集中供热式太阳能热水系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种集中供热式太阳能热水系统，包括联箱、集中储水箱和集热管，集中储水箱与至少一个联箱连通成回路，集热管包括杯状结构的玻璃真空管，玻璃真空管一端为封闭端，另一端为开口端；玻璃真空管包括内部的玻璃内管，玻璃内管内的空间为介质存储空间，介质存储空间内还设置有金属管，金属管靠近封闭端的一端为金属管尾，金属管另一端为金属管口，金属管尾为封闭结构；联箱侧面与至少一组成对的集热管的金属管口连通，成对的集热管分布于水箱左右两边，金属管口的高度等于或高于金属管尾的高度。热水器的传热介质存储在内部的金属管中，即使外部的玻璃真空管破裂，也不会发生传热介质泄漏，整个太阳能热水器还可以继续正常运转。
【专利说明】集中供热式太阳能热水系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于太阳能热水器领域，具体的是包含有新型集热管的集中供热式太 阳能热水系统。
【背景技术】
[0002] 太阳能热水器是利用太阳光热量将水加热的设备，其通常包括储水用的水箱和吸 收太阳光热量的集热管，水箱和集热管内部存储有传热介质。对于家庭用户一般使用小型 的紧凑式太阳能热水器，对于学校，旅馆等用水量较大的用户，通常都采用集中供热式太阳 能热水系统。
[0003] 传统的集中供热式太阳能热水系统，其包括多个集热模组，每个集热模组都包括 中间的联箱和侧面的集热管，每个联箱都与集中储水箱连通。集热管为玻璃真空集热管，其 结构为双层玻璃制成的杯状结构，其中内管和外管之间为真空，这使得集热管吸热后可以 大大减少热量向外的散失，从而将传热介质加热到较高的温度。
[0004] 热水器工作时，集热管吸收太阳光热量将传热介质加热，并且汇集到各个联箱中， 然后再通过管道汇集到集中储水箱供用户端使用。
[0005] 由于传统的集中供热热水系统，其采用的玻璃真空集热管强度不高，在安装和使 用过程中集热管非常容易破裂，而所有集热模组又都是连通成一体，如果任何一个集热管 破裂，整个集中供热系统就会发生传热介质泄漏无法正常工作。 实用新型内容
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种集中供热式太阳能热水系统，集热 管中的传热介质存储在内部的金属管中，即使集热管外部的玻璃真空管破裂，也不会发生 传热介质泄漏。
[0007] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008] 集中供热式太阳能热水系统，包括联箱、集中储水箱和集热管，所述联箱包括内部 的水箱，所述水箱上设置有联箱进水口和联箱出水口；所述集中储水箱包括储水箱循环出 口、储水箱循环进口、自来水口和热水出口，所述自来水口与自来水进水管连通；至少一个 联箱的联箱进水口与储水箱循环出口连通，且其联箱出水口与储水箱循环进口连通，所述 集热管包括杯状结构的玻璃真空管，所述玻璃真空管一端为封闭端，另一端为开口端；玻璃 真空管包括内部的玻璃内管，玻璃内管内的空间为介质存储空间，所述介质存储空间内还 设置有金属管，所述金属管靠近封闭端的一端为金属管尾，金属管另一端为金属管口，所述 金属管尾为封闭结构；所述水箱的侧面与至少一组成对的集热管的金属管口连通，所述成 对的集热管分布于水箱左右两边，所述金属管口的高度等于或高于金属管尾的高度。
[0009] 进一步的，所述联箱进水口、储水箱循环出口、联箱出水口和储水箱循环进口所处 的高度从低到高依次设置。
[0010] 进一步的，还包括热水汇集管和冷水汇集管，所述集中储水箱与多个联箱连通，多 个联箱平行且横向排布，所述热水汇集管从左至右依次连通每个联箱的联箱出水口，所述 冷水汇集管从左至右依次连通每个联箱的联箱进水口，所述储水箱循环进口与热水汇集管 连通的位置为热水出水节点，所述储水箱循环出口与冷水汇集管连通的位置为冷水回水节 点，所述热水出水节点设置在离集中储水箱最近的联箱处，所述冷水回水节点设置在离集 中储水箱最远的联箱处。
[0011] 进一步的，所述水箱侧面开设有热管孔，与热管孔连接设置有金属管插接部，金属 管插接部与金属管口尺寸相适配，且金属管口与金属管插接部插接在一起，所述金属管口 与金属管插接部之间设置有插接密封圈。
[0012] 进一步的，所述金属管插接部设置在水箱外，所述金属管插接部内侧面设置有至 少一个插接部凹槽，所述插接密封圈设置在插接部凹槽内，所述金属管口插接于金属管插 接部内部。
[0013] 进一步的，所述水箱外围包裹有保温层，所述保温层靠近金属管插接部的位置开 设有玻璃管插接部，玻璃管插接部的开口尺寸与所述开口端的外围尺寸相适配，且开口端 插接于玻璃管插接部内；所述玻璃真空管上靠近开口端的外圆周面与玻璃管插接部内侧面 之间还设置有弹性圈，所述弹性圈截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部内，L形的另一 端抵靠在保温层的外表面。
[0014] 进一步的，所述金属管的外径与玻璃内管的内径相适配。
[0015] 进一步的，所述玻璃内管与金属管之间，且靠近开口端的位置设置有集热管密封 圈；所述金属管外表面设置有与集热管密封圈适配的凹槽，所述集热管密封圈设置在凹槽 内。
[0016] 进一步的，所述玻璃内管与金属管之间，且靠近开口端的位置设置有保温部件。
[0017] 进一步的，所述保温部件为硅酸铝纤维棉。
[0018] 本实用新型的有益效果是：使用本实用新型的集中供热式太阳能热水系统，集热 管内的传热介质存储在内部的金属管中，即使外部的玻璃真空管破裂，也不会发生传热介 质泄漏，整个太阳能热水器还可以继续正常运转；而且本实用新型的集中供热式太阳能热 水系统，能够承受一定的传热介质压力，不易损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型的集中供热式太阳能热水系统一种实施例的示意图；
[0020] 图2是图1中集热管与联箱连接处的放大示意图；
[0021] 图3是本实用新型的集中供热式太阳能热水系统管路连接方式一种实施例示意 图；
[0022] 图中部件附图标号为：1-集热管、11-玻璃真空管、12-玻璃内管、13-介质存储空 间、14-封闭端、15-开口端、19-选择吸收层、2-金属管、21-金属管口、3-集热管密封圈、 31-保温部件、4-热管孔、5-金属插接部、51-插接部凹槽、52-插接密封圈、6-联箱、61-水 箱、62-保温层、63-联箱出水口、64-联箱进水口、65-玻璃管插接部、66-弹性圈、7-集中储 水箱、71-储水箱循环进口、72-热水出口、73-自来水口、75-储水箱循环出口、81-热水出水 节点、82-冷水回水节点、91-热水汇集管、92-冷水汇集管。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：如图1所示：
[0024] 集中供热式太阳能热水系统，包括联箱6、集中储水箱7和集热管1，所述联箱6包 括内部的水箱61，所述水箱61上设置有联箱进水口 64和联箱出水口 63 ;所述集中储水箱 7包括储水箱循环出口 75、储水箱循环进口 71、自来水口 73和热水出口 72,所述自来水口 73与自来水进水管连通；至少一个联箱6的联箱进水口 64与储水箱循环出口 75连通，且 其联箱出水口 63与储水箱循环进口 71连通，所述集热管1包括杯状结构的玻璃真空管11， 所述玻璃真空管11 一端为封闭端14,另一端为开口端15 ;玻璃真空管11包括内部的玻璃 内管12,玻璃内管12内的空间为介质存储空间13,所述介质存储空间13内还设置有金属 管2,所述金属管2靠近封闭端14的一端为金属管尾22,金属管2另一端为金属管口 21，所 述金属管尾22为封闭结构；所述水箱61的侧面与至少一组成对的集热管1的金属管口 21 连通，所述成对的集热管1分布于水箱61左右两边，所述金属管口 21的高度等于或高于金 属管尾22的高度。
[0025] 本实用新型的集中供热式太阳能热水系统，包括联箱6、集热管1和集中储水箱7。 集热管1是将太阳光的热量吸收并传递给传热介质的部件，其包括外部的玻璃真空管11和 内部的金属管2。所谓的传热介质是指吸收太阳光热量，并且将热量携带到用户端的物质， 例如太阳能热水器中常常用水，或者防冻液作为传热介质。
[0026] 金属管2设置在玻璃内管12形成的介质存储空间13内，玻璃内管12表面涂布有 选择吸收层19,集热管1工作时，选择吸收层19充分吸收太阳光的热量，并通过热传递使金 属管2和金属管2内的传热介质温度升高，同时由于玻璃真空管11的内管和外管之间为真 空，可以明显减少吸收的热量向集热管1外界散失。
[0027] 所述联箱6的作用在于收集并存储被集热管1加热后的传热介质，联箱6包括内 部的水箱61，如图1所示，至少一组成对的集热管1与水箱61连通，并且成对的集热管1分 布于水箱61左右两边。
[0028] 至少一个联箱6的联箱进水口 64与储水箱循环出口 75连通，且联箱出水口 63与 储水箱循环进口 71连通。即是使所述集中储水箱7与至少一个联箱6通过管路连通形成 可循环的回路。
[0029] 为了保证联箱6搜集到的高温介质可以进入集中储水箱7,需要传热介质可以在 联箱6和集中储水箱7之间循环，其实现方式可以是通过温差自然循环或者循环泵强制循 环。
[0030] 以水作为传热介质为例进行说明，采用温差自然循环，可以是所述联箱进水口 64、 储水箱循环出口 75、联箱出水口 63和储水箱循环进口 71所处的高度从低到高依次设置。
[0031] 热水器工作时，集热管1内的水被加热后密度变低，高温的水会向上运动，所述金 属管口 21的高度等于或高于金属管尾22的高度，可以保证加热后的水顺利汇集到联箱6 中，并且存储在联箱6的上层。
[0032] 随后各个联箱6中的热水继续向上流，从出水口 63与储水箱循环进口 71之间的 管道进入集中储水箱7并且停留在集中储水箱7上层，同时集中储水箱7下层的冷水从储 水箱循环出口 75与联箱进水口 64间的管道回流进水箱61，进一步流入金属管2中，这样多 次循环后集中储水箱7内的水可以被加热到较高的温度。
[0033] 前述的依靠温差自然循环的实施方式，要求循环管路具有较低的循环阻力才能实 现。管路要尽量避免弯折，最优选的是，所述各个联箱6的联箱进水口 64与储水箱循环出 口 75均是通过直管道连通，所述各个联箱6的联箱出水口 63与储水箱循环进口 71也均是 通过直管道连通。
[0034] 如果采用强制循环的实施方式，则可以是在所述联箱6与集中储水箱7之间的管 路上设置循环泵。循环泵设置的位置可以是在各个联箱6与集中储水箱7连通的主管路上， 例如图3所示的热水出水节点81与储水箱循环进口 71之间，或者冷水回水节点82与储水 箱循环出口 75之间。热水器工作时，集热管1对内部的水加热，热水向上运动到联箱6中， 启动循环泵后，热水可以循环进入集中储水箱7,多次循环后可使集中储水箱7内的水达到 较高温度。
[0035] 此外，本实用新型的集中供热式太阳能热水系统，由于集中储水箱7可以是与多 个联箱6连通形成回路，如果按照节约管道长度原则进行管道设置，则离集中储水箱7越近 的联箱6其连接用的循环管道总长度越短。这里所谓的循环管道总长度是指联箱6与集中 储水箱7连通的用于水流循环的管路，即是所述联箱出水口 63与储水箱循环进口 71之间 的管道长度加上所述联箱进水口 64与储水箱循环出口 75之间的管道长度。
[0036] 对于温差自然循环的实施方式，循环管道总长度越短的联箱6,其循环阻力越小， 所以循环流出的热水越多，而远离集中储水箱7的联箱6由于其循环管道总长度长，循环阻 力大，只会有少量热水流出，这导致远离集中储水箱7的联箱6其内部被加热的热水无法顺 利流入集中储水箱7中。
[0037] 为了解决上述问题，可以采用以下的优选实施方式：可以是还包括热水汇集管91 和冷水汇集管92,所述集中储水箱7与多个联箱6连通，多个联箱6平行且横向排布，所述 热水汇集管91从左至右依次连通每个联箱6的联箱出水口 63,所述冷水汇集管92从左至 右依次连通每个联箱6的联箱进水口 64,所述储水箱循环进口 71与热水汇集管91连通的 位置为热水出水节点81，所述储水箱循环出口 75与冷水汇集管92连通的位置为冷水回水 节点82,所述热水出水节点81设置在离集中储水箱7最近的联箱6处，所述冷水回水节点 82设置在离集中储水箱7最远的联箱6处。
[0038] 这里所谓的多个联箱6,是指至少两个联箱6与集中储水箱7连通，如图3所示，采 用这种实施方式后，任何一个联箱6的循环管路总长度都基本相同，循环水可以均匀的在 每个联箱6及其集热管2中循环。
[0039] 本实用新型的集中供热式太阳能热水系统，集热管1内的水都存储在内部的金属 管2中，金属管2与玻璃管相比具有更高的强度，即使外部的玻璃真空管11破裂，内部的金 属管依然可以保持完整，不会发生传热介质泄漏，整个太阳能热水系统还可以继续运转；而 金属管2外部设置的真空玻璃管11可以有效减少金属管2向外的热量散失，可以像传统集 中供热式太阳能热水系统一样将传热介质加热到较高温度。金属管2选用的材质可以是任 何导热良好的金属，例如铜管，优选的也可以是不锈钢管，其强度更高，且不易腐蚀。
[0040] 水箱61侧面与集热管1的金属管口 21连通的方式，可以是任何常用的设置方式， 例如水箱61侧面与集热管1的金属管口 21为焊接并且连通，或者水箱61侧面与集热管1 的金属管口 21通过螺纹连接并且导通，优选的还可以是以下实施方式：
[0041] 所述水箱61侧面开设有热管孔4,与热管孔4连接设置有金属管插接部5,金属管 插接部5与金属管口 21尺寸相适配，且金属管口 21与金属管插接部5插接在一起，所述金 属管口 21与金属管插接部5之间设置有插接密封圈52。
[0042] 如图1和图2所示，这种实施方式中，所述水箱61侧面与金属管口 21的采用插接 的方式连通，金属管插接部5与金属管口 21尺寸相适配，且在两者之间设置有插接密封圈 52,插接密封圈52可以保证插接位置不会发生泄漏。
[0043] 上述实施方式中，插接方式既可以是金属管口 21插接于金属管插接部5内，也可 以是金属管插接部5插接于金属管口 21内；所述金属管插接部5可以是设置在水箱61内 也可以设置在水箱61外。优选的，可以采用以下实施方式：
[0044] 所述金属管插接部5设置在水箱61外，所述金属管插接部5内侧面设置有至少一 个插接部凹槽51，所述插接密封圈52设置在插接部凹槽51内，所述金属管口 21插接于金 属管插接部5内部。
[0045] 这种实施方式中，金属管插接部5与热管孔4连接并且向外延伸，在金属管插接部 5内表面设置有插接部凹槽51，插接密封圈52设置在插接部凹槽51内，这样的设置可以将 插接密封圈52限制在插接部凹槽51内，防止插接密封圈52位置滑动。所述插接密封圈52 可以是任何常用的密封结构，例如，V型密封圈、0型密封圈等。
[0046] 前述的几种实施方式中，金属管2与水箱61插接后，整个集热管1就与联箱6连 接在一起。为了使金属管2外部的玻璃真空管11固定的更加稳固，可以是所述水箱61外 围包裹有保温层62,所述保温层62靠近金属管插接部5的位置开设有玻璃管插接部65,玻 璃管插接部65的开口尺寸与所述开口端15的外围尺寸相适配，且开口端15插接于玻璃管 插接部65内；所述玻璃真空管11上靠近开口端15的外圆周面与玻璃管插接部65内侧面 之间还设置有弹性圈66,所述弹性圈66截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部65内， L形的另一端抵靠在保温层62的外表面。
[0047] 水箱61外部包裹的保温层62可以为加热后的传热介质保温，如图1和图2所示， 所述金属管口 21插接在金属管插接部5内，且玻璃真空管11的开口端15插接在玻璃管插 接部65内。这样可以使金属管2和玻璃真空管11同时与联箱6实现固定。
[0048] 在所述玻璃真空管11与玻璃管插接部65之间设置的弹性圈66,可以进一步加强 所述开口端15与联箱6插接后的结合的强度，当开口端15插入玻璃管插接部65时，挤压 弹性圈66,使弹性圈66变形外围尺寸变大，从而卡紧在玻璃管插接部65内。这使开口端 15固定得更加牢固。弹性圈66截面为L形可以防止安装集热管1时，弹性圈66滑入玻璃 管插接部65内。
[0049] 本实用新型所采用的集热管1，优选的，可以是所述金属管2的外径与玻璃内管12 的内径相适配，使金属管2外表面与玻璃内管12内表面紧密接触，即是让金属管2尽量充 满整个介质存储空间13。这样有利于选择吸收层19将热量尽快传递给金属管2和金属管 2内的传热介质。
[0050] 如果金属管2外表面与玻璃内管12内表面之间存在较大的间隙，则优选的，可以 在所述玻璃内管12与金属管2之间，且靠近开口端15的位置设置有集热管密封圈3。
[0051] 一方面集热管密封圈3可以对内部的金属管2和外部的玻璃真空管11的相对位 置进行固定，防止金属管2在介质存储空间13内发生晃动；另一方面集热管密封圈3可以 阻止玻璃内管12与金属管2之间的空气向外流动，当玻璃内管12上的选择吸收层19吸收 的热量向金属管2传递时，集热管密封圈3可以阻止热量会从玻璃内管12与金属管2之间 的间隙向集热管1外流失，保温效果更好。
[0052] 为了防止安装好的集热管密封圈3滑脱，还可以在所述金属管2外表面设置与集 热管密封圈3适配的凹槽，所述集热管密封圈3设置在凹槽内。
[0053] 所述集热管密封圈3可以是任何常用的密封件，例如V型密封圈，为了安装方便， 优选的可以是〇型密封圈。
[0054] 前述实施方式中，利用集热管密封圈3可以阻止玻璃内管12与金属管2之间的空 气向外流动来避免热量损失，但还是会有一部分热量以热传递的方式从集热管密封圈3向 集热管1外散失。为避免这个问题，优选的，可以是在所述玻璃内管12与金属管2之间，且 靠近开口端15的位置设置有保温部件31
[0055] 保温部件31可以是能够承受集热管1工作时的温度，且具有保温性能的材料，例 如，超细玻璃棉、硅酸铝纤维棉等。
[0056] 所述玻璃内管12与金属管2之间设置保温部件31后，不仅可以阻止玻璃内管12 与金属管2之间的空气向外流动，而且可以防止热量以热传递方式从保温部件31处向外散 失。
[0057] 在玻璃内管12与金属管2之间可以仅仅只设置保温部件31，也可以是同时配合设 置集热管密封圈3与保温部件31。例如在所述玻璃内管12与金属管2之间，且靠近开口端 15的位置设置有集热管密封圈3和保温部件31，所述保温部件31位于集热管密封圈3与 开口端15之间。
[0058] 上述实施方式中，集热管密封圈3和保温部件31同时起作用，可以最大程度减少 从玻璃内管12与金属管2之间处发生的热量散失。
【权利要求】
1. 集中供热式太阳能热水系统，包括联箱￠)、集中储水箱（7)和集热管（1)，所述联箱 (6)包括内部的水箱（61)，所述水箱（61)上设置有联箱进水口（64)和联箱出水口（63);所 述集中储水箱（7)包括储水箱循环出口（75)、储水箱循环进口（71)、自来水口（73)和热水 出口（72)，所述自来水口（73)与自来水进水管连通；至少一个联箱（6)的联箱进水口（64) 与储水箱循环出口（75)连通，且其联箱出水口（63)与储水箱循环进口（71)连通，其特征 在于，所述集热管（1)包括杯状结构的玻璃真空管（11)，所述玻璃真空管（11) 一端为封闭 端（14)，另一端为开口端（15);玻璃真空管（11)包括内部的玻璃内管（12)，玻璃内管（12) 内的空间为介质存储空间（13)，所述介质存储空间（13)内还设置有金属管（2)，所述金属 管（2)靠近封闭端（14)的一端为金属管尾（22)，金属管（2)另一端为金属管口（21)，所述 金属管尾（22)为封闭结构；所述水箱（61)的侧面与至少一组成对的集热管（1)的金属管 口（21)连通，所述成对的集热管（1)分布于水箱（61)左右两边，所述金属管口（21)的高 度等于或高于金属管尾（22)的高度。
2. 如权利要求1所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征在于，所述联箱进水口 (64) 、储水箱循环出口（75)、联箱出水口 ￠3)和储水箱循环进口（71)所处的高度从低到高 依次设置。
3. 如权利要求2所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征在于，还包括热水汇集管 (91)和冷水汇集管（92)，所述集中储水箱（7)与多个联箱（6)连通，多个联箱（6)平行且 横向排布，所述热水汇集管（91)从左至右依次连通每个联箱（6)的联箱出水口（63)，所述 冷水汇集管（92)从左至右依次连通每个联箱（6)的联箱进水口（64)，所述储水箱循环进口 (71)与热水汇集管（91)连通的位置为热水出水节点（81)，所述储水箱循环出口（75)与冷 水汇集管（92)连通的位置为冷水回水节点（82)，所述热水出水节点（81)设置在离集中储 水箱（7)最近的联箱（6)处，所述冷水回水节点（82)设置在离集中储水箱（7)最远的联箱 ￠)处。
4. 如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征 在于，所述水箱￠1)侧面开设有热管孔（4)，与热管孔（4)连接设置有金属管插接部（5)， 金属管插接部（5)与金属管口（21)尺寸相适配，且金属管口（21)与金属管插接部（5)插 接在一起，所述金属管口（21)与金属管插接部（5)之间设置有插接密封圈（52)。
5. 如权利要求4所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征在于，所述金属管插接部 (5)设置在水箱（61)外，所述金属管插接部（5)内侧面设置有至少一个插接部凹槽（51)， 所述插接密封圈（52)设置在插接部凹槽（51)内，所述金属管口（21)插接于金属管插接部 (5)内部。
6. 如权利要求5所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征在于，所述水箱（61)外围 包裹有保温层（62)，所述保温层（62)靠近金属管插接部（5)的位置开设有玻璃管插接部 (65) ，玻璃管插接部（65)的开口尺寸与所述开口端（15)的外围尺寸相适配，且开口端（15) 插接于玻璃管插接部（65)内；所述玻璃真空管（11)上靠近开口端（15)的外圆周面与玻璃 管插接部￠5)内侧面之间还设置有弹性圈￠6)，所述弹性圈￠6)截面为L形，L形的一端 伸入玻璃管插接部（65)内，L形的另一端抵靠在保温层（62)的外表面。
7. 如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征 在于，所述金属管（2)的外径与玻璃内管（12)的内径相适配。
8. 如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征 在于，所述玻璃内管（12)与金属管（2)之间，且靠近开口端（15)的位置设置有集热管密封 圈（3);所述金属管（2)外表面设置有与集热管密封圈（3)适配的凹槽，所述集热管密封圈 (3)设置在凹槽内。
9. 如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征 在于，所述玻璃内管（12)与金属管（2)之间，且靠近开口端（15)的位置设置有保温部件 (31)。
10. 如权利要求9所述的集中供热式太阳能热水系统，其特征在于，所述保温部件（31) 为娃酸错纤维棉。
【文档编号】F24J2/05GK203869341SQ201420282559
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】刘正彬 申请人:刘正彬