膜(105)。2.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述柔性膜(105)由柔性材料制成、例如由橡胶或硅树脂制成。3.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述柔性膜(105)由两层壁制成，在所述两层壁之间填充有空气，当集管中的一个中的压力与另一个集管中的压力相比上升时，所述空气提供缓冲作用。4.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，第一集管和第二集管完全由柔性材料制成、例如由橡胶或硅树脂制成，或以双层壁制成，所述双层壁之间填充有空气。5.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，第一集管和第二集管布置在管的顶部处。6.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，第一集管和第二集管布置在管的底部处。7.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述外管(102-1)由热吸收金属或聚合物材料制成。8.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述外管(102-1)由玻璃制成。9.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述外管(102-1)在层之间具有真空。10.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述内管(102-2)由金属、玻璃或聚合物材料制成。11.如权利要求1所述的集热存储一体化太阳能热水系统(100)，其特征在于，所述柔性膜(105)适于:每当第二集管中的热水体积膨胀时，就压缩第一集管中的水的体积。
【文档编号】F24J2/24GK106066100SQ201610256658
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月22日 公开号201610256658.8, CN 106066100 A, CN 106066100A, CN 201610256658, CN-A-106066100, CN106066100 A, CN106066100A, CN201610256658, CN201610256658.8
【发明人】V·库马尔, R·蒂曼纳, F·西蒙斯, A·马里亚帕, S·K·戈文达斯瓦米, P·普拉卡什, U·克莱门特, A·P·博伦迪亚
【申请人】罗伯特·博世有限公司, 罗伯特·博世技术与业务解决方案公司