[发明专利]一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过冷/热水容积置换后获取热量的太阳(能)热水 器，尤其是涉及一种改变传热方式来提高热效率的一种阳台分体式太 阳热水器.

背景技术

当前太阳热水器采用的(太阳能)集热管有两类：一类是相变式“热 管集热管”，其热效率高、传热方式简单，但价贵；另一类是全玻璃真 空集热管(简称“全玻管”)，其热效率不及“热管”，但价廉并有百年多 成功史，本发明用“全玻管”.

“强制循环”是指从集热管获取热量时需采用循环泵的一种获取太 阳能的方式，在强制循环的太阳(能)热水器领域，通常采用的多种传热 装置的共同特点是：“需要一种隔板”把传热流体与受热流体隔开，热 量需穿过“隔板”才能完成传热，因而存在不小的热阻，热效率受影响. 可通过提高流体流速来减小热阻、提高热效率，但“隔板”的存在使 热阻仍然存在.本发明的目的之一是改变这种从集热管中获取热量 的方式，改用循环泵把冷流体直接输送到集热管腔中已被热流体占据 的空间，所谓“容积置换”，来获取热量、完成传热过程.这种传热过 程不存在“隔板”，因而大幅度提高集热管的热效率.

“容积置换”方式取热的工作方法还可分成两类：一类是把从前一 个全玻管腔中置换出的热流体顺序送入后一个集热管腔、置换出更热 流体，按此串联方式从多根集热管腔获取热量，称“串联(式)容积置换取 热”；另一类是同时把冷流体输送入几个全玻管腔、平行地同时置换 出热流体，故称“并联(式)容积置换取热”，本发明是后者.

“串/并联容积置换取热”是一种工作原理，“并联容积置换取热”工 作原理有人在太阳能热水系统中提出过(CN2190770Y)，但把它应用于 “阳台分体式太阳热水器”却未有报导实，际上把“并联容积置换取 热”应用于阳台分体式太阳热水器领域，却出现些新课题，而这些新课 题至今未有人提出/解决.本发明的主导思想除了把“并联容积置换取 热”原理应用于“阳台分体式太阳热水器”外，还要阐明与解决一些 随之出现的新课题.

发明内容

本发明目的是提供“一种并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水 器”，为使这种“阳台分体式太阳热水器”得以实现，本发明必须解决 在阳台分体式太阳热水器场合“并联容积置换取热”时，如何保持各 根全玻管的热负荷(或流体流量)达到均衡匀(否则某些全玻管的热负 荷会接近于零，等于失效！)；还需解决如何使循环泵的能耗降至最低， 能耗低才能减小机器运转噪音，否则“并联容积置换取热的阳台分体 式太阳热水器”的家居用户对它难以接受；最后还需解决该热水器如 何在家居条件(特别是高层居家)下如何正常/平安运行.

阳台分体式的特点是保温水箱安放在阳台里侧，“集热管系统”悬 挂在阳台“矮墙”外侧接受光照，保温水箱与集热管系统之间的流体 由两根(热/冷)软循环管热连通，循环菅菅路中串联一台循环水泵.由 于“矮墙”高度仅有1m，集热管系统中的多根全玻管一般均按(基本) 水平方向布置；由于受矮墙“1m高度”限制，水平方向布置的全玻管 总数不超过10根；这些全玻管的左或右侧必须有一根基本垂直方何 布置的旁集管(联箱)把各根全玻管连接成一个整体，即各全玻管与一 根旁集管组成一个集热管系统.这种“模式”已公认，本发明遵循它.

图1是“阳台分体式热水器”示意图(见后，).其图例说明汇集于下： 1-保温水箱，2-热循环管路，3-循环水泵，4-各全玻管 5-旁集管(又名联箱)，6-冷循环管路，4+5集热管系统.

顺便说明，若按该图面所示，该保温水箱(1)只能按“落水式”供应热水； 若保温水箱(1)另外附设加热装置(夹套或盘管)，而循环管(热/冷)仅与该 附设的加热装置连通，则保温水箱(1)可按“承压式”供应热水.这已是 共识、不多述.

图2是“并联容积置换取热的阳台分体式太阳热水器”的集热管 系统示意图(见后，图2).

各全玻管(4)基本按水平方向“横向”插入一根旁集管(5)，图2所示 各全玻管(4)的轴线与水平面之间夹角为α，当α＝0时各全玻管(4)严格 按水平方向直插入旁集管(5)；当α≠0时各全玻管(4)按倾斜方向直插 入旁集管(5)(全玻管口向上倾斜).现图面所示是各全玻管(4)按倾斜方 向直插入旁集管(5)(全玻管口向上倾斜).