具有氣隙儲(chǔ)水箱的真空管自然循環(huán)太陽(yáng)能熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】用于生產(chǎn)衛(wèi)生熱水的自然循環(huán)太陽(yáng)能系統(tǒng)具有雙回路(太陽(yáng)能的和用戶的)，并提供了設(shè)置有氣隙的儲(chǔ)水箱，實(shí)現(xiàn)了允許真空管的連接。
【專利說(shuō)明】具有氣隙儲(chǔ)水箱的真空管自然循環(huán)太陽(yáng)能熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自然循環(huán)太陽(yáng)能系統(tǒng)，用于生產(chǎn)衛(wèi)生熱水，設(shè)有氣隙熱水箱并被實(shí)現(xiàn)以允許與真空集熱管接合。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)水平中，已知有許多與用于生產(chǎn)衛(wèi)生熱水的自然循環(huán)太陽(yáng)能系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用。具體地，本發(fā)明涉及與雙回路自然循環(huán)太陽(yáng)能系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用性變體，其特征是利用直接與熱水箱接合的真空管道。在本領(lǐng)域中已知的類似產(chǎn)品可分為三個(gè)主要的類別:“直接”系統(tǒng)，具有熱交換器的“間接”系統(tǒng)和“熱管”間接系統(tǒng)。
[0003]在所謂的“直接”系統(tǒng)中提供了一種單一回路(衛(wèi)生的那個(gè))，管中的水被太陽(yáng)輻射加熱，并再次朝向存儲(chǔ)熱水箱上升。國(guó)際專利申請(qǐng)W02008002651和中國(guó)專利CN21363920屬于這一類，并涉及到具有密封水箱、反射面和直接連接到水箱的真空管的太陽(yáng)能加熱器。盡管有一個(gè)顯著的輻射轉(zhuǎn)換效率，這些產(chǎn)品也有相當(dāng)大的缺點(diǎn)，包括:管道內(nèi)沉積的石灰?guī)r；石灰?guī)r形成在墊片上(這通常會(huì)導(dǎo)致漏水)；可能形成冰與隨之而來(lái)的管斷裂；在漏水時(shí)可能出現(xiàn)泛濫。此外，不同的材科(熱水箱的金屬和配管的玻璃)之間的許多機(jī)械墊片的存在使得難以在高壓期間保證密封性，這就是為什么許多這些產(chǎn)品在熱水箱中無(wú)壓運(yùn)行，即通過降壓。這最后一個(gè)方面代表了實(shí)際使用這些系統(tǒng)中很強(qiáng)的限制，其中，為了避免該問題，通常在熱水從熱水箱出去的回路上使用推力泵，從而允許熱水和冷水流在用戶的取出點(diǎn)被正確地混合。
[0004]而具有換熱器的“間接”系統(tǒng)屬于雙回路系統(tǒng)，即太陽(yáng)能系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)。例如，在日本專利JP2007232227中描述了一種包括儲(chǔ)水箱、通過流體再循環(huán)的加熱收集系統(tǒng)和熱交換器的系統(tǒng)。如果一方面這種系統(tǒng)解決了與先前所描述的“直接”系統(tǒng)的缺點(diǎn)有關(guān)的很多問題，另一方面它們具有不同的缺點(diǎn)，例如:保證衛(wèi)生熱水的快速和高效的加熱的能力下降，尤其是當(dāng)熱水箱中的溫度不夠高的時(shí)候；在主回路中水分層的損耗；交換器(通常是由具有減小的直徑的蛇形管來(lái)表示)內(nèi)石灰?guī)r的形成；從太陽(yáng)能回路泄漏的情況下泛濫的可能性。此外，對(duì)于兩種類型-“直接”系統(tǒng)，具有換熱器的“間接式系統(tǒng)無(wú)熱水箱壓力代表著導(dǎo)致使用降低厚度的板材，對(duì)點(diǎn)狀腐蝕敏感的因素。
[0005]最后，在用“熱管”技術(shù)的系統(tǒng)中，除了真空管，還具有熱管(通常是銅)，其中，在相對(duì)于環(huán)境的影響(in a depress1n)中，它包含少量的無(wú)毒的流體,其在低溫下蒸發(fā)。在熱水箱上有固定的管蓋，所述熱管的頭部被收容在其中，因此由相同的熱管傳遞的熱量可以通過傳導(dǎo)被轉(zhuǎn)移到管蓋，進(jìn)一步，加熱容納在熱水箱中的水。這個(gè)解決方案的變型提供了熱管冷凝器，直接浸沒在熱水箱內(nèi)的水中。這種系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上看是最復(fù)雜的，因此，由于使用銅質(zhì)熱管，具有生廣成本特別聞的主要缺點(diǎn)。也有其他的缺點(diǎn):存在許多經(jīng)受:聞壓和聞溫的元件；由于傳導(dǎo)傳熱和由于在“熱”點(diǎn)上形成的石灰?guī)r讓效率降低；在熱管與水接觸的情況下拆卸困難(由于在加熱元件頭部形成的石灰石)；由相當(dāng)數(shù)量的熱量通過熱管傳遞和石灰石的形成導(dǎo)致的液體從各種密封元件泄漏的可能性。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是能夠克服所有上述技術(shù)缺點(diǎn)的真空管自然循環(huán)太陽(yáng)能熱系統(tǒng)，最大限度地提高系統(tǒng)的效率和可靠性，同時(shí)限制使用“貴重”的材料如銅和鋁，隨之顯著降低生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是通過結(jié)合真空管技術(shù)與設(shè)置有氣隙的、直接或間接連接真空管的儲(chǔ)水箱達(dá)到前面的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將被登記在下面的描述中，參考附圖1/2和2/2，其代表本發(fā)明的絕對(duì)不是限定性的實(shí)施例。特別是:
[0009]-圖1是本發(fā)明的真空管直接連接到儲(chǔ)水箱的氣隙的太陽(yáng)能系統(tǒng)對(duì)象的示例圖；
[0010]-圖2是本發(fā)明的真空管間接連接到儲(chǔ)水箱的氣隙的太陽(yáng)能系統(tǒng)對(duì)象的示例圖；
[0011]-圖3是氣隙熱水箱的截面圖，其示出氣隙和真空管之間的連接。

【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1是本發(fā)明的太陽(yáng)能系統(tǒng)對(duì)象的絕對(duì)不是限制性的示例圖，表示同一系統(tǒng)的主要組成部分。在其最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，該系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)真空管I和容納用于衛(wèi)生用途的水的、設(shè)置有氣隙4的儲(chǔ)水箱3構(gòu)成，熱載體流體2在所述真空管內(nèi)流動(dòng)以對(duì)流。容納熱載體流體2的真空管I直接連接到氣隙4。儲(chǔ)水箱3上設(shè)置有導(dǎo)管5，連接到所述氣隙4，用于填充太陽(yáng)能回路，通常布置在同一儲(chǔ)水箱的頭部，并用兩個(gè)水管6和7分別在其中取出熱水和導(dǎo)入冷水。最后，該儲(chǔ)水箱3上設(shè)置有合適的一層隔熱材料8，將其與外界隔離，從而允許長(zhǎng)期保持儲(chǔ)存的熱。
[0013]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的、絕對(duì)不是限制性的實(shí)施例中，可以通過在接合真空管I的集管10和儲(chǔ)水箱3的氣隙4之間的管道實(shí)現(xiàn)間接連接。如圖2所示，儲(chǔ)水箱3通過管道9間接地連接到真空管1，管道9允許熱載體流體2在集管10和氣隙4之間循環(huán)。與先前所描述的情況類以地，還是在這個(gè)配置中，提供用于填充太陽(yáng)能回路的導(dǎo)管5和分別用于從熱水箱排出熱水和導(dǎo)入冷水的至少兩個(gè)水管6和7。
[0014]參考?xì)庀逗驼婵展苤g直接接合的變型，設(shè)置有儲(chǔ)水箱3的一部分(見圖3)，其中如以上描述的各種主要元件被最好地示出:儲(chǔ)水箱3由用于衛(wèi)生熱水的存儲(chǔ)器、與真空管體I接合(根據(jù)圖1的方案，以直接的方式)的氣隙4、和隔熱材料層8組成；此外，所述儲(chǔ)水箱3設(shè)置有用于填充太陽(yáng)能回路的導(dǎo)管5，以及至少兩個(gè)水管6和7，分別用于從儲(chǔ)水箱3中取出熱水和導(dǎo)入冷水。
[0015]所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法是非常簡(jiǎn)單的，其特征在于雙回路:主回路，所述熱載體流體2在其中流動(dòng)，并與衛(wèi)生回路分開，在衛(wèi)生回路中容納待加熱的水。例如，該熱載體流體2可以由水和乙二醇的混合物組成。所描述的系統(tǒng)是用自然循環(huán)的，管道I和儲(chǔ)水箱3之間通過對(duì)流發(fā)生熱交換。由真空管I收集到的熱量直接加熱容納在其中的熱載體流體2，這降低了密度，使其向上移動(dòng)直至到達(dá)氣隙4，在此通過隔離壁，使熱量供向容納在熱水箱3中的水。給熱后，熱載體流體2冷卻下來(lái)，同時(shí)密度增加，向下移動(dòng)直至再次達(dá)到管道內(nèi)，以從太陽(yáng)輻射中再次接收熱量，從而開始另一個(gè)循環(huán)。
[0016]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，通過主要使用玻璃(用于管道)和鋼(用于熱水箱)作為原料，以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的主要元件，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度減少“貴重”的金屬量，例如銅和鋁。這導(dǎo)致了生產(chǎn)成本的顯著降低，而不會(huì)影響整個(gè)太陽(yáng)能系統(tǒng)的輸出量。相反，在本發(fā)明的太陽(yáng)能系統(tǒng)對(duì)象中，相對(duì)于在本領(lǐng)域中已知的系統(tǒng)，可靠性和輸出量參數(shù)可以更高。
[0017]此外，該系統(tǒng)提供了重要的優(yōu)點(diǎn)，例如其一結(jié)合了氣隙熱水箱的強(qiáng)度和可靠性與太陽(yáng)輻射收集的高效率，即使在惡劣的環(huán)境條件下，這是典型的真空管道。此外，本發(fā)明并不對(duì)管道和熱水箱之間的密封元件產(chǎn)生過大的應(yīng)力，這是因?yàn)樘?yáng)能回路是由安全閥保護(hù)的低壓型的。
[0018]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，容納在管道內(nèi)的主流體代表著另一個(gè)可用于熱水箱的熱儲(chǔ)備，用于保證在夜間的衛(wèi)生熱水的主要可用性。
[0019]最后，本發(fā)明代表著能夠最大限度地提高太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率和可靠性的解決方案，從而限制了使用“貴重”的材料。本發(fā)明充分地結(jié)合了兩種可靠和經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，真空管(尤其在中國(guó)普及)和氣隙熱水箱(尤其在西方普及)。
【權(quán)利要求】
1.自然循環(huán)的太陽(yáng)能系統(tǒng)，包括分別用于熱載體流體(2)和衛(wèi)生用水的雙回路、多個(gè)真空管(I)和至少一個(gè)設(shè)置有至少一個(gè)氣隙(4)的儲(chǔ)水箱(3)，其特征在于，所述真空管(I)連接到設(shè)置在所述儲(chǔ)水箱(3)中的所述氣隙(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述真空管(I)直接接合于所述氣隙⑷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述真空管(I)通過集管(10)并借助管道(9)間接連接到所述氣隙(4)，其中所述真空管與集管接合，所述管道將熱載體流體(2)輸送到儲(chǔ)水箱(3)的氣隙(4)，反之亦然。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述熱載體流體(2)在包括真空管⑴和所述儲(chǔ)水箱⑶的氣隙⑷的主回路內(nèi)流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，容納在儲(chǔ)水箱(3)內(nèi)的衛(wèi)生用的水被熱載體流體(2)通過氣隙(4)加熱以對(duì)流。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水箱(3)設(shè)置有一層隔熱材料層(8)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水箱(3)設(shè)置有至少一個(gè)用于填充太陽(yáng)能主回路的導(dǎo)管(5)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水箱(3)設(shè)置有至少兩個(gè)水管(6，7)，分別用于從儲(chǔ)水箱(3)到與之連接的水回路取出熱水和導(dǎo)入冷水，反之亦然。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水箱(3)可被設(shè)置在水平或亞水平的位置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水箱(3)可以布置在豎向或亞豎向的位置。
【文檔編號(hào)】F24J2/05GK104081133SQ201180074791
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日
【發(fā)明者】馬里奧·詹內(nèi)利 申請(qǐng)人:馬里奧·詹內(nèi)利與C.詹內(nèi)利太陽(yáng)能公司