一种平板集热夹套换热式太阳能热水器的制作方法

本实用新型涉及太阳能热水器领域，具体的说是一种平板集热夹套换热式太阳能热水器。

背景技术：

太阳能热水器利用太阳能对自来水进行加热，提供生产和生活用热水，其应用和普及不仅给人们带来了便利，还减少了常规能源消耗，降低了环境污染，是人们对清洁能源应用的成功案例。

目前常见的太阳能热水器为真空集热管式太阳能热水器，该热水器的水箱和多根真空集热管集成为一体结构，并通过支架安装在房顶，水箱上开设进、出水口并利用上、下水管路与室内的管路和控制阀连接。该种一体结构的太阳能热水器在具体使用中存在诸多缺陷：1）由于整机安装在楼顶，安装和检修均十分不便，尤其对于一些尖顶楼房，操作风险更大；另外，当出现水箱漏水时会污染整个楼顶，造成楼房渗水等不良影响；2）由于上下水管路中均是自来水，尤其是上水管路，冬季容易结冰堵塞甚至冻裂，导致太阳能热水器在冬季无法使用；3）由于采用集热管直接加热自来水的方式，在集热管和水箱中容易积聚水垢以及滋生细菌，水箱和集热管均很难清洗，导致水质差，使用不卫生。

基于上述问题，本案申请人旨在研发一种分体式太阳能热水器，该分体式太阳能热水器利用太阳能集热板对导热介质进行加热，加热后的导热介质再通入换热箱内，利用循环换热结构对水箱内的自来水进行加热。

尽管现有技术中也有依据上述工作原理的分体式太阳能热水器，但是现有的分体式太阳能热水器在换热效率上、能源利用率上以及实用效果上存在诸多不足。针对上述不足，并依据地域差异以及具体功能需求，本案申请人分别开发了多款分体式太阳能热水器，按照循环换热结构的不同主要分成两个大类：夹套式和换热盘管式。其中，对于每个大类，依据具体使用环境、集热效率以及客户具体功能定制需求，又细分为普通型、改进平板型、改进辅助加热型以及阳台壁挂型等。本案对集热平板和换热结构上均进行改进，提供一种平板集热夹套换热式太阳能热水器。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、集热效果好、换热效率高的平板集热夹套换热式太阳能热水器。

为解决上述技术问题，本实用新型的平板集热夹套换热式太阳能热水器包括太阳能集热箱和换热箱，其结构特点是所述太阳能集热箱设置至少两个，集热箱为长方形的扁平箱体，箱体的其中一面封装透明玻璃板、另一面封装镀锌钢板，箱体内安装集热平板且集热平板的集热面朝向透明玻璃板，集热平板的另一面敷设多根竖向设置的集热管，集热平板的顶部和底部各横向设置一根集热总管且集热总管的两端分别伸出箱体两侧，各集热管的两端分别与两根集热总管连通，各集热箱上顶部和底部的集热总管依次对应串接且在顶部形成集热箱出液口、底部形成集热箱进液口，集热平板与镀锌钢板之间填充保温材料并形成平板保温层；换热箱包括安装在其内部的罐体，罐体包括内胆和套设在内胆中部的夹套，夹套的顶部和底部均与内胆的外壁密封连接且夹套与内胆之间形成环形介质腔，内胆的下部开设冷水进口、上部开设热水出口，环形介质腔的下部开设导热介质出口、上部开设导热介质入口，导热介质出口通过循环出液管与集热箱进液口连接，导热介质入口通过循环进液管与集热箱出液口连接，循环出液管上安装有介质循环泵。

采用上述结构，在集热箱内，底部和顶部分别设置一根集热总管，底部为总的进液管路，顶部为总的出液管路，各集热管竖向设置，从而形成多个纵向的单元流道，各单元流道的液体流向与热量的走向一致，整个集热管路的集热效果更好。同时，集热箱采用多个单元箱依次串接的结构形成，可方便扩展使用，同时也便于检修和更换。对于换热箱，罐体利用夹套式的换热结构，在内胆的外部形成环形介质腔，相当于在内胆外层包覆了一层高温护套，内胆侧壁与环形介质腔内的高温介质充分接触，大幅增加了换热面积，提高了换热效率。夹套式换热结构的内层为水，外层为高温介质，在冬季和严寒地区，当换热箱安放在室外时，通过该种换热结构，可将水与外界彻底隔离，从而彻底避免结冰堵塞以及管路或罐体冻坏现象。集热箱一般安装在楼顶，其位置较高，依靠介质自循环会出现动力不足问题，设置介质循环泵可为介质循环提供动力，保证换热效果并可方便对温度进行控制。

所述罐体外部包覆罐体保温层，罐体保温层的外部套设外壳，内胆的底端开口且开口上封装有封盖，内胆的顶端开设排气口，排气口上安装排气阀。设置保温层和外壳，进一步增强了保温效果，避免了热量散失，提高了换热效率。

所述封盖上安装有伸入内胆中的电加热管、水温感应探头和镁棒，集热箱出液口处安装有介质温度传感器，热水器还包括控制盒，电加热管的正负极、水温感应探头的信号输出端、介质温度传感器的信号输出端以及介质循环泵的控制端均与控制盒电连接。设置辅助电加热结构，并对水温和介质温度进行监控，通过控制盒内的控制电路对辅助电加热功能以及介质循环速度进行灵活调节，并切换电加热和介质加热功能，装置使用更加灵活方便。当介质温度和水温相差较大时，可控制增大介质循环泵的速度以快速升高水温；当介质温度过低时，可关闭介质循环泵，并开启辅助电加热功能，从而保证热水器不间断的热水供应；当介质温度升高时，关闭电加热并开启介质循环泵，使用介质加热，避免电力浪费。设置镁棒可对不锈钢材质的内胆和管路起到保护作用，避免了内胆腐蚀，增加内胆使用寿命。

所述封盖上垂直固接有螺纹杆，所述镁棒的底端部开设有与螺纹杆配合的螺纹孔。镁棒采用螺纹安装的结构，更方便了其更换。

所述电加热管的外部包覆搪瓷层。电加热管容易结垢和腐蚀，设置搪瓷层可提高电加热管的抗腐蚀性且不易结垢，从而大幅增加电加热管的使用寿命。

所述外壳底部的中心位置开设有可容纳封盖的底槽，外壳底部的周圈边缘间隔安装多个支撑脚。换热箱采用立式结构，利用支撑脚作为支撑，可将换热箱安装在任意位置处，不用在墙上打孔或安装膨胀螺栓，安装更方便。

所述介质循环泵的出口处连接有注液管和膨胀管，注液管的端部安装注液阀，膨胀管的端部连接有膨胀罐，膨胀管上安装有压力表。注液管用于向介质循环系统中补充换热介质，膨胀罐用于平衡介质循环系统的压力，保证介质循环系统的稳定性。

综上所述，本实用新型具有结构简单、使用方便、集热效果好和换热效率高的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视放大结构示意图；

图3为本实用新型中集热管路的排布结构示意图；

图4为本实用新型中换热箱的具体结构示意图；

图5为本实用新型中封盖及其上各部件的安装结构示意图。

具体实施方式

参照附图，本实用新型的平板集热夹套换热式太阳能热水器包括太阳能集热箱和换热箱1，太阳能集热箱设置至少两个，集热箱2为长方形的扁平箱体，箱体的其中一面封装透明玻璃板3、另一面封装镀锌钢板4，箱体内安装集热平板5且集热平板5的集热面朝向透明玻璃板3，集热平板5的另一面敷设多根竖向设置的集热管6，集热平板5的顶部和底部各横向设置一根集热总管7且集热总管7的两端分别伸出箱体两侧，各集热管6的两端分别与两根集热总管7连通，各集热箱2顶部和底部的集热总管7依次对应串接且在顶部形成集热箱出液口8、底部形成集热箱进液口9，位于顶部的集热总管7串接后，其一端封闭、另一端即为集热箱出液口8，位于底部的集热总管7串接后，其一端封闭、另一端即为集热箱进液口9。集热平板5与镀锌钢板4之间填充保温材料并形成平板保温层34。换热箱1包括安装在其内部的罐体，罐体包括内胆10和套设在内胆10中部的夹套11，夹套11的顶部和底部均与内胆10的外壁密封连接且夹套11与内胆10之间形成环形介质腔12，内胆10的下部开设冷水进口13、上部开设热水出口14，环形介质腔12的下部开设导热介质出口15、上部开设导热介质入口16，导热介质出口15通过循环出液管17与集热箱进液口9连接，导热介质入口16通过循环进液管18与集热箱出液口8连接，循环出液管17上安装有介质循环泵19。

参照附图，在集热箱2内，底部和顶部分别设置一根集热总管7，底部为总的进液管路，顶部为总的出液管路，各集热管6竖向设置，从而形成多个纵向的单元流道，各单元流道的液体流向与热量的走向一致，整个集热管路的集热效果更好。同时，集热箱采用多个单元箱依次串接的结构形成，可方便扩展使用，同时也便于检修和更换。对于换热箱1，罐体利用夹套式的换热结构，在内胆10的外部形成环形介质腔12，相当于在内胆10外层包覆了一层高温护套，内胆10侧壁与环形介质腔12内的高温介质充分接触，大幅增加了换热面积，提高了换热效率。夹套式换热结构的内层为水，外层为高温介质，在冬季和严寒地区，当换热箱1安放在室外时，通过该种换热结构，可将水与外界彻底隔离，从而彻底避免结冰堵塞以及管路或罐体冻坏现象。集热箱2一般安装在楼顶，其位置较高，依靠介质自循环会出现动力不足问题，设置介质循环泵19可为介质循环提供动力，保证换热效果并可方便对温度进行控制。

参照附图，罐体外部包覆罐体保温层20，罐体保温层20的外部套设外壳，内胆10的底端开口且开口上封装有封盖21，内胆10的顶端开设排气口，排气口上安装排气阀22。设置罐体保温层20和外壳，进一步增强了保温效果，避免了热量散失，提高了换热效率。

参照附图，封盖21上安装有伸入内胆10中的电加热管23、水温感应探头24和镁棒25，集热箱出液口8处安装有介质温度传感器26。热水器还包括控制盒27，电加热管23的正负极、水温感应探头24的信号输出端、介质温度传感器26的信号输出端以及介质循环泵19的控制端均与控制盒27电连接。其中，电加热管23的外部包覆搪瓷层231。电加热管23容易结垢和腐蚀，设置搪瓷层231可提高电加热管23的抗腐蚀性且不易结垢，从而大幅增加电加热管的使用寿命。

上述结构中，设置辅助电加热结构，并对水温和介质温度进行监控，通过控制盒27内的控制电路对辅助电加热功能以及介质循环速度进行灵活调节，并切换电加热和介质加热功能，装置使用更加灵活方便。当介质温度和水温相差较大时，可控制增大介质循环泵19的速度以快速升高水温。当介质温度过低时，可关闭介质循环泵19，并开启辅助电加热功能，从而保证热水器不间断的热水供应。当介质温度升高时，关闭电加热并开启介质循环泵，使用介质加热，避免电力浪费。设置镁棒25可对不锈钢材质的内胆和管路起到保护作用，避免了内胆腐蚀，增加内胆使用寿命。

参照附图，对于镁棒25的安装结构，在封盖21上垂直固接有螺纹杆28，镁棒25的底端部开设有与螺纹杆配合的螺纹孔。镁棒25采用螺纹安装的结构，更方便了其更换。

参照附图，外壳底部的中心位置开设有可容纳封盖的底槽29，外壳底部的周圈边缘间隔安装多个支撑脚30。换热箱1采用立式结构，利用支撑脚30作为支撑，可将换热箱1安装在任意位置处，不用在墙上打孔或安装膨胀螺栓，安装更方便。

参照附图，介质循环泵19的出口处连接有注液管和膨胀管，注液管的端部安装注液阀31，膨胀管的端部连接有膨胀罐32，膨胀管上安装有压力表33。注液管用于向介质循环系统中补充换热介质，膨胀罐32用于平衡介质循环系统的压力，保证介质循环系统的稳定性。

综上所述，本实用新型不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本实用新型的保护范围应以本实用新型的权利要求为准。