[实用新型]一种太阳能热水器及热水系统

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能热水器领域，具体的提供了一种太阳能热水器及热水系统。

背景技术

我国太阳能资源非常丰富，太阳能年辐照总量大于5200MJ/ m²,全国年地表吸收的太阳能相当于2.2亿万吨标准煤，相当于我国年耗能源总量的1000多倍。太阳能作为可再生能源得到广泛应用，而太阳能热水器是可再生能源技术领域商业化最高、推广应用最普遍的技术之一。随着人民生活水平的提高，太阳能热水器市场在进一步扩大，尤其是在城镇化水平越来越高的农村，太阳能热水器的发展空间更大。

在我国南方地区，平均每人每天热水量为50L左右，而这一水量仅仅满足洗澡用水。随着农民生活的不断提高，大部分家庭认为洗衣物、洗米、洗菜等方面也要大量增加热水，使用热水不但安全合适而且杀菌效果好。但目前市场上的太阳能热水器水容量普遍在200L以下，由于农村家庭人口较多，并不能满足热水需求。其次，太阳能热水器的市场价格偏高，与农村的购买力不相符。此外，太阳能热水器的节能程度不够高，普通太阳能热水器不设循环管道，热水和冷水共用一根真空管，集热效率相对低；有些太阳能热水器为提高集热效率，设置了循环管道，但这些循环管道需配套循环水泵使用，需要额外的电能。上述原因导致农村家庭使用太阳能的热情不高。95%以上的村户仍以电、煤气、柴火、煤炭等加热生活用水，与低碳环保极不符合。

实用新型内容

本实用新型的目的是，克服上述缺陷，提供一种水容量大、造价成本低、节能程度高的太阳能热水器及热水系统。

本实用新型的技术方案：一种太阳能热水器，包括保温水箱、水箱支架和集热模块，所述保温水箱上设有出水口、溢水口、集热接口和循环管接口，所述集热模块包括集热管和联箱，所述保温水箱竖立设置（即保温水箱横截面的宽度小于保温水箱的高度），保温水箱的集热接口与联箱直接相连，联箱底部通过循环管与保温水箱底部的循环管接口相连。

保温水箱竖立设置，可提供较大的水压。保温水箱上的集热接口与联箱的内胆直接相连，与保温水箱通过导管与联箱相连的常规设计相比，结构更简单，保温效果更佳，且可降低联箱约10%的制作成本（省去连接的组件和额外的管道）。此外，联箱内胆的横截面积远大于普通导管的横截面积，两者流通截面积相差10多倍。

一般地，水压增大时，流量会随之增大，且增大程度会随水压的上升而递减。通过实验发现在水压到达一定值后，流量不再随水压的变化而变化（变化量很小，趋于稳定了）。由流体力学中努赛尔数Nu=h*L/K推算（努赛尔数物理意义为是表示对流换热强烈程度）。其中，L:为传热面的几何特征长度，垂直于传热面方向的尺度，单位是m；h:流体的对流传热系数，单位为W/(m^2·K)；【h与其影响因素流速u、密度ρ、粘度μ、导热系数k、比热CP关系：h= A u^a ρ^bμ^c kⁱ CP^e d^f】。k单位是W/(m·K), k为静止流体的导热系数）在太阳能热水器中L=管径d，无外界条件干扰时，h、k是体系内物理量。要加快对流程度，需使d增大。即管径越大，努赛尔数Nu越大，对流越强烈。

因此，联箱内胆直接与保温水箱相连，对流程度也比通过导管连接的强烈很多，更多地储蓄热量，横排形式的加热管不容易因高温而沉淀水垢。而竖立状保温水箱提供的水压与联箱内胆直接与保温水箱相连提供的强烈对流相结合，使本热水器无须配套循环水泵，也能起到很好的循环水流的作用，更节能环保。

优选的，所述保温水箱包括内胆和保温层，所述内胆为圆柱状，内胆尺寸Φ*h为（600~800）*（1000~1250）mm。即保温水箱的高度远大于保温水箱的截面宽度，可以提供较大的水压。

优选的，所述联箱包括内胆和保温层，联箱内胆为圆形，其直径Φ为（100~150）mm。联箱内胆直径远大于普通导管的直径（40mm左右），流通截面积是普通导管的10多倍。

优选的，所述联箱包括联箱内胆和保温层，联箱内胆为方形，其尺寸大小为（100~150）*（100~150）mm。方形内胆与圆形内胆相比，加工更便捷，成本更低。

优选的，所述集热管对称设置于联箱两侧，联箱呈倾斜状设置，联箱与水平面的倾斜角为30-60°，优选40°。结构对称合理。

优选的，所述集热管由外侧向联箱一端倾斜向上设置。即集热管与联箱相连一端的高度高于远离联箱一端的高度。有利于热水的收集。