模塊化太陽(yáng)能熱水器和由其形成的太陽(yáng)能熱水器陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱水器技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及可模塊化組裝擴(kuò)容的太陽(yáng)能熱 水器，其包括換熱裝置和太陽(yáng)能集熱裝置，其中，所述太陽(yáng)能集熱裝置中的吸熱用水和所述 換熱裝置中的換熱用水相分離，所述換熱裝置包括換熱水箱和換熱盤(pán)管，所述太陽(yáng)能集熱 裝置與所述換熱水箱相連接；
[0002] 所述吸熱用水能夠在所述太陽(yáng)能集熱裝置與所述換熱水箱之間按無(wú)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的 自然對(duì)流的方式循環(huán)流動(dòng)，所述換熱用水在所述換熱盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)，并由所述循環(huán)流動(dòng)的吸 熱用水加熱，與所述吸熱用水進(jìn)行熱交換；
[0003] 所述換熱用水在其中流動(dòng)的換熱盤(pán)管通過(guò)進(jìn)水口與自來(lái)水管道相連接，并通過(guò)出 水口與用水裝置連接，因而，所述換熱用水由所述自來(lái)水的自然水壓驅(qū)動(dòng)，而在所述換熱盤(pán) 管中流動(dòng)；
[0004] 所述換熱水箱包括水箱內(nèi)膽。
[0005] 本發(fā)明還涉及由所述模塊化太陽(yáng)能熱水器組裝而成的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0006] 隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越注重環(huán)境質(zhì)量，因而清潔能量必然會(huì)取代帶來(lái) 嚴(yán)重環(huán)境污染的石化能源。太陽(yáng)能作為清潔能源廣為所知，并且技術(shù)的進(jìn)步使得大規(guī)模使 用成為可能。太陽(yáng)能熱水器用于太陽(yáng)能取熱，環(huán)保節(jié)能，既能為國(guó)家?guī)?lái)社會(huì)效益，又能為 使用者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。隨著太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的成熟，太陽(yáng)能熱水器己經(jīng)逐漸普及。
[0007] 本申請(qǐng)人長(zhǎng)期致力于高等院校的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的研發(fā)，并歸納出高等院校用水 需求特征如下：
[0008] ?分散使用熱水，單體系統(tǒng)規(guī)模小。后期運(yùn)營(yíng)管理困難，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高。
[000引 ?每天6小時(shí)用水，在中午12:30-1:30，晚上18:30-22:30兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)需要合格 的熱水，非集中單一時(shí)段用水。
[0010] ?北方水質(zhì)硬度大，我們測(cè)得的硬度數(shù)據(jù)300-400摩爾/毫升，直接加熱太陽(yáng)能系 統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致集熱器內(nèi)大量結(jié)垢，后期清理費(fèi)用較高，集熱過(guò)程持續(xù)衰減。
[0011] ?若排空無(wú)水狀態(tài)，真空管空曬溫度高達(dá)200多度，導(dǎo)致真空管錐膜急速衰減，娃 膠圈快速老化、龜裂漏水。
[0012] ?有水狀態(tài)運(yùn)行增加水泉運(yùn)行能耗，高溫氣阻，結(jié)垢問(wèn)題，系統(tǒng)各部件超限運(yùn)行。
[0013] ?能耗大；管網(wǎng)損失大；投資大；運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用高。
[0014] 并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的眾多技術(shù)問(wèn)題：
[0015] 夸管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜，管道熱損高，投資成本高；
[0016] #系統(tǒng)自身能耗高（集熱循環(huán)泉、增壓泉）；
[0017] 令設(shè)備間與宿舍間距離近，水泉工作存在噪音污染；
[0018] 今系統(tǒng)熱效率低；
[0019] 々熱水機(jī)房占用空間大，屋頂須有獨(dú)立的水箱間，建筑成本高；
[0020] 冷開(kāi)式水箱供水，冷熱水壓力不同源；
[0021] 令開(kāi)式水箱水質(zhì)無(wú)法保證，存在二次污染；
[0022] 令集熱器、管道高溫結(jié)垢、重金屬鹽析出；
[0023] 令假期存在高溫過(guò)熱問(wèn)題；
[0024] 今系統(tǒng)控制復(fù)雜，后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用高，尤其防凍液二次循環(huán)系統(tǒng)；
[0025]為解決上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)眾多的太陽(yáng)能熱水器的技術(shù)方 案，其中，具有模塊化組裝擴(kuò)容結(jié)構(gòu)的、無(wú)動(dòng)力循環(huán)的太陽(yáng)能熱水器也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。
[0026] 專利文獻(xiàn)CN202835851U公開(kāi)了一種多內(nèi)膽太陽(yáng)能組合熱水器，其特點(diǎn)是；包括水 箱外殼、內(nèi)膽、保溫層和換熱盤(pán)管，水箱外殼和內(nèi)膽之間設(shè)有保溫層，所述內(nèi)膽包括熱水內(nèi) 膽和冷水內(nèi)膽，所述的熱水內(nèi)膽為若干個(gè)內(nèi)膽，各內(nèi)膽之間采用外部下置式連接結(jié)構(gòu)，并 設(shè)置有過(guò)水管，在熱水內(nèi)膽上還連接有空氣能熱水機(jī)組，冷水內(nèi)膽內(nèi)安裝有自動(dòng)補(bǔ)水箱，換 熱盤(pán)管與儲(chǔ)水箱中的熱水內(nèi)膽連接。
[0027] 專利文獻(xiàn)CN201811457U公開(kāi)了一種新鮮水太陽(yáng)能熱水器，包括集水箱，所述集水 箱內(nèi)腔連接補(bǔ)水管，集水箱內(nèi)腔中還設(shè)有換熱盤(pán)管，所述換熱盤(pán)管的兩端分別連接冷水管 和熱水管。本發(fā)明的新鮮水太陽(yáng)能熱水器，通過(guò)盤(pán)管與集水箱中的水換熱，為來(lái)用水終端提 供熱水，大大減少了被污染的機(jī)率。
[0028] 專利文獻(xiàn)CN2480775公開(kāi)一種組合式太陽(yáng)能熱水器，由安裝在保溫水箱下部的聚 熱管和與保溫水箱的進(jìn)出水口連通的進(jìn)出水管路及其聚熱管、保溫水箱的支承架等構(gòu)成， 關(guān)鍵是保溫水箱由兩個(gè)構(gòu)成，每個(gè)保溫水箱均安裝一組聚熱管，兩保溫水條間通過(guò)一根連 通管連接，使前一水箱的出水口處于高水位，后一水箱的進(jìn)水口處于低水位。實(shí)現(xiàn)冷水不 與熱水混合的結(jié)構(gòu)形式。
[0029] 專利文獻(xiàn)CN101280972涉及太陽(yáng)能熱水器，特別涉及一種用于住宅統(tǒng)一安裝的工 程模塊化太陽(yáng)能熱水器，它包括支架，保溫水箱，集熱管，其特征在于；若干個(gè)保溫水箱在支 架上呈一字排列，每個(gè)保溫水箱為一整體，其兩端保溫層厚度為中間保溫層厚度的一半，每 個(gè)保溫水箱上均設(shè)有進(jìn)出水口接管、通氣管，電輔助加熱器，每個(gè)保溫水箱的兩端分別設(shè)有 周向的防水筋；支架的上部裝有桶巧，桶巧的下部由螺栓固定在支架上，桶巧的上部為與保 溫水箱外形相匹配的圓弧狀巧盤(pán)，圓弧狀巧盤(pán)內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一個(gè)延周向延伸的與防水筋相 配合的凹槽。本發(fā)明不僅整體結(jié)構(gòu)性好，安裝方便，同時(shí)還能節(jié)約建造成本，有利于建筑物 的外層的保護(hù)和防雷設(shè)施的施工及安裝。
[0030] 專利文獻(xiàn)CN102607190A公開(kāi)了一種無(wú)動(dòng)力循環(huán)即熱式太陽(yáng)能熱水器，包括太陽(yáng) 能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器與換熱水箱連接，所述換熱水箱中設(shè)有換熱盤(pán)管，所述換熱盤(pán) 管兩端分別與進(jìn)水口和出水口連接，所述進(jìn)水口連接到自來(lái)水管道，出水口連接到用水裝 置。本發(fā)明的太陽(yáng)能熱水器，實(shí)現(xiàn)了吸熱、儲(chǔ)熱、換熱及用熱的全部四個(gè)步驟，省去普通系 統(tǒng)中溫差循環(huán)控制、循環(huán)泉、循環(huán)管道等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、初期投資少；太陽(yáng)能吸熱用水和終 端用水分開(kāi)，水質(zhì)好；分戶使用時(shí)，集中收集熱水使用，可W更好地使用太陽(yáng)能熱量，系統(tǒng)的 運(yùn)行效率高。
[0031] 現(xiàn)有技術(shù)中的上述太陽(yáng)能熱水器的技術(shù)方案各有優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。本申請(qǐng)人在專利 文獻(xiàn)CN102607190A中提出的太陽(yáng)能熱水器基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)動(dòng)力循環(huán)和模塊化擴(kuò)容的技術(shù)目 的，然而，由于使用了集水器和分水器送樣的非工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件，使得太陽(yáng)能熱水器的結(jié)構(gòu)相對(duì) 復(fù)雜，模塊化擴(kuò)容費(fèi)時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0032]為解決上述全部技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出新穎的集熱水與換熱水分開(kāi)的、無(wú)動(dòng)力循 環(huán)的、能夠模塊化擴(kuò)容的太陽(yáng)能熱水器，其中，集水器和分水器等非工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件被管道和管 接頭等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件取代，使得該新穎的太陽(yáng)能熱水器的成本可W降低、組裝更加簡(jiǎn)化、生產(chǎn) 效率得W提高。
[0033] 本發(fā)明的構(gòu)思在于將電路原理和液壓原理巧妙地用于換熱盤(pán)管的設(shè)計(jì)與而布局， 創(chuàng)造性地將換熱盤(pán)管串聯(lián)或并聯(lián)連接在換熱水箱中，而沒(méi)有使用集水器和分水器送樣的構(gòu) 件。無(wú)動(dòng)力集中太陽(yáng)能系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)原則如下：
[0034] 1、統(tǒng)一本項(xiàng)目集中太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，全部系統(tǒng)都應(yīng)當(dāng)采用相同的 集熱器類型、輔助加熱方式、自動(dòng)控制模式W利于日后的設(shè)備采購(gòu)、施工安裝、運(yùn)行管理。
[0035] 2、路徑最短原則，包括集熱-儲(chǔ)熱-用熱路徑最短；全部采用小集中的生活熱水供 應(yīng)方式，W淋浴間為單元，同一豎直方向?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)，將極大的縮減循環(huán)管路的長(zhǎng)度，節(jié)約 能源，降低成本。
[0036] 3、攝棄將電加熱內(nèi)置或外置在恒溫水箱處的做法，兩者間加熱量的沖突將顯著降 低太陽(yáng)能有效供熱量，得不償失
[0037] 4、.控制簡(jiǎn)單化，盡量沒(méi)有控制；
[0038] 5、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用最低，系統(tǒng)免維護(hù)
[003引6.減少設(shè)備間的使用面積，降低建筑成本統(tǒng)一設(shè)置方式、降低使用面積一W凈 使用面積10m2為佳，W利于系統(tǒng)的施工、維護(hù)、管理
[0040]為此本發(fā)明提出高效太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)將太陽(yáng)能的集熱、儲(chǔ)熱、換熱在一臺(tái) 設(shè)備內(nèi)自然實(shí)現(xiàn)。該過(guò)程中不使用其他常規(guī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，將陽(yáng)光福射能量?jī)?chǔ)藏到熱水箱中，并 通過(guò)管網(wǎng)冷水自身壓力完成一次熱水到二次熱水的熱量交換。
[0041]為此本發(fā)明提出模塊化太陽(yáng)能熱水器，其包括換熱裝置和太陽(yáng)能集熱裝置，其中， 所述太陽(yáng)能集熱裝置中的吸熱用水和所述換熱裝置中的換熱用水相分離，所述換熱裝置包 括換熱水箱和換熱盤(pán)管，所述太陽(yáng)能集熱裝置與所述換熱水箱相連接；
[0042] 所述吸熱用水能夠在所述太陽(yáng)能集熱裝置與所述換熱水箱之間按無(wú)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的 自然對(duì)流的方式循環(huán)流動(dòng)，所述換熱用水在所述換熱盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)，并由所述循環(huán)流動(dòng)的吸 熱用水加熱，與所述吸熱用水進(jìn)行熱交換；
[0043] 所述換熱用水在其中流動(dòng)的換熱盤(pán)管通過(guò)進(jìn)水口與自來(lái)水管道相連接，并通過(guò)出 水口與用水裝置連接，因而，所述換熱用水由所述自來(lái)水的自然水壓驅(qū)動(dòng)，而在所述換熱盤(pán) 管中流動(dòng)；
[0044] 所述換熱水箱包括水箱內(nèi)膽；
[0045] 其特征在于：
[0046] 所述換熱裝置還包括出水管接頭、進(jìn)水管接頭、出水管道和進(jìn)水管道，所述出水管 接頭、進(jìn)水管接頭、出水管道和進(jìn)水管道位于所述水箱內(nèi)膽中；
[0047] 所述出水管道和所述進(jìn)水管道各自獨(dú)立地從所述水箱內(nèi)膽的第一端部開(kāi)始沿其 縱向方向L延伸至所述水箱內(nèi)膽的第二端部；
[0048] 所述換熱盤(pán)管的進(jìn)水口通過(guò)所述進(jìn)水管接頭與進(jìn)水管道相連接，且所述進(jìn)水管道 與所述自來(lái)水管道相連接；并且，所述換熱盤(pán)管的出水口通過(guò)所述出水管接頭與所述出水 管道相連接，且所述出水管道與所述用水裝置相連接；
[0049] 所述換熱盤(pán)管、所述出水管接頭、所述進(jìn)水管接頭、所述出水管道和所述進(jìn)水管道 組成換熱單元；
[0050] 所述換熱單元被安置在所述水箱內(nèi)膽中。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明的其它技術(shù)方案，其還可W包括W下一個(gè)或多個(gè)技術(shù)特征。只要送樣 的技術(shù)特征的組合是可實(shí)施的，由此組成的新的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的一部分。
[0052] 優(yōu)選地，所述換熱單元包括至少兩個(gè)所述換熱盤(pán)管，所述至少兩個(gè)換熱盤(pán)管被組 裝成換熱盤(pán)管組；
[0053] 在所述換熱用水流動(dòng)方面，所述至少兩個(gè)換熱盤(pán)管通過(guò)所述出水管接頭、所述進(jìn) 水管接頭、二通管接頭按串聯(lián)和/或并聯(lián)方式連接到所述出水管道和進(jìn)水管道上；
[0054] 在換熱盤(pán)管的空間位置方面，所述至少兩個(gè)換熱盤(pán)管沿所述水箱內(nèi)膽的縱向方向 L按空間串列、并列和/或嵌套方式布置。
[00巧]優(yōu)選地，所述水箱內(nèi)膽在兩端具有連接法蘭，其中，所述連接法蘭被設(shè)置成使得： 一個(gè)所述模塊化太陽(yáng)能熱水器的所述換熱水箱的水箱內(nèi)膽能夠通過(guò)所述連接法蘭與另一 個(gè)所述模塊化太陽(yáng)能熱水器的所述換熱水箱的水箱內(nèi)膽密封地串聯(lián)連接在一起；
[0056] 并且，一個(gè)所述模塊化太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)水管道能夠通過(guò)密封插接方式例如卡壓 式管件與另一個(gè)所述模塊化太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)水管道相連接；并且，一個(gè)所述模塊化太陽(yáng) 能熱水器的出水管道能夠通過(guò)密封插接方式例如卡壓式管件與另一個(gè)所述模塊化太陽(yáng)能 熱水器的出水管道相連接。
[0057] 優(yōu)選地，所述換熱盤(pán)管被設(shè)置成螺旋管的形式，其外直徑小于所述水箱內(nèi)膽的內(nèi) 直徑，因此，所述換熱用水能夠在所述換熱盤(pán)管內(nèi)沿螺旋線的方式流動(dòng)。
[0058] 優(yōu)選地，所述出水管道和所述進(jìn)水管道為彼此平行的管道，并且，它們被安置在所 述螺旋管形式的換熱盤(pán)管的內(nèi)通道中，或者它們被安置在所述換熱盤(pán)管的外表面和所述水 箱內(nèi)膽的內(nèi)表面之間；所述出水管道和所述進(jìn)水管道貫穿所述水箱內(nèi)膽的整個(gè)長(zhǎng)度。
[0059] 有利地，所述換熱盤(pán)管組包括兩個(gè)所述的螺旋管形式的換熱盤(pán)管，在空間位置方 面，它們?cè)诳v向L上彼此相鄰地串列布