承壓式太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種承壓式太陽能熱水器，包括聯(lián)箱、集中儲水箱和集熱管，所述聯(lián)箱下部與集中儲水箱連通形成回路，所述集熱管包括杯狀結構的玻璃真空管，所述玻璃真空管一端為封閉端，另一端為開口端；玻璃真空管包括內部的玻璃內管，玻璃內管內的空間為介質存儲空間，所述介質存儲空間內還設置有金屬管，所述金屬管靠近所述封閉端的一端為封閉結構，另一端為金屬管口；所述聯(lián)箱下部與至少一根集熱管的金屬管口連通。本承壓式太陽能熱水器，集熱管中的傳熱介質存儲在金屬管中；金屬管可以滿足傳熱介質加壓的強度要求，玻璃真空管又可以大大減少傳熱介質熱量散失。
【專利說明】承壓式太陽能熱水器

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于太陽能熱水器領域，具體的是包含有新型集熱管的承壓式太陽能 熱水器。

【背景技術】
[0002] 太陽能熱水器是利用太陽光熱量將水加熱的設備，其通常包括儲水用的水箱和吸 熱用的集熱管，水箱和集熱管內部存儲有傳熱介質。按照水箱和集熱管內部是否受壓可以 分為非承壓式太陽能熱水器和承壓式太陽能熱水器兩種。
[0003] 承壓式的太陽能熱水器，即是讓水箱和集熱管內部的傳熱介質保持一定壓力，例 如水箱直接與自來水管道接通，利用自來水的壓力將加熱后的水壓出到達用戶端。這樣就 可以將水箱設置在靠近用戶端的位置，而不用考慮高度落差的情況，水箱離用戶端越近，則 中間管道越少，有利于熱水的充分利用；而且由于熱水具有一定壓力可以方便的與自來水 冷水管配合調溫使用。
[0004] 太陽能熱水器最常用的集熱管為玻璃真空集熱管，其結構為雙層玻璃制成的杯狀 結構，其中內管和外管之間為真空，這使得集熱管吸熱后可以大大減少熱量向外的散失，從 而將傳熱介質加熱到較高的溫度。
[0005] 但由于玻璃真空集熱管強度不高，如果用于承壓式太陽能熱水器，則集熱管非常 容易破裂。所以傳統(tǒng)的承壓式太陽能熱水器，都是直接采用金屬管或者金屬管加金屬翅片 的形式制成集熱管。這種太陽能熱水器的金屬管雖然可以滿足傳熱介質加壓的要求，但由 于金屬管會通過熱傳遞的方式向外散失大量熱量，這導致熱水器內傳熱介質被加熱的溫度 低于前述真空集熱管能達到的溫度。 實用新型內容
[0006] 本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種承壓式太陽能熱水器，其集熱管既 可以滿足傳熱介質加壓的強度要求，又可以大大減少傳熱介質向外的熱量散失。
[0007] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0008] 承壓式太陽能熱水器，包括聯(lián)箱、集中儲水箱和集熱管，所述聯(lián)箱包括內部的水 箱，所述水箱上設置有聯(lián)箱進水口和聯(lián)箱出水口；所述集中儲水箱包括儲水箱循環(huán)出口、儲 水箱循環(huán)進口、自來水口和熱水出口；所述聯(lián)箱進水口與儲水箱循環(huán)出口連通，所述聯(lián)箱出 水口與儲水箱循環(huán)進口連通，所述自來水口與自來水進水管連通，所述集熱管包括杯狀結 構的玻璃真空管，所述玻璃真空管一端為封閉端，另一端為開口端；玻璃真空管包括內部的 玻璃內管，玻璃內管內的空間為介質存儲空間，所述介質存儲空間內還設置有金屬管，所述 金屬管靠近所述封閉端的一端為封閉結構，另一端為金屬管口；所述水箱下部與至少一根 集熱管的金屬管口連通。
[0009] 進一步的，所述聯(lián)箱進水口與儲水箱循環(huán)出口之間，或聯(lián)箱出水口與儲水箱循環(huán) 進口之間的的管路上還設置有循環(huán)泵。
[0010] 進一步的，所述聯(lián)箱進水口、儲水箱循環(huán)出口、聯(lián)箱出水口和儲水箱循環(huán)進口所處 的高度從低到高依次設置。
[0011] 進一步的，所述水箱下部開設有熱管孔，與熱管孔連接設置有金屬管插接部，金屬 管插接部與金屬管口尺寸相適配，且金屬管口與金屬管插接部插接在一起，所述金屬管口 與金屬管插接部之間設置有插接密封圈。
[0012] 進一步的，所述金屬管插接部設置在水箱外，所述金屬管插接部內側面設置有至 少一個插接部凹槽，所述插接密封圈設置在插接部凹槽內，所述金屬管口插接于金屬管插 接部內部。
[0013] 進一步的，所述水箱外圍包裹有保溫層，所述保溫層靠近金屬管插接部的位置開 設有玻璃管插接部，玻璃管插接部的開口尺寸與所述開口端的外圍尺寸相適配，且開口端 插接于玻璃管插接部內；所述玻璃真空管上靠近開口端的外圓周面與玻璃管插接部內側面 之間還設置有彈性圈，所述彈性圈截面為L形，L形的一端伸入玻璃管插接部內，L形的另一 端抵靠在保溫層的外表面。
[0014] 進一步的，所述金屬管的外徑與玻璃內管的內徑相適配。
[0015] 進一步的，所述玻璃內管與金屬管之間，且靠近開口端的位置設置有集熱管密封 圈；所述金屬管外表面設置有與集熱管密封圈適配的凹槽，所述集熱管密封圈設置在凹槽 內。
[0016] 進一步的，所述玻璃內管與金屬管之間，且靠近開口端的位置設置有保溫部件。
[0017] 進一步的，所述保溫部件為硅酸鋁纖維棉。
[0018] 本實用新型的有益效果是：使用本實用新型的承壓式太陽能熱水器，其集熱管包 括外部的玻璃真空管和內部的金屬管，傳熱介質存儲在金屬管中；金屬管可以滿足傳熱介 質加壓的強度要求，玻璃真空管又可以大大減少傳熱介質熱量散失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型的承壓式太陽能熱水器一種實施例的示意圖；
[0020] 圖2是圖1中集熱管與聯(lián)箱連接處的放大示意圖；
[0021] 圖中部件附圖標號為：1-集熱管、11-玻璃真空管、12-玻璃內管、13-介質存儲空 間、14-封閉端、15-開口端、19-選擇吸收層、2-金屬管、21-金屬管口、3-集熱管密封圈、 31-保溫部件、4-熱管孔、5-金屬插接部、51-插接部凹槽、52-插接密封圈、6-聯(lián)箱、61-水 箱、62-保溫層、63-聯(lián)箱出水口、64-聯(lián)箱進水口、65-玻璃管插接部、66-彈性圈、7-集中儲 水箱、71-儲水箱循環(huán)進口、72-熱水出口、73-自來水口、75-儲水箱循環(huán)出口、8-循環(huán)泵。

【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明：如圖1所示：
[0023] 承壓式太陽能熱水器，包括聯(lián)箱6、集中儲水箱7和集熱管1，所述聯(lián)箱6包括內部 的水箱61，所述水箱61上設置有聯(lián)箱進水口 64和聯(lián)箱出水口 63 ;所述集中儲水箱7包括 儲水箱循環(huán)出口 75、儲水箱循環(huán)進口 71、自來水口 73和熱水出口 72 ;所述聯(lián)箱進水口 64 與儲水箱循環(huán)出口 75連通，所述聯(lián)箱出水口 63與儲水箱循環(huán)進口 71連通，所述自來水口 73與自來水進水管連通，所述集熱管1包括杯狀結構的玻璃真空管11，所述玻璃真空管11 一端為封閉端14,另一端為開口端15 ;玻璃真空管11包括內部的玻璃內管12,玻璃內管12 內的空間為介質存儲空間13,所述介質存儲空間13內還設置有金屬管2,所述金屬管2靠 近所述封閉端14的一端為封閉結構，另一端為金屬管口 21 ;所述水箱61下部與至少一根 集熱管1的金屬管口 21連通。
[0024] 本實用新型的承壓式太陽能熱水器，包括聯(lián)箱6、集熱管1和集中儲水箱7,所述集 熱管1安裝在聯(lián)箱6下部，集中儲水箱7與聯(lián)箱6通過管路連通形成可循環(huán)的回路。
[0025] 集熱管1是將太陽光的熱量吸收并傳遞給傳熱介質的部件，其包括外部的玻璃真 空管11和內部的金屬管2。所謂的傳熱介質是指吸收太陽光熱量，并且將熱量攜帶到用戶 端的物質，例如太陽能熱水器中常常用水，或者防凍液作為傳熱介質。
[0026] 金屬管2設置在玻璃內管12形成的介質存儲空間13內，玻璃內管12表面涂布有 選擇吸收層19,集熱管1工作時，選擇吸收層19充分吸收太陽光的熱量，并通過熱傳遞使金 屬管2和金屬管2內的傳熱介質溫度升高，同時由于玻璃真空管11的內管和外管之間為真 空，可以大大減少吸收的熱量向集熱管1外界散失。
[0027] 所述聯(lián)箱6的作用在于收集并存儲被集熱管1加熱后的傳熱介質，聯(lián)箱6包括內 部的水箱61，所述水箱61下部與至少一根集熱管1的金屬管口 21連通，金屬管2內的空 腔與水箱61內部空腔合并成一個整體的腔體。熱水器工作時，傳熱介質被加熱后密度會變 低，所以高溫的介質會向上運動并且始終保持在容器的上層位置。為了保證聯(lián)箱6搜集到 的高溫介質可以進入集中儲水箱7,就需要傳熱介質可以在聯(lián)箱6和集中儲水箱7之間循 環(huán)，其實現(xiàn)方式可以是通過溫差自然循環(huán)或者強制循環(huán)。
[0028] 強制循環(huán)的實施方式可以是在所述聯(lián)箱進水口 64與儲水箱循環(huán)出口 75之間，或 聯(lián)箱出水口 63與儲水箱循環(huán)進口 71之間的的管路上還設置有循環(huán)泵8。
[0029] 例如以水作為傳熱介質時，如圖1所示，自來水從自來水口 73進入集中儲水箱7， 啟動循環(huán)泵8后，使集中儲水箱7中的冷水流入聯(lián)箱6和集熱管1中，同時所述玻璃內管12 上涂布的選擇吸收層19吸收太陽光的熱量，通過熱傳遞的方式傳遞給金屬管2內部的水； 加熱后的熱水向上運動被收集到聯(lián)箱6中，隨后在循環(huán)泵8的作用下從聯(lián)箱出水口 63與儲 水箱循環(huán)進口 71之間的管道進入集中儲水箱7 ;儲水箱7中的冷水則從聯(lián)箱進水口 64與儲 水箱循環(huán)出口 75間的管道流回集熱管1。反復多次循環(huán)加熱后，集中儲水箱7內的水可以 達到較高溫度，打開熱水出口 72處的閥門，自來水的水壓即可將熱水從熱水出口 72壓出， 并且熱水的水壓與自來水壓相同，用戶使用很方便的混合使用。
[0030] 此外，由于集中儲水箱7內的熱水總是會匯集在箱內的高層位置，所以熱水出口 72優(yōu)選的可以設置在集中儲水箱7的高處，使用熱水時溫度較高的水會最先從熱水出口 72 流出。
[0031] 溫差自然循環(huán)的實施方式可以是所述聯(lián)箱進水口 64、儲水箱循環(huán)出口 75、聯(lián)箱出 水口 63和儲水箱循環(huán)進口 71所處的高度從低到高依次設置。
[0032] 這種實施方式是利用熱水密度比冷水密度低的原理，當集中儲水箱7、聯(lián)箱6和集 熱管1內部都充水后，集熱管1吸收太陽光熱量將金屬管2內部的水加熱，熱水在水域中會 向上運動并保持在水箱61的上層位置，然后從聯(lián)箱出水口 63繼續(xù)向上流，從儲水箱循環(huán)進 口 71進入集中儲水箱7并且停留在集中儲水箱7上層，同時集中儲水箱7下層的冷水從儲 水箱循環(huán)出口 75與聯(lián)箱進水口 64間的管道回流進水箱61，進一步流入金屬管2中。這樣 多次循環(huán)后集中儲水箱7內的水也可以被加熱到較高的溫度。
[0033] 上述依靠溫差自然循環(huán)的實施方式，要求循環(huán)管路具有較低的流動阻力。管路要 盡量避免彎折，最優(yōu)選的是，所述聯(lián)箱進水口 64與儲水箱循環(huán)出口 75通過直管道連通，所 述聯(lián)箱出水口 63與儲水箱循環(huán)進口 71也通過直管道連通。
[0034] 本實用新型的承壓式太陽能熱水器，集熱管1內的水都存儲在內部的金屬管2中， 金屬管2與玻璃管相比具有更高的強度，承受水壓后不會破裂。并且由于金屬管2外部設 置有真空玻璃管11，真空玻璃管11可以有效減少金屬管2向外的熱量散失，這就比傳統(tǒng)承 壓式太陽能熱水器的加熱效果更好。金屬管2選用的材質可以是任何導熱良好的金屬，例 如銅管，優(yōu)選的也可以是不銹鋼管，其強度更高，且不易腐蝕。
[0035] 水箱61下部與集熱管1的金屬管口 21連通的方式，可以是任何常用的設置方式， 例如水箱61下部與集熱管1的金屬管口 21為焊接并且連通，或者水箱61下部與集熱管1 的金屬管口 21通過螺紋連接并且導通，優(yōu)選的還可以是以下實施方式：
[0036] 所述水箱61下部開設有熱管孔4,與熱管孔4連接設置有金屬管插接部5,金屬管 插接部5與金屬管口 21尺寸相適配，且金屬管口 21與金屬管插接部5插接在一起，所述金 屬管口 21與金屬管插接部5之間設置有插接密封圈52。
[0037] 如圖1和圖2所示，這種實施方式中，所述水箱61下部與金屬管口 21的采用插接 的方式連通，金屬管插接部5與金屬管口 21尺寸相適配，且在兩者之間設置有插接密封圈 52,插接密封圈52可以保證插接位置不會發(fā)生泄漏。
[0038] 上述實施方式中，插接方式既可以是金屬管口 21插接于金屬管插接部5內，也可 以是金屬管插接部5插接于金屬管口 21內；所述金屬管插接部5可以是設置在水箱61內 也可以設置在水箱61外。優(yōu)選的，可以采用以下實施方式：
[0039] 所述金屬管插接部5設置在水箱61外，所述金屬管插接部5內側面設置有至少一 個插接部凹槽51，所述插接密封圈52設置在插接部凹槽51內，所述金屬管口 21插接于金 屬管插接部5內部。
[0040] 這種實施方式中，金屬管插接部5與熱管孔4連接并且向外延伸，在金屬管插接部 5內表面設置有插接部凹槽51，插接密封圈52設置在插接部凹槽51內，這樣的設置可以將 插接密封圈52限制在插接部凹槽51內，防止插接密封圈52位置滑動。所述插接密封圈52 可以是任何常用的密封結構，例如，V型密封圈、0型密封圈等。
[0041] 前述的幾種實施方式中，金屬管2與水箱61插接后，整個集熱管1就與聯(lián)箱6連 接在一起。為了使金屬管2外部的玻璃真空管11固定的更加穩(wěn)固，可以是所述水箱61外 圍包裹有保溫層62,所述保溫層62靠近金屬管插接部5的位置開設有玻璃管插接部65,玻 璃管插接部65的開口尺寸與所述開口端15的外圍尺寸相適配，且開口端15插接于玻璃管 插接部65內；所述玻璃真空管11上靠近開口端15的外圓周面與玻璃管插接部65內側面 之間還設置有彈性圈66,所述彈性圈66截面為L形，L形的一端伸入玻璃管插接部65內， L形的另一端抵靠在保溫層62的外表面。
[0042] 水箱61外部包裹的保溫層62可以為加熱后的傳熱介質保溫，如圖1和圖2所示， 所述金屬管口 21插接在金屬管插接部5內，且玻璃真空管11的開口端15插接在玻璃管插 接部65內。這樣可以使金屬管2和玻璃真空管11同時與聯(lián)箱6實現(xiàn)固定。
[0043] 在所述玻璃真空管11與玻璃管插接部65之間設置的彈性圈66,可以進一步加強 所述開口端15與聯(lián)箱6插接后的結合的強度，當開口端15插入玻璃管插接部65時，擠壓 彈性圈66,使彈性圈66變形外圍尺寸變大，從而卡緊在玻璃管插接部65內。這使開口端 15固定得更加牢固。彈性圈66截面為L形可以防止安裝集熱管1時，彈性圈66滑入玻璃 管插接部65內。
[0044] 本實用新型所采用的集熱管1，優(yōu)選的，可以是所述金屬管2的外徑與玻璃內管12 的內徑相適配，使金屬管2外表面與玻璃內管12內表面緊密接觸，即是讓金屬管2盡量充 滿整個介質存儲空間13。這樣有利于選擇吸收層19將熱量盡快傳遞給金屬管2和金屬管 2內的傳熱介質。
[0045] 如果金屬管2外表面與玻璃內管12內表面之間存在較大的間隙，則優(yōu)選的，可以 在所述玻璃內管12與金屬管2之間，且靠近開口端15的位置設置有集熱管密封圈3。
[0046] -方面集熱管密封圈3可以對內部的金屬管2和外部的玻璃真空管11的相對位 置進行固定，防止金屬管2在介質存儲空間13內發(fā)生晃動；另一方面集熱管密封圈3可以 阻止玻璃內管12與金屬管2之間的空氣向外流動，當玻璃內管12上的選擇吸收層19吸收 的熱量向金屬管2傳遞時，集熱管密封圈3可以阻止熱量會從玻璃內管12與金屬管2之間 的間隙向集熱管1外流失，保溫效果更好。
[0047] 為了防止安裝好的集熱管密封圈3滑脫，還可以在所述金屬管2外表面設置與集 熱管密封圈3適配的凹槽，所述集熱管密封圈3設置在凹槽內。
[0048] 所述集熱管密封圈3可以是任何常用的密封件，例如V型密封圈，為了安裝方便， 優(yōu)選的可以是〇型密封圈。
[0049] 前述實施方式中，利用集熱管密封圈3可以阻止玻璃內管12與金屬管2之間的空 氣向外流動來避免熱量損失，但還是會有一部分熱量以熱傳遞的方式從集熱管密封圈3向 集熱管1外散失。為避免這個問題，優(yōu)選的，可以是在所述玻璃內管12與金屬管2之間，且 靠近開口端15的位置設置有保溫部件31。
[0050] 保溫部件31可以是能夠承受集熱管1工作時的溫度，且具有保溫性能的材料，例 如，超細玻璃棉、硅酸鋁纖維棉等。
[0051] 所述玻璃內管12與金屬管2之間設置保溫部件31后，不僅可以阻止玻璃內管12 與金屬管2之間的空氣向外流動，而且可以防止熱量以熱傳遞方式從保溫部件31處向外散 失。
[0052] 在玻璃內管12與金屬管2之間可以僅僅只設置保溫部件31，也可以是同時配合設 置集熱管密封圈3與保溫部件31。例如在所述玻璃內管12與金屬管2之間，且靠近開口端 15的位置設置有集熱管密封圈3和保溫部件31，所述保溫部件31位于集熱管密封圈3與 開口端15之間。
[0053] 上述實施方式中，集熱管密封圈3和保溫部件31同時起作用，可以最大程度減少 從玻璃內管12與金屬管2之間處發(fā)生的熱量散失。
【權利要求】
1. 承壓式太陽能熱水器，包括聯(lián)箱（6)、集中儲水箱（7)和集熱管（1)，所述聯(lián)箱（6)包 括內部的水箱￠1)，所述水箱￠1)上設置有聯(lián)箱進水口 ￠4)和聯(lián)箱出水口（63);所述集 中儲水箱（7)包括儲水箱循環(huán)出口（75)、儲水箱循環(huán)進口（71)、自來水口（73)和熱水出口 (72);所述聯(lián)箱進水口 ￠4)與儲水箱循環(huán)出口（75)連通，所述聯(lián)箱出水口 ￠3)與儲水箱 循環(huán)進口（71)連通，所述自來水口（73)與自來水進水管連通，其特征在于，所述集熱管（1) 包括杯狀結構的玻璃真空管（11)，所述玻璃真空管（11) 一端為封閉端（14)，另一端為開口 端（15);玻璃真空管（11)包括內部的玻璃內管（12)，玻璃內管（12)內的空間為介質存儲 空間（13)，所述介質存儲空間（13)內還設置有金屬管（2)，所述金屬管（2)靠近所述封閉 端（14)的一端為封閉結構，另一端為金屬管口（21);所述水箱（61)下部與至少一根集熱 管（1)的金屬管口（21)連通。
2. 如權利要求1所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所述聯(lián)箱進水口（64)與儲 水箱循環(huán)出口（75)之間，或聯(lián)箱出水口（63)與儲水箱循環(huán)進口（71)之間的管路上還設置 有循環(huán)泵（8)。
3. 如權利要求1所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所述聯(lián)箱進水口 ￠4)、儲水 箱循環(huán)出口（75)、聯(lián)箱出水口（63)和儲水箱循環(huán)進口（71)所處的高度從低到高依次設置。
4. 如權利要求1?3中任意一項權利要求所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所 述水箱（61)下部開設有熱管孔（4)，與熱管孔（4)連接設置有金屬管插接部（5)，金屬管插 接部（5)與金屬管口（21)尺寸相適配，且金屬管口（21)與金屬管插接部（5)插接在一起， 所述金屬管口（21)與金屬管插接部（5)之間設置有插接密封圈（52)。
5. 如權利要求4所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所述金屬管插接部（5)設 置在水箱（61)外，所述金屬管插接部（5)內側面設置有至少一個插接部凹槽（51)，所述插 接密封圈（52)設置在插接部凹槽（51)內，所述金屬管口（21)插接于金屬管插接部（5)內 部。
6. 如權利要求5所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所述水箱￠1)外圍包裹有 保溫層（62)，所述保溫層（62)靠近金屬管插接部（5)的位置開設有玻璃管插接部（65)，玻 璃管插接部（65)的開口尺寸與所述開口端（15)的外圍尺寸相適配，且開口端（15)插接于 玻璃管插接部（65)內；所述玻璃真空管（11)上靠近開口端（15)的外圓周面與玻璃管插接 部（65)內側面之間還設置有彈性圈￠6)，所述彈性圈￠6)截面為L形，L形的一端伸入玻 璃管插接部（65)內，L形的另一端抵靠在保溫層（62)的外表面。
7. 如權利要求1?3中任意一項權利要求所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所 述金屬管（2)的外徑與玻璃內管（12)的內徑相適配。
8. 如權利要求1?3中任意一項權利要求所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所 述玻璃內管（12)與金屬管（2)之間，且靠近開口端（15)的位置設置有集熱管密封圈（3); 所述金屬管（2)外表面設置有與集熱管密封圈（3)適配的凹槽，所述集熱管密封圈（3)設 置在凹槽內。
9. 如權利要求1?3中任意一項權利要求所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所 述玻璃內管（12)與金屬管（2)之間，且靠近開口端（15)的位置設置有保溫部件（31)。
10. 如權利要求9所述的承壓式太陽能熱水器，其特征在于，所述保溫部件（31)為硅酸 鋁纖維棉。
【文檔編號】F24J2/24GK203869346SQ201420282238
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】劉正彬 申請人:劉正彬