[发明专利]承压式太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器，尤其是一种承压式太阳能热水器，属于太阳能应用技术领域。

背景技术

据申请人了解，现有太阳能热水器主要有非承压式和承压式两类。非承压式太阳能热水器的储水容器直接与太阳能集热管连通，因此用户直接使用太阳能加热的热水，没有中间换热环节。由于储水容器内没有压力，因此存在使用时水流冲击力不足的缺点；此外，由于水中无法添加防冻液，因此与太阳能集热管连接的外置水管在寒冷季节存在冻结的可能。承压式太阳能热水器的储水容器(通常称为内胆)通过换热结构与太阳能集热管循环吸热耦合连接。由于内胆不与太阳能集热管直接连通，因此可以具有内压，从而输出冲击力强劲的水流；同时太阳能集热管的循环传热介质中可以加入防冻液，从而避免冻结。

检索发现，申请号为01216199.3的中国专利公开了一种真空集热管太阳能集热器，包括若干根全玻璃真空太阳集热管、连集管、支架和反光板，连集管与若干根全玻璃真空太阳集热管连通，其特征是连集管内胆内设置换热管道，该换热管道的两端从连集管内胆侧面穿出，经连接管道与储热水箱连接。该结构存在的明显缺点是，由于换热管道从连集管内胆侧面穿出，因此热交换面积小，热效率低，并且结构不紧凑，外形不工整，制造、安装都比较困难。

此外，申请号为01216418.6的中国专利公开了一种承压式真空集热管太阳能集热器，包括全玻璃真空集热管、反射板、联集管、支架和设在联集管内胆上的进水口、出水口组成，其特征是在联集管内胆内增设多根U形承压换热管，U形承压换热管与联集管贯穿的部位均密封连接。该产品由于采用了U形管，因此克服了上述专利申请热交换面积小、结构不紧凑、外形不工整的缺点，但却存在热交换原理上的问题：由于U形承压换热管左、右两侧的管路对称分布，进水和出水口处于同一高度，理论上难以在进水和出水口之间形成因温差而产生的热虹吸现象，启动水流自然循环十分困难，因此热效率很低。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点和问题，提出一种不仅交换面积大、而且换热效率高的承压式太阳能热水器，同时应具有结构紧凑、外形工整的优点，从而便于切实推广应用。

为了达到以上目的，本发明的承压式太阳能热水器包括储水内胆和太阳能集热装置，所述太阳能集热装置主要由横向集热管和纵向联箱构成；所述集热管的一端与联箱连通，形成第一级热交换循环回路；所述联箱倾斜安置，内装具有两支管的U型换热管；所述U型换热管随联箱倾斜，两支管分别处于高位和低位；处于高位和处于低位的两支管分别向上延伸与所述储水内胆对应的循环接口连通，形成第二级热交换循环回路。

本发明由于将U型换热管倾斜安置，支管形成了高位和低位，因此使之形成了高低温差，从而可以借助热虹吸作用，启动第二级热交换循环回路，解决了技术上的难题。此外，本发明不仅具有良好的换热性能，而且结构紧凑，外形工整，制造安装方便，美观实用，便于推广应用。

理论上，U型换热管随联箱倾斜时与铅垂方向的夹角可以是1°—90°。实验表明，U型换热管随联箱倾斜时其对称中心线与铅垂方向的夹角5°—90°为宜。本发明的进一步完善是，各集热管内增加一根套管，以减少真空集热管内的介质容积，进一步提高换热效率，缩短启动第一级热交换循环的时间。

总之，本发明以科学合理的管路布置，巧妙解决了技术难题，为自然循环的承压太阳能热水器开辟了一条经济、实用、高效的换热途径。实验证明，其换热效果更充分，散热更少，比常规承压太阳能热水器单位面积日得热量提高了20-30％。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明优选实施例的结构示意图。

图2为图1实施例的侧视图。

图3为图1实施例的立体结构示意图。

图4为图1实施例的局部放大结构示意图，用以反映热虹吸启动热交换循环原理。

具体实施方式

实施例

本实施例为一种承压的壁挂式太阳能热水器，如图1、图2和图3所示，主要由储水内胆和太阳能集热装置构成。壳体1中包裹保温层2的内胆主体4呈横置圆柱状，内胆主体4内的上部设有接热水龙头的热水出水管3，下部设有接自来水源的冷水进水管5，因此其中具有一定的内压。内胆主体4的底部设有太阳能循环管路循环出口套管6和循环出口套管7。