[实用新型]玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能热利用装置，尤其是一种玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器。

背景技术

中国专利公开了一种《玻璃真空太阳能集热球热水器》（专利号ZL200410026080·4）的实用新型专利。图1即其集热球的结构。

集热球有一个由外玻壳1与内玻壳2所封接成的球形双层外壳，双层外壳之内有一个玻璃球壳形的排量器4。外玻壳1的下端有一个开口的锥颈，内玻壳2的下端有一个开口的直颈，采用结晶型焊料玻璃将两个颈口封接成一个颈口。内玻壳2的顶端有一个封闭的锥管，外玻壳1的顶端有一个具通孔的锥管，其通孔用以封接排气管，两个锥管的夹壁间装有支架3。双层外壳的夹壁间排成真空。外玻壳1的内表面镀有选择性增透膜。内玻壳的外表面镀有选择性吸收膜。两个锥管及两个颈的夹壁间都蒸有吸气剂。外玻壳1、内玻壳2及排量器4，均由上、下二个半球形玻壳封接构成，外坡壳1采用熔块间接封接，内玻壳2及排量器4均采用火头封接。排量器4的一端有一个具通孔的柄，过通孔系有连接索5，将排量器4与连杆6上有U型接头的一端连接，连杆6上有螺纹的一端，穿过塞封在颈口内的软塞7上的中心通孔，上定位板8上的中心通孔，戴上平垫，用六角螺母紧固。有弧形弯的出水管9及直形的给水管10，分别穿过软塞7、上定位板8两个件的中心通孔两侧的通孔后，各露出70mm于上定位板8之外；在内玻壳2内，出水管9的上端插在内玻壳2的封闭锥管之内，给水管10的上端与软塞7的上端面齐平。给入或排出集热球的水11贮存于内玻壳2与排量器4的夹壁间。

从集热球的结构看，存在如下缺点：

1、在图1中，接自来水管于给水管10，接阀门于出水管9，打开阀门，自来水可将内玻壳2内所贮满的水11全部顶出；同时也充满内玻壳2。关闭阀门，给、出水同时停止。此即上顶水的结构及其使用工况。上顶水热水器的重要特征，是其安装位置可以高于、等于或低于用户，用后无需耗时上水。给给水管10并联两个阀门，其中任意一个接自来水管，出水管9作大气出、入管使用。关闭未接自来水管的阀门，打开已接自来水管的阀门，可给内玻壳2内将水充满，关闭已接自来水管的阀门，打开未接自来水管的阀门，可将内玻壳2内的水落尽。此即下落水的结构及其使用工况。下落水热水器的安装位置只能高于用户，用后尚需耗时上水。

当集热球在上顶水工况下使用时，内玻壳2内处于承受自来水压的状态，在最低限度内应能承担设计寿命内的计算压力Pc。Pc应等于内玻壳2对自来水的承压额定值0.7Mpa，加因内玻壳2的外表面处于真空状态，其内表面所增加的压力值0.1013Mpa，再加当内玻壳2的内径Di=1000mm（以此值为例）时，所贮水11的重力及排量器4的重力共同形成的最大静压力值0.0104Mpa的三者之和，即Pc=0.812Mpa。当集热球在下落水工况使用时，其计算压力Pc′=0.812－0.7=0.112Mpa，取内玻壳2的材料断裂强度为34.323Mpa，许用应力[σ]=11.441Mpa，封接接头系数φ=0.9后，即可对内玻壳2在两种不同工况下的内压球壳的计算壁厚δ进行复核。右式：δ=PcDi/4[σ]^tφ-Pc为公知地计算壁厚δ的公式。以δ₁及δ₂分别表示在上顶水及下落水两种不能工况使用时的计算壁厚，经复核可知：δ₁≥20.11mm、δ₂≥2.73mm。δ₁≥20.11mm，这表明如此厚的内玻壳2其热阻及成本均不可取。δ₂≥2.73mm，表明内玻壳2用于下落水使用完全可行。但对玻璃真空太阳能集热球热水器来说：失去了上顶水，就失去了在安装位置上的宽松性。另外，还会影响到本次专利申请排除水垢及太阳能与电（气）能互补使用的实现。

2、如图1所示， “给水管10的上端与软塞7的上端面齐平”。软塞7的上端面是一个水垢沉积之处，当给水管10在给、出水时，都会携带水垢影响水质、堵塞管道及喷头。

3、如图1所示，“排量器4的一端有一个具通孔的柄，过通孔系有连接索5，将排量器4与连杆6上有U型接头的一端连接”。这种连接结构不能将排量器4固定，这会给包装工作造成麻烦；并提高包装成本。

4、从图1中可以看出，当集热球运行于上顶水工况，且水11为热水，出水管9内热、外冷的水的流动方向总是逆向而流，特别在冷水的水位升高过半后，出水管9的下半段即成为一段逆流换热管，这会明显降低所出热水的温度。