一种太阳能热水器用水箱及太阳能热水器 【技术领域】
本发明涉及太阳能热水器技术领域，尤其涉及一种太阳能热水器用水箱，本发明还涉及一种太阳能热水器。
背景技术
随着人民生活水平的提高，热水器在日常生活中的应用越来越广泛。
现有的热水器按照能量来源分为燃气、燃煤、燃油热水器，以及电热水器等几大类。上述燃气、燃煤、燃油热水器消耗的均是不可再生能源，还造成环境的污染；同时，在能源价格持续高涨的今天，上述燃气、燃煤、燃油热水器的使用费用很高，给用户带来了较大的经济负担。由于用电量大，电价也有持续增长的趋势，上述电热水器的广泛应用也存在不小的障碍。
在此背景下，太阳能热水器以其能源清洁环保、使用费用较低、使用简单方便等优势得到广泛的应用，这将对我国国民经济和环保事业带来重大影响。
冬季由于室外温度很低，太阳能热水器管路中的水容易冻结，这给其使用带来了很大的不便，而热导式太阳能热水器则可以很好地解决这个问题。
请参考图1，图1为一种典型的热导式太阳能热水器的结构示意图。
如图1所示，该热导式太阳能热水器包括集热器101和水箱。
集热器101能够吸收太阳辐射能量，并将吸收的太阳辐射能量转化为集热器101的内能，集热器101内部设有可供介质液体流动的管路，集热器101设有进液口101-1和出液口101-2；介质液体可以从进液口101-1经过集热器101内的管路流至出液口101-2。介质液体在集热器101内的管路内流动时，介质液体与集热器101进行热交换，集热器101吸收的太阳辐射能量转化为介质液体的内能。
水箱包括储水箱102和介质水箱103。储水箱102设有热水出口102-1和冷水入口102-2，可以通过冷水入口102-2向储水箱102内补充冷水，可以通过热水出口102-1将储水箱201内加热好的热水排出。
介质水箱103设置在储水箱102内，介质水箱103具有一定的容积可以容纳介质流体。储水箱102内还设置有散热管104，散热管104的一端与介质水箱103连通，散热管104的另一端形成介质入口104-1，介质水箱103上设置有介质出口103-1。介质水箱103上设置有介质注入口，介质注入口通过连接管延伸至储水箱102的外部。
在介质注入口往储水箱102外部延伸的连接管上设置有膨胀罐105，膨胀罐105为中空结构，膨胀罐105具有一定的容积，可以容纳部分介质流体。当循环通路中的介质流体因受热体积发生膨胀时，部分介质流体会进入膨胀罐105内，能有效缓解循环通路内的压强。
介质入口104-1与集热器101的出液口101-2通过管路连通，介质出口103-1与集热器101的进液口101-1通过管路连通。介质水箱103、散热管104、集热器101形成一个闭合的循环通路。
介质水箱103内温度较低的介质流体进入集热器101内的管路，集热器101吸收太阳辐射能量，介质流体与集热器101进行热交换，集热器101吸收的太阳辐射能量转化为介质流体的内能，从而实现对介质流体的加热，被加热过的温度较高的介质流体进入散热管104内，介质流体在散热管104内循环后进入介质水箱103内，介质水箱103内温度较低的介质流体再进入集热器101内，通过不断循环将介质水箱103内的介质流体不断加热到较高温度；与此同时，介质流体通过散热管104、介质水箱103与储水箱102内的水进行热交换，介质流体的内能不断传递给储水箱102内的用水，使得储水箱102内的水的温度不断升高，从而实现对储水箱102内的水的加热。
这种结构的太阳能热水器，在集热器101内加热过的介质流体经过散热管104后再进入介质水箱103内，散热管104具有较大的散热面积，介质流体通过散热管104能与储水箱102内的水进行充分的热交换，热交换效率较高，可以将储水箱102内的水加热到较高的温度。介质流体采用凝固点较低的液体，即使室外温度再低，介质流体也不会冻结，在冬季，这种结构的太阳能热水器还能正常使用。
这种结构的太阳能热水器，介质水箱103的上方设置有膨胀罐105，膨胀罐105的上端设有介质注入口，介质注入口通过介质注入管延伸至储水箱102的外部，通过介质注入管向介质水箱103、集热器101和散热管104组成的循环回路中注入介质流体。在向循环回路中注入介质流体的过程中，介质水箱103中的介质流体相对于膨胀罐105地液面高度不易测量，如果介质流体的液面位于膨胀罐105内或高于膨胀罐105，膨胀罐105内的空间变小，膨胀罐105就起不到缓冲循环通路中压力的作用；介质流体的液面太低，低于散热管104顶部时，散热管104的顶部将有部分管道内没有介质流体，散热管104不能够被充分利用，导致散热管104的热交换效率较低。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种太阳能热水器用水箱，该太阳能热水器用水箱中的介质流体的液面高度适中，介质流体的液面不会高于膨胀罐的底部，也不会低于散热管的顶部。本发明的另一目的是提供了一种太阳能热水器。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能热水器用水箱，包括储水箱、介质水箱和散热管，所述储水箱设有热水出口和冷水入口，所述散热管位于所述储水箱内，所述介质水箱的上方设有膨胀罐，所述膨胀罐通过连接管与介质水箱连通，所述连接管上设有介质注入口，所述介质注入口位于所述散热管的上方，且该介质注入口通过介质注入管延伸至所述储水箱外部。
优选的，所述介质水箱位于所述储水箱内部。
优选的，所述散热管呈螺旋状绕于所述介质水箱的外侧。
优选的，所述散热管与所述介质水箱并排设置。
优选的，所述介质水箱位于所述储水箱外部。
优选的，所述储水箱外还套装有外壳体，所述储水箱与所述外壳体之间设置有保温层。
优选的，所述介质水箱位于所述保温层中。
一种太阳能热水器，包括水箱和集热器，所述水箱为上述的太阳能热水器用水箱。
本发明提供的太阳能热水器用水箱包括储水箱、介质水箱和散热管，散热管位于储水箱内，介质水箱的上方设有膨胀罐，膨胀罐通过连接管与介质水箱连通，在所述连接管上设有介质注入口，该介质注入口位于散热管的上方，且该介质注入口通过介质注入管延伸至储水箱外部。本发明提供的太阳能热水器用水箱将介质注入口设置在膨胀罐下方的连接管上，且位于散热管的上方，通过介质注入口向介质水箱、散热管、集热器组成的循环通路中注入介质流体的过程中，当介质流体的液面达到介质注入口时，介质流体将从介质注入管流出，此时关闭介质注入口，介质流体的液面将在散热管的上方，且在膨胀罐的下方，散热管可以充分被利用，散热管的热交换效率较高；膨胀罐内的空间也没有减少，膨胀罐可以正常起到减缓循环通路中压力的作用。
【附图说明】
图1为一种典型的热导式太阳能热水器的结构示意图；
图2为本发明所提供太阳能热水器用水箱的一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明所提供太阳能热水器用水箱的另一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明所提供的太阳能热水器的一种具体实施方式的结构示意图；
集热器101、进液口101-1、出液口101-2、储水箱102、热水出口102-1、冷水入口102-2、介质水箱103、介质出口103-1、散热管104、介质入口104-1、膨胀罐105；
储水箱201、热水出口201-1、冷水入口201-2、介质水箱202、介质出口202-1、介质注入口202-2、散热管203、介质入口203-1、连接管204、膨胀罐205、介质注入口206、介质注入管207、泄压阀208、电加热棒209；
储水箱301、介质水箱302、介质出口302-1、散热管303、介质入口303-1；
储水箱401、热水出口401-1、冷水入口401-2、介质水箱402、介质出口402-1、散热管403、介质入口403-1、集热器404、进液口404-1、出液口404-2、循环泵405。
【具体实施方式】
本发明核心是提供一种太阳能热水器用水箱，该太阳能热水器用水箱中的介质流体的液面高度适中，介质流体的液面不会高于膨胀罐的底部，也不会低于散热管的顶部。本发明的另一核心是提供一种太阳能热水器。
下面结合附图对本发明的内容进行描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参看图2，图2为本发明所提供太阳能热水器用水箱的一种具体实施方式的结构示意图。
如图2所示，本发明提供的太阳能热水器用水箱包括储水箱201和介质水箱202。
在一种具体的实施方式中，储水箱201呈圆柱状，储水箱201的外侧套装有呈圆柱状的外壳体，储水箱201与外壳体之间填充有保温材料。储水箱201设有热水出口201-1和冷水入口201-2，可以通过冷水入口201-2向储水箱201内补充冷水，可以通过热水出口201-1将储水箱201内加热好的热水排出。
介质水箱202设置在储水箱201内，介质水箱202具有一定的容积，可以容纳介质流体。储水箱201内还设置有散热管203，散热管203的一端与介质水箱202连通，散热管203的另一端形成介质入口203-1，介质水箱202上设置有介质出口202-1。
在一种具体的实施方式中，散热管203呈螺旋状分布，且散热管203绕于介质水箱的外侧，这种结构使得储水箱201的内部结构更加紧凑，且便于介质水箱202和散热管203安装在储水箱201内。为了提高介质水箱202及散热管203的散热效果，介质水箱202与散热管203之间具有一定的间隔。
优选方案中，散热管203具体为波纹管，波纹管具有补偿吸收管道轴向、横向角向热变形的特点，而且波纹管上的突起结构具有更大的散热面积，散热效果更好。
更优选方案中，散热管203可采用不锈钢波纹管，不锈钢波纹管具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等特点。
介质水箱202的上方设置有膨胀罐205，膨胀罐205通过连接管204与介质水箱202连通。膨胀罐205为中空结构，膨胀罐205具有一定的容积，可以容纳部分介质流体。当循环通路中的介质流体因受热体积发生膨胀时，部分介质流体会进入膨胀罐205内，能有效缓解循环通路内的压强。
在膨胀罐205与介质水箱202之间的连接管204上设置有介质注入口206，介质注入口206位于散热管203的上方，且介质注入口206通过介质注入管207延伸至储水箱201外部，介质注入管207大体上水平设置。
进一步的方案中，在介质注入管207的外端端部设置有泄压阀208，当循环通路中的压强过大时，泄压阀208自动打开，将循环通路中的高压液体或高压气体排出，有效地保护了循环通路，提高了太阳能热水器的安全性。
优选方案中，为了保证阴天情况下，用户能正常使用热水，在储水箱内还设置有电加热装置，在一种具体的实施方式中，电加热装置为电加热棒209。这样，如果遇到阴天时，集热器不能吸收太阳辐射的能量，可采用电加热棒209对储水箱201内的水进行加热，以保证用户能正常使用上热水。
以下介绍本发明提供的太阳能热水器用水箱的工作原理。
本发明提供的太阳能热水器用水箱包括储水箱201、介质水箱202和散热管203，散热管203位于储水箱内，介质水箱202的上方设有膨胀罐205，膨胀罐205通过连接管204与介质水箱202连通，在连接管204上设有介质注入口206，介质注入口206位于散热管203的上方，且介质注入口206通过介质注入管207延伸至储水箱201外部。本发明提供的太阳能热水器用水箱将介质注入口206设置在膨胀罐205下方的连接管204上，位于散热管203的上方。通过介质注入口206向介质水箱202、散热管203、集热器组成的循环通路中注入介质流体的过程中，当介质流体的液面达到介质注入口206时，介质流体将从介质注入管207流出，此时关闭介质注入口206，介质流体的液面将在散热管203的上方，且在膨胀罐205的下方，散热管203可以充分被利用，散热管203的热交换效率较高；膨胀罐205内的空间也没有减少，膨胀罐205可以正常起到减缓循环通路中压力的作用。
上述实施例中，散热管呈螺旋状绕于介质水箱的外侧，本发明提供的太阳能热水器对散热管的形状和位置不做限制，散热管的形状可以任意设置，散热管的位置也不一定绕于介质水箱的外侧。
请参看图3，图3为本发明所提供太阳能热水器用水箱的另一种具体实施方式的结构示意图。
如图3所示，本发明提供的太阳能热水器水箱包括储水箱301和介质水箱302，介质水箱302设置在储水箱301内，储水箱301内还设置有散热管303，散热管303与介质水箱302并排设置，散热管303的一端与介质水箱302连通，散热管303的另一端形成介质入口303-1，介质水箱302上设置有介质出口302-1。其余具体实施过程与上述实施例类似，在此不再做详细介绍。
以上实施例中，散热管的一端与介质水箱连通，散热管的另一端形成介质入口，该介质入口与集热器的出液口连通，这种结构中，从集热器出来的温度较高的介质流体先经过散热器，再流入介质水箱内与介质水箱内温度较低的介质流体混合。这种结构中，散热管内的介质流体与储水箱内的用水的温差较大，换热效果较好。本发明提供的太阳能热水器用水箱还包括散热管的一端与介质水箱连通，散热管的另一端形成介质出口的情况，该介质出口与集热器的进液口连通，这种结构中，从集热器出来的温度较高的介质流体先进入介质水箱，与介质水箱内温度较低的介质流体混合，然后再进入散热管内，此时，散热管内的介质流体与储水箱内的用水温差较小，换热效果较差，不建议采用这种结构，但这种结构也在本发明的保护范围内。
以上实施例中，介质水箱均设置在储水箱内，本发明提供的太阳能热水器用水箱并不局限于此，介质水箱还可以设置在储水箱外部，优选方案中，为了减少介质水箱的散热量，可以将介质水箱设置在储水箱与外壳体之间的保温层中。
本发明还提供了一种太阳能热水器，包括集热器和上述的太阳能热水器用水箱，以下实施例对此进行详细说明。
请参看图4，图4为本发明所提供的太阳能热水器的一种具体实施方式的结构示意图。
如图4所示，本发明提供的太阳能热水器包括集热器404和水箱，其中水箱为上述实施例中所述的太阳能热水器用水箱，其具体结构在此不再做详细介绍。
集热器404能够吸收太阳辐射的能量，并将吸收的太阳辐射能量转化为集热器404的内能，集热器404内部设有可供介质液体流动的管路，集热器404设有进液口404-1和出液口404-2；在一种具体的实施方式中，进液404-1和出液口404-2设置在集热器404的端部，二者可以均设置在集热器404的一端，也可以分别设置在集热器404的两端；介质液体可以从进液口404-1经过集热器404内的管路流至出液口404-2。介质液体在集热器404内的管路内流动时，介质液体与集热器404进行热交换，集热器404吸收的太阳辐射能量转化为介质液体的内能。
介质入口403-1与集热器404的出液口404-2通过管路连通，介质出口402-1与集热器404的进液口404-1通过管路连通。介质水箱402、散热管403、集热器404形成一个闭合的循环通路。
介质水箱402内温度较低的介质流体通过介质出口402-1、进液口404-1进入集热器404内的管路，集热器404吸收太阳辐射能量，介质流体与集热器404进行热交换，集热器404吸收的太阳辐射能量转化为介质流体的内能，从而实现对介质流体的加热，被加热过的温度较高的介质流体从集热器404的出液口404-2、介质入口403-1进入散热管403内，介质流体在散热管403内循环后进入介质水箱402内，介质水箱402内温度较低的介质流体再进入集热器404内，通过不断循环将介质水箱403内的介质流体不断加热到较高温度；与此同时，介质流体通过散热管403、介质水箱402与储水箱401内的水进行热交换，介质流体的内能不断传递给储水箱401内的用水，使得储水箱401内的水的温度不断升高，从而实现对储水箱401内的水的加热。
这种结构的太阳能热水器，在集热器404内加热过的介质流体经过散热管403后再进入介质水箱402内，散热管403具有较大的散热面积，介质流体通过散热管403能与储水箱401内的水进行充分的热交换，热交换效率较高，可以将储水箱401内的水加热到较高的温度。
为了加快介质流体在循环通路中的循环速度，提高热交换效率，优选方案中，在介质水箱402的介质出口402-1与集热器404的进液口404-1之间的管路上设置循环泵405。为了避免循环泵405发生空转现象，最好是将循环泵405设置在靠近介质水箱402的介质出口402-1处。
以上所述仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。