[实用新型]高效太阳能热水器

说明书

本实用新型涉及一种采用多循环方式，实现高效快速吸热的全季节太阳能热水器。

现有的太阳能热水器有真空管型、翼型板型、水芯板型和聚光型等，前三种热水器的吸热速度慢，热效率低，冬天低温季节不能使用，聚光型热水器需使用阳光聚焦，只能在阳光直接照射时应用，并需要太阳跟踪装置，虽然能够获得高温热水，但造价高，安装比较复杂，推广应用的难度较大。

本实用新型的目的在于提供一种吸热速度快、热效率高、冬季也能使用的，易安装、造价低的全季节太阳能热水器。

本实用新型由集热器、储水筒和支架三大部件组成。根据流体对流换热理论，流体的流动状态决定换热效果，流体层流时，导热是主要传热方式，在紊流情况下，会产生剧烈的、由平均速度决定的流体扰动，传热效果主要由这个平均速度来决定。紊流时传热量要比层流时大，所以要设法建立人工紊流，对换热表面施加动力影响。因此，本实用新型在集热水器的吸热水芯板内，设有由不同长度的收缩段和扩散段连续交替而形成的的波形通道，使流体在扩散段中产生强涡流，把吸热板上的热量带走，在收缩段又有效的利用了流速增加的效果，在结构设计上，留有横向水道，与纵向水道相互接通，纵横交错，以达到充分吸热的效果。

所说水路的波形通道其水路中的扩散段Q与水路中的收缩段S之比Q∶S≥2。

现有技术中，水道的循环是靠水温升高产生的压力差而进行的，由于流速很小，直接影响流体的吸热效果。本实用新型的另一特征在于在自然循环的基础上，在水道上增设大循环系统，并在大循环系统中加装强制循环装置，以增加流体的流速，增加波形管的吸热效果，达到快速加热的目的。

为了解决冬天防冻的问题，在大循环管路上安装了一只水流控制装置，在寒冷地区冬季夜晚通过它将集热器及进出水管中的水全部放掉，避免结冰，堵塞管道。

本实用新型可以保证流体产生更为频繁的涡流、更高的平均紊流度，在同样流阻损失下，与光滑通道相比，波形通道吸热量增加了70％；采用了自循环、大循环和强制循环等多种循环系统，克服了原有太阳能热水器只靠温度、压力差自然循环缓慢换热的缺点，大大加快了流体流动速度，充分发挥了波形管对流换热的优越性，在同等的情况下，温度可以提高15～20℃；具有吸热速度快，热效率高，冬天也能使用等优点。本实用新型造价低，安装容易，宜于推广应用。

图1为本实用新型的外型示意图；

图2为本实用新型的原理图；

图3、图4为集热器水路结构示意图。

下面将结合附图对本实用新型进一步详述：

图1中，热水器由集热器1、储水筒4和支架10等三大部件组成，集热器是热水器的心脏，它由透光玻璃钢板、传递热体的吸热水芯板、保护吸收热量不致逸散的保温隔热背板及其保护框架构成，吸热芯板由两块铝板铆焊成形，面向阳光的铝板上压制了不同长度的收缩段和扩散段的波形通道，使得水道相互接通、纵横交错，并在其表面涂上一层特制的黑色吸热涂料；储水筒是双层结构，由内筒和外筒组成，中间填有30～40cm厚的聚氨酯发泡保温材料，有良好的保温作用；支架是用来支撑安装热水器的。

图2中，冷水通过上水管8，大循环管2分别进入到集热器1和储水筒4中，大循环管2的上端与储水筒4的下部相连，大循环管2下端通向集热器1的下部，并将集热器1的上部用连接管与储水筒4的上部连在一起，冷水加满时，多余的水将从溢水管5溢出。当面板被加热以后，集热器容腔内的水也被加热，于是失去平衡，热水上升，冷水下降，形成自循环。为了发挥波形通道的作用，可开启强制循环装置3，强制循环装置3为一水泵，加快水流循环速度，以提高吸热速度和效率。水流控制装置7用来防止热水器冬天结冰。在寒冷的冬季夜晚，可利用水流控制装置将集热器和循环管路中的水放掉，6为热水输出管。

图3、图4中，在面向阳光的铝板上压制了由收缩段和扩散段而组成的波形通道9，波形通道9在水芯板中形成相互接通、纵横交错的水道。收缩段S和扩散段Q比为1∶2。