一种太阳能持续水加热装置.pdf

一种太阳能持续水加热装置包括：三角形支架和安装在其斜面上的太阳能水加热器总成，其特征在于：所述太阳能水加热器总成由进水联箱、出水联箱和若干级结构相同的水加热循环单元串联而成，与首级水加热循环单元连接的进水联箱设有冷水输入口，与尾级水加热循环单元连接的出水联箱设有热水输出口。有益效果是：它克服了现有真空管式太阳能热水器封闭自然循环水加热存在的热效率低、水升温时间长、水加热量少的缺陷。由于本发明为开放式带压自来水循环热交换生产热水，用户可根据需要选择组成太阳能持续水加热装置的水加热循环单元级数。具有设计科学，结构合理简单，热水产量大等优点。是一种符合节能环保要求，适于推广普及使用的新型太阳能水加热装置。

1、  一种太阳能持续水加热装置包括：三角形支架和安装在其斜面上的太阳能水加热器总成，其特征在于：
所述太阳能水加热器总成由进水联箱、出水联箱和若干级结构相同的水加热循环单元串联而成，与首级水加热循环单元连接的进水联箱设有冷水输入口，与尾级水加热循环单元连接的出水联箱设有热水输出口。

2、  根据权利要求1所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述水加热循环单元由结构相同的上联箱、下联箱和大于4偶数根并列的太阳能集热管构成，上联箱和下联箱轴向间隔设有与太阳能集热管根数相对应的集热管连接孔，偶数根太阳能集热管中的一半太阳能集热管上端与上联箱导通连接，另一半太阳能集热管的上端和下端分别与上联箱和下联箱导通连接；仅与上联箱导通连接太阳能集热管另端为与另级水加热循环单元下联箱太阳能集热管的连接端，下联箱留有的集热管连接孔为与另级水加热循环单元太阳能集热管的连接孔。

3、  根据权利要求2所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
首级水加热循环单元的与上联箱导通连接的太阳能集热管另端与进水联箱连接；尾级水加热循环单元与下联箱导通连接的太阳能集热管另端与出水联箱连接。

4、  根据权利要求2或3所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述连接在上联箱和下联箱间同相并列的太阳能集热管中段设有缓冲联箱。

5、  根据权利要求4所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述各水加热循环单元的背面均设有可减少对流散热损失的背衬板。

6、  根据权利要求5所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述太阳能集热管包括带翼不锈合金钢集热管或玻璃集热管。

7、  根据权利要求6所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述下联箱和上联箱的太阳能集热管连接孔均设有连接内管，并配有与连接内管和太阳能集热管密封连接相适应的胶质密封帽套。

8、  根据权利要求7所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述太阳能集热管连接孔之连接内管的内管口端固定有可限止太阳能集热管过度导入的限位环圈。

9、  根据权利要求2或3所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述限位环圈与导入太阳能集热管端面之间设有密封圈。

10、  根据权利要求6所述的太阳能持续水加热装置，其特征在于：
所述带翼不锈合金钢集热管由表面喷有吸热薄膜层的不锈合金钢管和对称设置在其两侧的翼片构成。

一种太阳能持续水加热装置
技术领域
本发明涉及的是太阳能加热装置，尤其是一种太阳能持续水加热装置。
背景技术
现有太阳能热水器通常为真空管式太阳能热水器，它主要有储水箱、玻璃集热管、支架三部份组成。储水箱的为一个留有多个插孔的圆柱形物体，储水箱由内外两层金属材料中间夹带体温层组成，它的作用为储水用；玻璃集热管象一个被拉长的热水壶内胆，由一大一小两支玻璃管套合而成，外层为透明，内层为涂有光普选择性的吸收涂层，内外管之间抽成直空，它是太阳能热水器的核心，用于最大限度地吸收太阳光辐射后的热能；支架支撑着整台太阳能热水器，用于固定储水箱和玻璃集热管。这种结构的太阳能热水器所采用的热交换是封闭式自然循环水加热。使用时，将冷水注入顶部的储水箱及下部的玻璃集热管。玻璃集热管被阳光晒热后将热传递给管内的水，玻璃集热管内的水吸热升温后密度变小而往上移动进入储水箱，储水箱内的水因温度低密度大而往下沉进入玻璃集热管，如此形成储水箱与玻璃集热管内水加热过程的自然内循环，直至玻璃集热管管壁温度与水温相同时才停止。由于自然循环加热水方式是在一个封闭系统中进行的，其存在水升温时间长、被加热的水量少的缺陷。使用证明：一台真空管式太阳能热水器晴天时，一天只能生产几十公斤至几立方生活用热水，只能满足一户至二十户左右的家庭用水，而无法满足几十层、上百户家庭的热用水量。其次，现有真空管式太阳能热水器一旦遇到多日阴雨天，有限的热水储量就不能满足用户的需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有真空管式太阳能热水存在的不足，提供一种太阳能持续水加热装置。
本发明太阳能持续水加热装置的通过以下技术方案实现的。
这种太阳能持续水加热装置包括：三角形支架和安装在其斜面上的太阳能水加热器总成。
这种太阳能持续水加热装置的特点是：所述太阳能水加热器总成由进水联箱、出水联箱和若干级结构相同的水加热循环单元串联而成，与首级水加热循环单元连接的进水联箱设有冷水输入口，与尾级水加热循环单元连接的出水联箱设有热水输出口。
所述水加热循环单元由结构相同的上联箱、下联箱和大于4偶数根并列的太阳能集热管构成，上联箱和下联箱轴向间隔设有与太阳能集热管根数相对应的集热管连接孔，偶数根太阳能集热管中的一半太阳能集热管上端与上联箱导通连接，另一半太阳能集热管的上端和下端分别与上联箱和下联箱导通连接；仅与上联箱导通连接太阳能集热管另端为与另级水加热循环单元下联箱太阳能集热管的连接端，下联箱留有的集热管连接孔为与另级水加热循环单元太阳能集热管的连接孔。
首级水加热循环单元的与上联箱导通连接的太阳能集热管另端与进水联箱连接；尾级水加热循环单元与下联箱导通连接的太阳能集热管另端与出水联箱连接。
本实用新型太阳能持续水加热装置的进一步特点是：
所述各水加热循环单元的背面均设有可减少对流散热损失的背衬板。
所述太阳能集热管包括带翼不锈合金钢集热管或玻璃集热管。
所述下联箱和上联箱的太阳能集热管连接孔均设有连接内管，并配有与连接内管和太阳能集热管密封连接相适应的胶质密封帽套。
所述太阳能集热管连接孔之连接内管的内管口端固定有可限止太阳能集热管过度导入的限位环圈。
所述限位环圈与导入太阳能集热管端面之间设有密封圈。
所述连接在上联箱和下联箱间同相并列的太阳能集热管中段设有缓冲联箱。
本发明太阳能持续水加热装置的使用方法和水加热过程是：将带压自来水管与首级水加热循环单元的下联箱冷水输入口连接，最后一级水加热循环单元的上联箱热水输出口与热水储罐连接。由被阳光晒热后太阳能集热管将热传递给管内的水，带压自来水在流经若干级水加热循环单元过程中不断吸热升温，直到输出。设置在同相并列太阳能集热管中段的缓冲联管则可扩大流通截面而降低水流速，增加流水与太阳能集热管的接触时间，增加吸热量。设置在各水加热循环单元背面的背衬板则可在集热管周围形成一个温室，减少散热损失，提高热效率。
本发明太阳能持续水加热装置与现有真空管式太阳能热水器相比的有益效果是：它克服了现有真空管式太阳能热水器封闭式自然循环水加热存在的热效率低、水升温时间长、被加热水量少的缺陷。由于本发明太阳能持续水加热装置开放式带压自来水循环热交换生产热水，用户可根据需要选择组成太阳能持续水加热装置的水加热循环单元级数。尤其适用于整栋楼的集体热水供应，若配备一足够大的保温热水储箱，则一台设有若级水加热循环单元的太阳能持续水加热装置晴天时，每小时可向保温热水储箱输入40～60℃左右的热水2～25m³，可满足几十层高楼内几百户家庭的生活用热水。具有设计科学，结构合理简单，热水产量大等优点。是一种符合节能环保要求，适于推广普及使用的新型太阳能水加热装置。
本发明太阳能持续水加热装置的具体结构由以下附图和实施例详细给出。
附图说明
图1是实施例一太阳能持续水加热装置的主视结构示意图；
图2是图1所示太阳能持续水加热装置的俯视结构示意图；
图3是图1所示太阳能持续水加热装置的左视结构示意图；
图4是图1所示太阳能持续水加热装置的水加热运行流程示意图；
图5是图1所示太阳能持续水加热装置的上联箱或下联箱结构示意图；
图6是图5所示上联箱或下联箱与带翼不锈合金钢集热管的装配结构示意图；
图7是另实施例二太阳能持续水加热装置的主视结构示意图；
图8是图7所示太阳能持续水加热装置的俯视结构示意图；
图9是图7所示太阳能持续水加热装置的左视结构示意图；
图10是图7所示太阳能持续水加热装置的水加热运行流程示意图；
图11是图7所示太阳能持续水加热装置的上联箱或下联箱结构示意图；
图12是图11所示上联箱或下联箱与玻璃集热管的装配结构示意图。
附图件号说明：1太阳能水加热器总成、11水加热循环单元、11a带翼不锈合金钢集热管、11b玻璃集热管、112上联箱、113下联箱、114集热管连接孔、1141连接内管、1142胶质密封帽套、1143限位环圈、1144密封圈、12进水联箱、13出水联箱、14缓冲联管2三角形支架、3背衬板、4冷水输入口，5热水输出口。
具体实施方式
实施例1：从图1、2、3可以清楚地看到太阳能持续水加热装置，由三角形支架2和固定安装在其斜面上的太阳能水加热器总成1组成。
所述太阳能水加热器总成1由进水联箱12、出水联箱13和若干级结构相同的水加热循环单元11串联而成，与首级水加热循环单元11连接的进水联箱12设有冷水输入口4，与尾级水加热循环单元11连接的出水联箱13设有热水输出口5。
所述水加热循环单元11由结构相同的上联箱112、下联箱113和12根并列的带翼不锈合金钢集热管11a构成，所述上联箱112和下联箱113结构如图5所示，上联箱112和下联箱113轴向对称间隔设有12个集热管连接孔114；12根带翼不锈合金钢集热管11a的上端均与上联箱112的集热管连接孔114导通连接，上联箱112右侧的6根带翼不锈合金钢集热管11a下端与下联箱113左侧的6个集热管连接孔114导通连接；与上联箱112导通连接的左侧6根带翼不锈合金钢集热管11a另端为与前级水加热循环单元下联箱6个集热管连接孔114的连接端，下联箱113留有的6个集热管连接孔114为与后级水加热循环单元6根带翼不锈合金钢集热管11a的连接孔。
所述带翼不锈合金钢集热管11a由表面喷有吸热薄膜层的不锈合金钢管和对称设置在其两侧的翼片构成。
所述下联箱113和上联箱112的集热管连接孔114均设有连接内管1141，并配有与连接内管1141和带翼不锈合金钢集热管11a密封连接相适应的胶质密封帽套1142。带翼不锈合金钢集热管11a两端分别通过胶质密封帽套1142与连接内管1141的配合与下联箱113和上联箱112导通连接(见图6)。
各水加热循环单元11背面均设有背衬板3在组成。
所述太阳能水加热器总成1的若干水加热循环单元的串联连接如图4所示，首级水加热循环单元11与上联箱112连接的左侧带翼不锈合金钢集热管11a与设有冷水输入口4的进水联箱12连接；与首级水加热循环单元11上联箱112右侧导通连接的带翼不锈合金钢集热管11a另端与下联箱113左侧的集热管连接孔114导通连接；下联箱113右侧的集热管连接孔114与后级水加热循环单元11的带翼不锈合金钢集热管11a导通连接；后级水加热循环单元11下联箱113右侧的集热管连接孔114再与其后级水加热循环单元11的带翼不锈合金钢集热管11a导通连接。与此类推，实现若干级水加热循环单元的串联接。最后级水加热循环单元11的与下联箱113右侧连接的带翼不锈合金钢集热管11a与设有热水输入口5的出水联箱13连接。
本发明太阳能持续水加热装置的水加热过程如图4所示：将带压自来水管与进水联箱12的冷水输入口4连接，出水联箱13的热水输出口5与热水储罐连接。在自来水输出的带压水从冷水输入口4经进水联箱12进入首级水加热循环单元11后，流经串联的各级水加热循环单元11，从最后级水加热循环单元11经出水联箱13的热水输出口5输出至保温热水储罐(图中未示)，在此过程中被阳光晒热后太阳能集热管将热传递给管内的水，管内水不断吸热升温，直到输出。
本实施例太阳能持续水加热装置，每小时可向保温热水储罐输入60℃左右的热水25m³。储存在保温热水储罐内的热水可供250百户家庭日常生活使用。
实施例2：从图7、8、9可以清楚地看到，这是一种玻璃集热管的太阳能持续水加热装置，其基本结构与实施例1相同，亦由三角形支架2、固定安装在其斜面上的太阳能水加热器总成1和设置在太阳能水加热器背面的背衬板3组成。所述太阳能水加热器总成1由进水联箱12、出水联箱13和若干级结构相同的水加热循环单元11串联而成。区别仅在于：
所述太阳能水加热器总成1的太阳能集热管是玻璃集热管11b；所述集热管连接孔114之连接内管1141的内管口端固定有可限止太阳能集热管过度导入的限位环圈1143(见图11)；所述限位环圈1143与导入的玻璃集热管11b端面之间设有密封圈1144。玻璃集热管11b两端分别通过胶质密封帽套1142与连接内管1141的配合、玻璃集热管11b端面与密封圈1144和限位环圈1143的配合，与下联箱113和上联箱112导通连接(见图12)。
所述连接在上联箱112和下联箱113间、同相并列的玻璃集热管11b均由两根短玻璃集热管通过横置在其间的缓冲联箱14导通连接构成，与上联箱112和下联箱113平行的缓冲联箱14两侧管壁开设有与上联箱112和下联箱113上集热管连接孔114相对应的连接孔，短玻璃集热管与缓冲联箱14连接孔的装配结构与下联箱113和上联箱112与集热管连接孔114的装配结构相同。
本发明太阳能持续水加热装置的水加热过程如图10所示：将带压自来水管与进水联箱12的冷水输入口4连接，出水联箱13的热水输出口5与热水储罐连接。自来水输出的带压水从冷水输入口4经进水联箱12进入首级水加热循环单元11后，水在流经上联箱112或下联箱113的太阳能集热管11b过程中均需流经缓冲联箱14，缓冲联箱14可扩大流通截面而降低水流速，增加流水与太阳能集热管的接触时间，增加吸热量。水在流经串联的各级水加热循环单元11后，从最后级水加热循环单元11经出水联箱13的热水输出口5输出至保温热水储罐(图中未示)，在此过程中被阳光晒热后太阳能集热管将热传递给管内的水，管内水不断吸热升温，直到输出。
本实施例太阳能持续水加热装置的热水产量与实施例1相同。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。