专利名称：一种壁挂式波纹盘管太阳能热水装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能热水装置，更特别地说，是指一种真空管横向放置的太阳能集热、蓄热、导热、用热装置。
背景技术：
普通的太阳能热水器，是保温水箱在上，太阳能真空集热管(以下简称真空管)从水箱下部插入保温水箱内部，此时，真空管内的水和水箱的水是联通的，真空管吸收并转换太阳的能量，加热真空管及保温水箱内的水，使水升温。这种太阳能热水器的安装受到场地的限制，只能在平地上安装，因为真空管必须竖插，要比较大的场地和空间才能安装。并且，真空管里都是水，真空管又是玻璃做的，一旦破裂，水就流出，造成安全隐患。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种能在比较小的空间安装的太阳能热水器的方法，比如能在阳台上安装，或者能在建筑物的外墙上安装。而且，真空管内没有水直接和玻璃管壁接触，保证玻璃做的真空管破裂后没有水流出。同时，水箱里存储的水(储热介质)不直接使用，而是用波纹管做成的盘管换热器进行换热，采用用水时候即热即用的方式，实现热利用。为了能够实现上述目的，本实用新型采取以下方法:如图1所示保温水箱做成长方体、竖直放置，真空管在其一侧，横向插入，排列后形成一个平面。保温水箱也就是储热用的储热箱，由均带有上下端盖的内套筒3和外套筒2做成，其横截面是长方形或者正方形，竖直安放，在水箱的一个竖直平面上，开一排空，每个空可以插入一根金属制成的导热管5，导热管5 —端是封死的，不漏水，另一端是开口的，通过连接件6直接插到内套筒3里面。在导热管5外面套有真空管1，导热管5封死的一端就插进真空管I的底部，真空管I套住金属导热管，其开口端的端部就插入到保温水箱的外套筒2和内套筒3之间。在外套筒2和内套筒3的两层中间，充满了填充物20，填充物20是一种保温材料，其作用是保证内套筒3中存储的热量尽可能少地向外散失。另外，在内套筒3的内部，安置一个波纹管盘7，其作用是一个换热器，波纹盘管7一端是进水口 81，另一端是出水口 82。进水口 81和出水口 82，通过密封件7b穿过内套筒3。在内套筒3中，充满了储热介质30，同样，在和内套筒3连通的导热管5中，也充满了相同的储热介质53。储热介质30和53是一种液体，其作用是存储由真空管I吸收的太阳光的热量。为了适应一年四季太阳光照射角度的变化，真空管I排列后形成的平面，与水平面形成一个角度，这样能保证在真空管I的管间距尽可能小的前提下，离太阳更近的前一支真空管的吸热涂层(即真空管内壁11)，不挡住后一支管的吸热涂层。本实用新型真空集热管的优点在于:①真空管I横置后，可以大幅度节约安装太阳能热水器的占地空间，这样，可以在阳台上安装、也可以在墙上安装，不仅仅局限于地面。②真空管内设计了金属做成的导热管5，使得没有水(或其他导热、储热介质)直接和玻璃做成的真空管I的玻璃管内壁11接触，储热介质30、53在保温水箱和金属管之间流动，即使真空管破裂，也不会流出，保证了整个系统的安全性，这一点对装在高空的阳台壁挂式太阳能热水器非常重要。在本实用新型中，真空集热管1、导热管5和定位阻热塞4构成集热导热组件，该集热导热组件通过连接件6能够单独安装、拆卸，其中真空集热管I与导热管5也可以单支装卸，解决了常规太阳能热水器中单支真空集热管破损后，造成的太阳能热水器瘫痪，不能正常工作的缺陷③在保温水箱内设计了波纹管盘管换热器，即:波纹盘管7，利用波纹管良好的热交换性，将储热介质30所存储的热量快速换到波纹盘管7的内部，这样，能保证即时、高效地利用内套筒3存储的热量。④快速热传导:由于真空集热管I闷晒时可以达到300°C以上的高温，利用一根一端封闭，且内径相对较细的管子(导热管5的内径5 30mm)，加快了导热管5内的水53对流的速度，提高了传递热量速 度，使得热量快速传递，达到热平衡；⑤降低热损:由于导热管5和真空集热管I内壁之间的第二腔52为空气(没有导热介质)，大大降低了由于真空集热管I真空度不够而造成的热量泄露；⑥提高可用得热量:常规真空集热管内的水虽然是最先加热的部分，但是并不能用而只能留存在真空管内，造成热量的损失，通过对导热方式的改进，可用热量大大提高；⑦实现真空集热管密排:由于克服了利用真空集热管外壁定位的缺陷，改用集热管内壁定位，使相邻两支集热导热组件之间的安装距离(管间隙)缩短到I 10mm。这是由于热传导通道的横截面直径和面积大大缩小，从而实现真空集热管密排，提高了单位面积的光热转换率；
图1是本实用新型的外部结构图。图1A是本实用新型的另一视角外部结构图。图1B是图1的A-A部分视图。图2是本实用新型的集热导热组件的外部结构图。图2A是图2的等轴剖面图。1.真空集热管 11.真空管内壁2.外套筒2a.A通孔 2b.排气孔 2c.安装挂孔20.填充物21.上盖22.下盖3.内套筒30.储热介质[0031]4.定位阻热塞5.导热管51.第一腔 52.第二腔 53.储热介质6.连接件7.波纹盘管7a.导通连管7b.密封件81.进水口82.出水口
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。参见图1、图1A所示，本实用新型是一种适用于在较小场地安装的、真空管横置的、且真空管内没有水(或其他液体)和管壁直接接触、利用波纹盘管即时换热的太阳能热水器。包含有由外套筒2和内套筒3组成的储热箱。内套筒3和外套筒2都有上下端盖，如图1所示，外套筒2的上端盖21，下端盖22。在外套筒2 —侧，整齐地排列安装了若干组由真空集热管1、导热管5和定位阻热塞4构成的集热导热组件，这些集热导热组件通过连接件6，连接到内套筒3上，在内套筒3的内部和导热管5内，充满了储热介质30。外套筒2和内套筒3之间充满了保温用的填充物20来实现保温。在外套筒2上，设有安装挂孔2c，便于安装。在内套筒3和外套筒2上，开设了排气孔2b，当内套筒3内的储热介质30受热膨胀时，可以向外排气。参见图2A所示，导热管5的外壁与真空集热管I的内壁11之间有第二腔52，第二腔52中为空气，以空气的对流将热量传导到导热管5，从而使导热管5中心的第一腔51内的储热介质53得到加热，该储热介质53的对流将热量带入内套筒3中，实现对内套筒3中的储热介质30的加热。此种储热介质(包括水)的加热方式与传统的真空管直插式太阳能热水器的传热方式不同 ，有效地提高了热传递速度，降低了热损失，可以使可用得热量提高了 15 35%。在本实用新型中，外套筒2和内套筒3之间填充有填充物20，填充物20可以是发泡聚氨酯保温材料、发泡聚苯乙烯泡沫保温、玻璃丝面、岩棉等材料，其作用是保证内套筒3中存储的热量尽可能少地向外散失。在本实用新型中，定位阻热塞4采用橡胶、硅胶或者软木等材料。参见图2所示，在本实用新型中，真空集热管1、导热管5和定位阻热塞4构成一支集热导热组件，该集热导热组件通过连接件6与内套筒3密封连接，可以实现集热导热组件单独安装、拆卸；其中真空集热管I与导热管5也可以单支装卸，解决了常规太阳能热水器中单支集热管破损后造成的太阳能不能正常工作的缺陷。同时，安装、拆卸操作简单，方便。为了解决真空管排列缝隙而造成的光热单位面积转换率低的缺陷，可以采用多支集热导热组件密排在内套筒3上。每支集热导热组件之间的安装间隙仅为I 15mm，采用本实用新型的密排安装集热导热组件，可以使光热面积转换率提高10 35%。常规做法例如以真空管直径58mm，长1800mm，管中心间距80mm，两管间隙22mm组装的热水器，与改进后同样直径58mm,长1800mm,但管中心间距为60mm,两管间隙(安装间隙)2mm组装的热水器相比,采用密排方式光热面积转换率可以提高33%。在本实用新型中，真空集热管I选用市场上常见的双层全玻璃真空太阳集热管材质。真空集热管I的内径为30 70mm。[0042]在本实用新型中，导热管5内的储热介质30比原真空集热管内的水大大减少，以直径58mm,长1800mm的真空集热管为例，原单支真空集热管容水为3L,而如果采用内径15_，长1900_的管材做热管，其容水量仅为0.33L，仅为原结构的11%。而常规真空集热管内的水虽然是最先加热的部分，但是并不能用而只能留存在真空管内，造成热量的损失。采用空气为导热介质，导热管5将很快地被加热，从而实现导热管内的水与水箱中的水迅速对流，实现热交换，达到热平衡，并大幅度降低热损。此种对加热方式的改进，使可用得热量得到大大提高。本实用新型导热管5与真空集热管I形成的第二腔52中为空气，未添加液态的导热介质。集热导热组件的单支独立安装与拆卸提高了太阳能热水箱的使用寿命。为了适应一年四季太阳光照射角度的变化，真空管I排列后形成的平面，与水平面形成一个角度，这样能保证在真空管I的管间距尽可能小的前提下，离太阳更近的前一支真空管的吸热涂层(即真空管内壁11)，不挡住后一支管的吸热涂层。本实用新型中，这个角度设定为30° -80° ,这个角度适用于全球大部分地区。在内套筒3的内部，安置一个波纹管盘7，其作用是一个换热器，波纹盘管7 —端是进水口 81，另一端是出水口 82。进水口 81和出水口 82，通过密封件7b穿过内套筒3。在实际应用中的导热效率问题上，波纹管换热器比直管换热器有很大的优势，因为，波纹管的表面积是直管的3-4倍甚至跟多，也就是说:用波纹管和直管做成的盘管换热器，在内径、外径、盘列的圈数相同的条件下，波纹管的换热面积是直管的3-4倍。使用波纹盘管换热器后，本实用新型技术方案的另一个明显优势是:储热和用热分开。储热介质30、53是反复使用的液体，其主要功能是存储太阳能的热量，同时也具备导热的作用，即:真空管I转换的太阳光的热量，通过导热管5和导热管5内的储热介质53，传导到内套筒3内的储热介质30里，并存储起来。储热介质30并不直接参与用热。当使用者需要用热的时候，即:需要使用热水的时候，冷水经进水口 81流入，经过波纹盘管7，与储热介质30进行热交换，然后通过出水口 82流出，就是热水了。这样就实现了蓄热和用热分离、即热即用、高效用热的目的。
权利要求1.一种壁挂式波纹盘管换热的太阳能热水装置，其特征在于:由内套筒(3)、填充物(20)和外套筒⑵做成一个储热箱，其一侧安装有若干个由真空集热管(I)、导热管(5)和定位阻热塞(4)构成的集热导热组件，通过连接件(6)与内套筒(3)连接，第一储热介质(30)和第二储热介质(53)充满了内套筒(3)和导热管(5)构成的内部空腔，在内套筒(3)内，设有带有进水口(81)和出水口(82)的波纹盘管(7)。
2.根据权利要求1所述的一种壁挂式波纹盘管换热的太阳能热水装置，其特征在于:波纹盘管(7)是用金属材料做成的，这些金属材料是铜、不锈钢、铝、镍。
3.根据权利要求1所述的一种壁挂式波纹盘管换热的太阳能热水装置，其特征在于:安装在外套筒⑵和内套筒⑶上的若干个由真空集热管(I)、导热管(5)和定位阻热塞(4)构成的集热导热组件形成一个平面，这个平面和水平面形成一个夹角，这个夹角在30° -80° 之间。
4.根据权利要求1所述的一种壁挂式波纹盘管换热的太阳能热水装置，其特征在于:第一储热介质(30)、第二储热介质(53)是同一种液体材料。
5.根据权利要求4所述的一种壁挂式波纹盘管换热的太阳能热水装置，第一储热介质(30)、第二储热介质(53)是同一种液体材料，其特征在于:这种材料是水、乙二醇、防冻液、导热油。
6.根据权利要求1所述的一种壁挂式波纹盘管换热的太阳能热水装置，其特征在于填充物(20)是一种保温材料。
专利摘要本实用新型公开了一种壁挂式波纹盘管太阳能热水装置，提供一种能在比较小的空间安装的太阳能热水器的方法，比如能在阳台上安装，或者能在建筑物的外墙上安装。而且，真空管内没有水直接和玻璃管壁接触，保证玻璃做的真空管破裂后没有水流出。同时，水箱里存储的储热介质不直接使用，而是用金属波纹管做成的盘管换热器进行换热，采用用水时候即热即用的方式，实现热利用。
文档编号F24J2/34GK203068819SQ20122022165
公开日2013年7月17日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者王健 申请人:王健