CN204535153U - 一种具有储能功能的太阳能热交换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于太阳能热水器技术领域，具体地讲涉及一种具有储能功能的太阳能热交换装置。构成该装置的结构包括储水箱、设置于其中的热交换机构和与该储水箱连接的能够对其中的水介质进行热传导的加热机构，热交换机构的进、出水管设置于储水箱的箱壁上；储水箱由至少一个固定于箱壁上的具有对流孔的扰流挡板，该扰流挡板将储水箱上下分隔若干的不同温度区域；加热机构介质的进、出口设置于所述储水箱底部。该装置使得太阳能水箱中的水的热能能够得到储存并实现充分利用。并能够适用于太阳能热水器一体和分体安装；具有实现高效采能、节能安全的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能热水器技术领域，具体地讲涉及一种具有储能功能的太阳能热交换装置。
背景技术
目前，太阳能的利用是通过对水箱中的水由太阳能管加热后进行使用，当水箱中的热水不能够一次使用完的情况下，其所产生的热水的热能会随着昼夜或天气冷暖的变化而大量散失。并且在使用过程中，
不仅因太阳能水箱的水一般少则一两天、多则十几天才会使用完，使得太阳能白天所加热的水箱中水中的热能，只有很少的部分得到利用，而大部分的热能会因昼夜的来临而通过箱体尤其是通过太阳能管散失；且周而复始，使得太阳能水箱中的水存在加热升温、散热降温的忽冷忽热，而且使得水箱中的热水的水质发生极大的变化；而且，
因水箱中的水存在着上部水温高、下部水温低的现象（热水会往涌往高处），在放水时不仅需要将下水管中的冷水放掉，而且还需要将临近出水管的水箱底部的水也要放掉，才能够将水箱上部水温较高的水放出，这样不仅造成水的浪费，更重要的是所集聚的太阳能因不能够得到充分的利用而散失；及其
当通过太阳能加热的水介质的温度低于水箱中的水介质平均温度时，则水箱中的高低温分层的水介质不再吸收热量，不仅造成使用上的不便，更主要的是限制了对太阳能的利用。
中国专利号200620072491.9的实用新型专利，公开了一种太阳能热交换器，可以使得太阳能水罐中水的热能通过热交换得到了利用；但该热交换器水箱中的水在使用过程中由于高低温分层，同样存在太阳能加热的热能得不到保存以及充分利用的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种能够使得太阳能水箱中水的热能能够得到储存并实现充分利用的具有储能功能的太阳能热交换装置。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
一种具有储能功能的太阳能热交换装置，包括储水箱、设置于其中的热交换机构和与该储水箱连接的能够与其中的水介质进行热传导的加热机构，所述热交换机构的进、出水管设置于所述储水箱的箱壁上；所述的储水箱中由至少一个固定于箱壁上的具有对流孔的扰流挡板，该扰流挡板将储水箱上下分隔成若干的不同温度区域；所述加热机构介质的进、出口设置于所述储水箱底部或侧下部。
构成上述一种具有储能功能的太阳能热交换装置的附加技术特征包括：
——所述的热交换机构为由下及上盘绕于所述储水箱中的不同温度区域中，并与所述扰流挡板对应固定；
——所述的扰流挡板呈固定端低和对流孔处高的斜向设置，并且在其与所述箱壁连接的低端设置有微循环孔缝；
——所述的加热机构由与所述的储水箱底部连接的太阳能真空管排构成；
——所述的加热机构由设置有热介质进、出口的加热器构成，其热介质的进、出口分别与所述储水箱下侧部设置的出、进口对应连接；
——在构成所述储水箱由扰流挡板隔成顶部的高温区域中设置有竖向隔板，在该隔板与箱壁构成的空间内设置有用于对所述热交换机构出水端加热的电加热机构；
——在构成所述储水箱箱壁顶部设置有气孔；
——所述的对流孔设置于所述扰流挡板的侧部；
——在构成所述储水箱的下侧部设置有补水口。
本实用新型提供的一种具有储能功能的太阳能热交换装置同现有技术相比具有以下优点：其一，由于在构成的该装置的储水箱中设置了若干固定于箱壁上的具有对流孔的扰流挡板，将储水箱上下分隔成若干的不同温度区域，不仅可以直接利用位于储水箱上部高温区热水，而且还能够使用热交换水箱中的热水实现热交换功能；其二，储水箱内设置的扰流挡板可以避免不同区域的水介质在对流热交换时所产生的扰流现象；其三，由于在储水箱顶部高温区域中设置有竖向隔板，缩小了热交换机构出水端部的容积，有利于电热对该区域的加热，以满足热交换机构出水端部的加热的控制，可以起到节约电能的效果。
附图说明
图1为本实用新型提供的具有储能功能的太阳能热交换装置的结构示意图；
图2为分体结构的具有储能功能的太阳能热交换装置的结构示意图；
图3为横向隔板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所提出的具有储能功能的太阳能热交换装置的结构及其工作原理做进一步详细说明。
如图1所示为本实用新型提供的具有储能功能的太阳能热交换装置的结构示意图。构成该装置的结构包括储水箱1、在其中设置有三个固定于箱壁上的具有对流孔2的扰流挡板3，该扰流挡板将整个箱体由下及上分割为A、B、C和D四个区域，由螺旋形水管4构成的热交换机构由下及上盘绕于上述的四个区域中，并与扰流挡板对应固定，该螺旋形水管的冷水进水口5和热水出口6分别设置于构成储水箱中的最下层和最上层的区域D和A的水箱箱壁上；由太阳能管排形成的加热机构9设置于储水箱底部，并与其最下层区域A连通。
其工作原理为：首先由太阳能管排形成的加热机构产生的高温热水介质通过直接进入储水箱底部中，根据高温热水密度低的特点会迅速通过扰流挡板上的对流孔而上升，并进入最高层区域D中，即顺第一箭头循环线路L1实现区域D中的热传导；当区域D中的水介质的水温达到最高温度时，则由加热机构进入的高温热水介质会进入区域C中，即顺第二箭头循环线路L2实现区域C中的热传导；直至实现顺第四箭头循环线路L4实现区域A中的热传导。在构成热交换机构的螺旋管由于其冷水进水口设置于最下的区域A，因此在使用时由下及上在A、B、C和D四个区域中顺序与热水介质完成热交换，最后在设置于顶层最高温度的D区域由出水口6流出，以实现该太阳能热交换装置的热交换。
在上述结构中，由于加热机构产生的高温热水介质顺序由上及下依次实现各区域的热传导，因此其最上层区域的水的温度最高，并且在使用过程中，由于扰流挡板的作用克服了其扰流现象的发生，并且实现了对热能的储存。并且由于对储水箱的上下分割，可以大大提高储水箱中的水介质对加热机构产生的热能的吸收，提高了对热能的利用。
在构成上述一种具有储能功能的太阳能热交换装置的结构中，
——为了进一步提高由扰流挡板分割成的下部区域的热能的向上传递，扰流挡板3呈固定端31低和对流孔处32高的斜向设置；每个区域中靠近扰流挡板3底侧面温度相对较高的介质水会沿其底侧面再通过对流孔2实现与上区域的底层温度较低水介质的热对流；即可减少扰流利于热水上行；并且在扰流挡板3与箱壁H连接的低端设置有用于向下低温区域连通的微循环孔缝R（如图3所示），以利于上、下交换水箱中的水的导热循环；
——构成该装置的加热机构9既可以是如图1所示的与储水箱底部连接的由太阳能真空管排构成形成的一体结构，也可以是如图2所示的与储水箱1通过管线连接的分体结构形式：即加热机构9通过设置的热水出口91和回水进口92和设置于储水箱下侧部位于最下层低温区域A的两侧壁上设置的储水箱进、出水口7和8通过管线10连通。即由加热机构形成的高温介质水通过进水口7进入水箱中，同样首先上升完成最高区域中水介质的热导，并依次下行完成以下区域的介质水的对流传导；
——在构成所述水箱由扰流挡板隔成顶部高温区域D中设置有竖向隔板11，在与该隔板箱壁构成的空间内（最好是螺旋热交换管的螺旋筒中）设置有电加热机构12，用于对热交换机构出水端13的加热；该竖向隔板可以缩减电加热的加热空间，电加热只对热交换管的出水处加热并使其所产生的热量能够被吸收，可实现对出水精确控温；而电热并不扩散至大的热交换空间中，以免造成对电热能的浪费；
——在构成上述储水箱箱壁顶部设置有气孔14，便于减低水箱气压，保证安全；
——所设置的对流孔2设置于所述扰流挡板3的侧部，并紧贴于储水罐的罐壁，以减低通过进水管7进入的热水的热量上升时的阻力，以利于热水与扰流挡板下的低温区域的热交换传导。
构成该具有储能功能的太阳能热交换装置的储水箱中既可以使用水作为热传导介质，也可以使用酒精、导热油等其他液体作为热传导介质。当使用水作为热传导介质时，储水箱中的水还可以通过其进水口或单独设置的出水口放出使用，则必须在构成上述储水箱的箱体上尤其是其底部的低温区域设置补水口15，以便于向储水箱中补水；当该具有储能功能的太阳能热交换装置为图2所述的分体结构时，其补水口15可以设置于与加热机构连接的出水口8处的管线10上设置的三通16充当。
Claims (9)
1.一种具有储能功能的太阳能热交换装置，包括储水箱、设置于其中的热交换机构和与该储水箱连接的能够与其中的水介质进行热传导的加热机构，所述热交换机构的进、出水管设置于所述储水箱的箱壁上；其特征在于：所述的储水箱中有至少一个固定于箱壁上的具有对流孔的扰流挡板，该扰流挡板将储水箱上下分隔成若干的不同温度区域；所述加热机构介质的进、出口设置于所述储水箱底部或侧下部。
2.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：所述的热交换机构为由下及上盘绕于所述储水箱中的不同温度区域中，并与所述扰流挡板对应固定。
3.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：所述的扰流挡板呈固定端低和对流孔处高的斜向设置，并且在其与所述箱壁连接的低端设置有微循环孔缝。
4.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：所述的加热机构由与所述的储水箱底部连接的太阳能真空管排构成。
5.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：所述的加热机构由设置有热介质进、出口的加热器构成，其热介质的进、出口分别与所述储水箱下侧部设置的出、进口对应连接。
6.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：在构成所述储水箱由扰流挡板隔成顶部的高温区域中设置有竖向隔板，在该隔板与箱壁构成的空间内设置有用于对所述热交换机构出水端加热的电加热机构。
7.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：在构成所述储水箱箱壁顶部设置有气孔。
8.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：所述的对流孔设置于所述扰流挡板的侧部。
9.如权利要求1所述的一种具有储能功能的太阳能热交换装置，其特征在于：在构成所述储水箱的下侧部设置有补水口。
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