CN105202781A - 一种主动热管平板型太阳能热水器 - Google Patents

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余延顺
戴乐乐
江安峰
孙成龙
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Abstract

本发明公开了一种主动热管平板型太阳能热水器，包括热水箱、内置于所述热水箱中的冷凝加热盘管、储液罐、工质泵、承压型平板集热器和气液分离器，其中储液罐的出口与工质泵的入口相连，工质泵的出口与承压型平板集热器的入口相连，承压型平板集热器的出口与气液分离器的入口相连，气液分离器包括第一、第二出口，第一出口为气体出口，第二出口为液体出口，气体出口与所述冷凝加热盘管的入口相连，液体出口和冷凝加热盘管的出口分别与储液罐的入口相连；采用工质泵提供传输动力，采用承压型平板集热器，使用中低温环保工质作为载热介质，解决了现有热管型太阳能热水器动力有限的难题，提高了太阳能集热效率，扩大了太阳能热水器的适用范围。

Description

一种主动热管平板型太阳能热水器
技术领域
本发明涉及一种太阳能热水器，具体是涉及一种主动热管平板型太阳能热水器。
背景技术
太阳能是一种取之不尽的绿色能源。太阳能热水***作为太阳能直接有效利用的代表，在全世界范围内被广泛应用。目前，市场上的太阳能热水***主要分为全玻璃真空管型太阳能热水器、平板型太阳能热水器和热管型太阳能热水器。
全玻璃真空管型太阳能热水器由于其结构简单，成本低，生产工艺成熟等原因，已经成为当下中国应用最为普及的太阳能热水***。其主要结构由内、外两层玻璃管组成，内、外玻璃管之间进行真空处理，并且内管真空侧镀有选择性吸收涂层。工作时，内管内充满水，涂层吸收太阳能转换为热能传输给水。而全玻璃真空管型太阳能热水器的缺点如下：1、由于采用真空玻璃管，该种热水器的承压能力较差，在寒冷冬季存在冻裂风险；2、直接用水作传输工质，易结水垢且难以清除；3、寒冷地区，冬季存在冻结危险，且在环境温度较低时因管内外温差大，集热器热损失较大，使得集热器集热效率低；4、可靠性较差，一根破裂会导致整个***无法运行。
平板型太阳能热水器是太阳能热水器的重要成员。其主要由吸热板、透明盖板、保温层和壳体等几部分组成。阳光透过透明盖板照射到吸热板上，吸热板吸收太阳能，并将大部分太阳能转换为热能传输到吸热体流道的工质内。加热后的工质带着有用的热量进入蓄热水箱，实现热能的有效储存。而平板型太阳能热水器的缺点是：集热温度低，在低温环境下易发生冻裂，在低温下适应性较差。
热管型太阳能热水器作为新一代热水器，在解决其他同类产品缺点的同时，价格适中，在市场中发展迅速。其原理是由热管构成的集热单元，每个热管分为冷凝端和蒸发端，热管内工质在蒸发端吸热由于重力流向冷凝端，在冷凝端放热后降温，再流向蒸发端，以此循环往复。然而这种热水器仅靠自然循环，动力有限，冷凝端面积受限，适用范围较窄。
因此，需要提出一种新型的太阳能热水器。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种集热效率高、适用范围广的主动热管平板型太阳能热水器。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种主动热管平板型太阳能热水器，包括热水箱、内置于所述热水箱中的冷凝加热盘管、储液罐、工质泵、承压型平板集热器和气液分离器，其中所述储液罐的出口与所述工质泵的入口相连，所述工质泵的出口与所述承压型平板集热器的入口相连，所述承压型平板集热器的出口与所述气液分离器的入口相连，所述气液分离器包括第一、第二出口，所述第一出口为气体出口，所述第二出口为液体出口，所述气体出口与所述冷凝加热盘管的入口相连，所述液体出口和所述冷凝加热盘管的出口分别与所述储液罐的入口相连；
进一步地，还包括视液镜，所述视液镜连接在所述储液罐的出口与所述工质泵的入口之间；
进一步地，包括一组截止阀，所述截止阀包括第一、第二、第三、第四和第五截止阀，其中所述第一截止阀连接在所述储液罐的出口与所述工质泵的入口之间，所述第二截止阀连接在所述工质泵的出口与所述承压型平板集热器的入口之间，所述第三截止阀连接在所述气液分离器的液体出口与所述储液罐的入口之间，所述第四截止阀连接在所述气液分离器的气体出口与所述冷凝加热盘管的入口之间，所述第五截止阀连接在所述冷凝加热盘管的出口与所述储液罐的入口之间；还包括视液镜，所述视液镜连接在所述储液罐的出口与所述第一截止阀之间。
进一步地，所述工质泵为可压缩气体、液体及气液两相工质的工质泵。
进一步地，所述工质采用中低温环保制冷剂。
进一步地，所述工质采用R134a或R407C环保制冷剂。
有益效果：本发明与现有技术比较，具有的优点是：
1、本发明采用工质泵为***循环提供传输动力，解决了现有的热管型太阳能热水器动力有限的难题，另外相比于常规的太阳能热水器，大大提高了太阳能集热效率，扩大了太阳能热水器的适用范围，为大型热水***采用太阳能热水器提供了可能性；
2、本发明采用了承压型平板集热器，相比全玻璃真空管型集热器，较大地提升了太阳能热水器的承压能力，延长了***的使用寿命；
3、本发明使用中低温环保工质作为载热介质，解决了常规太阳能热水器用水作为工质所带来的结垢问题和冬季结冰隐患，扩大了太阳能热水器在寒冷地区的适用性。
附图说明
图1是本发明主动热管平板型太阳能热水器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
请参阅图1所示，本发明提出的一种主动热管平板型太阳能热水器，包括热水箱5、内置于所述热水箱5中的冷凝加热盘管4、储液罐6、工质泵1、承压型平板集热器2和气液分离器3，其中所述储液罐6的出口与所述工质泵1的入口相连，所述工质泵1的出口与所述承压型平板集热器2的入口相连，所述承压型平板集热器2的出口与所述气液分离器3的入口相连，所述气液分离器3包括第一出口31和第二出口32，所述第一出口31为气体出口，所述第二出口32为液体出口，所述气体出口与所述冷凝加热盘管4的入口相连，所述液体出口和所述冷凝加热盘管4的出口分别与所述储液罐6的入口相连，因此形成一个可循环工作的连通环路，在所述储液罐6的出口与所述工质泵1的入口之间连接有视液镜7，所述视液镜7用于观察所述工质泵1的入口工质状态，所述冷凝加热盘管4中冷凝的液态工质通过所述冷凝加热盘管4的出口进入到所述储液罐6中，所述储液罐6中的液体经过所述工质泵1加压进入到所述承压型平板集热器2中，所述承压型平板集热器2收集太阳能并将太阳能转换为热能，所述承压型平板集热器2使得液态工质气化为高温高压气体或气液两相流体，该高温高压气体或气液两相流体在所述工质泵1出口液体驱动下进入所述气液分离器3中，所述气液分离器3将分离出的气体输送到所述冷凝加热盘管4中进行冷凝换热，将所述热水箱5中的水加热，此时气体冷凝成为液体，该液体通过所述冷凝加热盘管4的出口进入到所述储液罐6中，所述气液分离器3将分离出的液体通过液体出口同时输送到所述储液罐6中，该液态工质再次进入所述工质泵1中，至此完成一个工作循环，继续进行下一次循环工作。
另外该主动热管平板型太阳能热水器还包括一组截止阀，所述截止阀包括第一、第二、第三、第四和第五截止阀8、9、10、11、12，其中所述第一截止阀8连接在所述储液罐6的出口与所述工质泵1的入口之间，所述第二截止阀9连接在所述工质泵1的出口与所述承压型平板集热器2的入口之间，所述第三截止阀10连接在所述气液分离器3的液体出口与所述储液罐6的入口之间，所述第四截止阀11连接在所述气液分离器3的气体出口与所述冷凝加热盘管4的入口之间，所述第五截止阀12连接在所述冷凝加热盘管4的出口与所述储液罐6的入口之间，所述截止阀是用来控制工质在循环环路中的流动，另外在所述储液罐6的出口与所述第一截止阀8之间连接有视液镜7，所述视液镜7用于观察所述工质泵1的入口工质状态；
其中所述冷凝加热盘管4中冷凝的液态工质通过输出口被输送到所述储液罐6中，所述储液罐6中的液态工质被所述工质泵1加压后，该液态工质被输送到所述承压型平板集热器2中，所述承压型平板集热器2收集太阳能并将太阳能转换为热能，所述承压型平板集热器2使得液态工质气化为高温高压气体或气液两相流体，该高温高压气体或气液两相流体在所述工质泵1出口液体驱动下进入所述气液分离器3中，所述气液分离器3中分离出的液体通过所述第二出口32即液体出口输送到所述储液罐6中，所述气液分离器3分离出的高温高压气体通过所述第一出口31即气体出口进入到所述冷凝加热盘管4中进行冷凝换热，将所述热水箱5中的水加热，此时气体成为液体，该液体通过所述冷凝加热盘管4的出口进入到所述储液罐6中，该工质液体再次进入所述工质泵1，至此完成一个工作循环。
以上所述工质泵1均为可压缩气体、液体及气液两相工质的工质泵，该工质泵为整个循环的工质驱动装置。
优选的，本发明中作为载热物质的工质采用中低温环保制冷剂，所述工质采用R134a或R407C环保制冷剂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，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。

Claims (7)

1.一种主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：包括热水箱(5)、内置于所述热水箱(5)中的冷凝加热盘管(4)、储液罐(6)、工质泵(1)、承压型平板集热器(2)和气液分离器(3)，其中所述储液罐(6)的出口与所述工质泵(1)的入口相连，所述工质泵(1)的出口与所述承压型平板集热器(2)的入口相连，所述承压型平板集热器(2)的出口与所述气液分离器(3)的入口相连，所述气液分离器(3)包括第一、第二出口(31、32)，所述第一出口(31)为气体出口，所述第二出口(32)为液体出口，所述气体出口与所述冷凝加热盘管(4)的入口相连，所述液体出口和所述冷凝加热盘管(4)的出口分别与所述储液罐(6)的入口相连。
2.根据权利要求1所述的主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：包括一组截止阀，所述截止阀包括第一、第二、第三、第四和第五截止阀(8、9、10、11、12)，其中所述第一截止阀(8)连接在所述储液罐(6)的出口与所述工质泵(1)的入口之间，所述第二截止阀(9)连接在所述工质泵(1)的出口与所述承压型平板集热器(2)的入口之间，所述第三截止阀(10)连接在所述气液分离器(3)的液体出口与所述储液罐(6)的入口之间，所述第四截止阀(11)连接在所述气液分离器(3)的气体出口与所述冷凝加热盘管(4)的入口之间，所述第五截止阀(12)连接在所述冷凝加热盘管(4)的出口与所述储液罐(6)的入口之间。
3.根据权利要求1所述的主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：包括视液镜(7)，所述视液镜(7)连接在所述储液罐(6)的出口与所述工质泵(1)的入口之间。
4.根据权利要求2所述的主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：包括视液镜(7)，所述视液镜(7)连接在所述储液罐(6)的出口与所述第一截止阀(8)之间。
5.根据权利要求1、2或3所述的主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：所述工质泵(1)为可压缩气体、液体及气液两相工质的工质泵。
6.根据权利要求5所述的主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：所述工质采用中低温环保制冷剂。
7.根据权利要求6所述的主动热管平板型太阳能热水器，其特征在于：所述工质采用R134a或R407C环保制冷剂。
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