[发明专利]一种分体式太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器，更特别地说，是指一种采用循环流动液体强制换热的方式进行热量交换的分体式太阳能热水器。

背景技术

太阳能热水器是由全玻璃真空太阳集热管(或称真空管、真空集热管)、保温水箱、支承架三大部件组成，其核心集热元件是全玻璃真空集热管。经过磁控溅射镀膜技术在集热管的内管外壁镀上多层渐变铝-氮-铝涂层或不锈钢氮化铝，该涂层可经受400℃的高温对太阳光有选择性吸收，其吸收比≥0.92，发射比≤0.09(80℃)。真空集热管选择性吸收太阳光将光能转化为热能使真空管中的水不断加热。由于“热虹吸”作用，即冷水的比重较大，热水的比重较小，因而真空管中的热水自然不断地往上浮，进入水箱。水箱中的冷水自然不断地往下沉，进入真空集热管。周而复始，太阳热水器保温水箱中的水也就被加热了。

直插式全玻璃真空集热管太阳能热水器，是利用真空集热管具有的高吸收率和低发射率，将吸收的太阳辐射转换成热能，利用冷水比重大，热水比重小的特点，在真空管内形成冷水自上而下，热水自下而上的自然循环，使整个水的温度逐步升高，达到一定温度。但现有真空集热管的管内储水量过大，热传导启动速度慢，易造成热损。一般一支直径58mm，长1.8m的真空集热管的管内水容量为3L，一个30支管的太阳能热水器水箱容量为250L，则真空集热管内的水将达到90L，占总水量的26％。因现有结构的缺陷，升温后贮留在真空集热管内的这部分水及其所携带的热量，不仅不能被有效利用，反而起到散热的作用。

现有直插式全玻璃真空集热管太阳能热水器大致存在的缺陷如下：

(1)真空集热管内的水量过大，启动速度慢。以直径58mm，长1.5m的真空集热管为例，管内水量占可用水量的1/3左右，转换的太阳的热量必须先加热管内的水，故造成启动速度慢；

(2)热损大，可用热量低。真空集热管管内的水，不仅不能使用，而且造成热损，使驻留在真空集热管内的水起到散热的反作用，尤其是管内的水经过夜间或阴天降温，当再次太阳能升温时，必须先加热已降温的水。这个问题在北方的冬天特别严重，尤其当冰雪覆盖时，管内的水结冰造成真空管的破裂，致使系统瘫痪的事屡有发生；

(3)单支真空管的破裂即造成整个系统瘫痪，特殊情况，如阳台壁挂，单支真空管的破裂易酿造危险事故；

(4)因制造工艺及安装的要求，管间隙大，单位面积的光热转换率低。以直径58mm、长1.8m的真空管，管间距离一般为80mm，其光热转换率一般低于55％；

(5)真空集热管内结垢并沉淀，严重影响热量交换，甚至使真空集热管失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用循环流动液体强制换热的方式进行热量交换的分体式太阳能热水器，该分体式太阳能热水器解决了现有直插式真空集热管型太阳能热水器以自然“热虹吸”作用作为热量交换的方式，以强制动力循环的方式，将真空集热管内的热量换出，并将贮热水箱内的水加热。

本发明是一种分体式太阳能热水器，其包括有一个集热联箱(15)、多个平行排列的集热导热单元、一个贮热水箱(8)、一个温差控制单元；所述多个平行排列的集热导热单元的结构相同，且采用平行排列布局安装在集热联箱(15)上；贮热水箱(8)通过A导管(6)、B导管(7)与集热联箱(15)连接，B导管(7)上设有循环泵(11)，贮热水箱(8)的内壁上安装有B温度传感器(13)，B温度传感器(13)用于感知贮热水箱(8)内的水温即热水水温T₁₃，并将热水水温T₁₃输出给温差控制器(14)；A温度传感器(12)安装在第三组集热导热单元的C导热管(3c)的外壁，A温度传感器(12)用于感知第三组集热导热单元中真空集热管内的温度即热能温度T₁₂，并将热能温度T₁₂输出给温差控制器(14)；温差控制器(14)对接收的热水水温T₁₃、热能温度T₁₂进行差值比较，获得驱动循环泵(11)的开启和关闭信息ΔT＝T₁₂-T₁₃。

本发明的分体式太阳能热水器具有如下优点：

(1)提供一种新型的换热模式，以循环泵11提供的动力使集热联箱15中的水实现强制循环换热，与自然“热虹吸”换热进行水加热相比，其加热时间缩短了10％～25％；

(2)实现了高效集热导热，通过安装在真空集热管内部的导热管内仅存的少量水，且靠外部动力带动水流循环将集热管内的热量带出，有效地提高日可用得热量达到10％～30％；