專利名稱：太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器的隔熱保溫、強化傳熱和防凍堵工藝技術(shù)。本技術(shù)方案的真空儲水箱除替代目前太陽能熱水器的聚氨質(zhì)保溫儲水箱外，還可用于大型太陽能集熱系統(tǒng)的保溫儲水箱；強化傳熱和防凍堵技術(shù)可用普通單體太陽能熱水器及大型太陽能的集熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前市場應(yīng)用的太陽能熱水器儲存熱水的水箱采用一定厚度的聚氨質(zhì)整體發(fā)泡保溫。對水箱的保溫效果，本人經(jīng)過連續(xù)幾天進行觀測，觀測水箱熱水溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計詳見下表太陽能熱水器水箱熱水溫度變化統(tǒng)計表地點遼寧盤錦天氣晴

統(tǒng)計表的數(shù)據(jù)表明，連續(xù)29小時觀測的每天最低溫度發(fā)生在上午10:00，最高溫度發(fā)生在14:15。一日之內(nèi)太陽能水箱水溫升高的時間只有4.25小時，占一日總時間的17.7％，而82.3％的時間水箱對大氣放熱，并且使水箱中的熱水溫度下降了17℃。統(tǒng)計表清晰的表明了一日之內(nèi)太陽能熱水器熱水熱能的吞吐變化情況，白天吸收熱量迅速升溫，之后長時間對大氣放熱。如果在冬季或陰天太陽能熱水器水箱水溫升溫時間會更短，并且水箱中的水溫也會下降得更快。顯然在不同季節(jié)，不同地區(qū)及不同型號的太陽能熱水器上述觀測的數(shù)據(jù)會有所不同，但是上述的普遍現(xiàn)象在不同地區(qū)都是成立的。
為此本發(fā)明的目的是提供一種高性能保溫水箱，進而減弱太陽能熱水器水箱熱水對大氣放熱。此外目前市場應(yīng)用的太陽能熱水器中，水的循環(huán)是靠水的密度差自然循環(huán)，循環(huán)速度較小，升溫時傳熱速度較小，為此在太陽能熱水器循環(huán)系統(tǒng)增設(shè)一種管道循環(huán)泵，在升溫時間內(nèi)強化傳熱，進而大幅度提高其熱能吸收效率，冬季間隙運行此泵又可防止管線凍堵。

發(fā)明內(nèi)容
為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明將原太陽能保溫水箱保溫層采用真空加隔熱屏技術(shù)，來大幅度增加水箱對外傳熱的傳導(dǎo)熱阻。計算表明隔熱層只采用真空隔熱技術(shù)，總傳導(dǎo)熱阻只增加2.2倍，隔熱層內(nèi)再采用隔熱屏遮熱技術(shù)，則總傳導(dǎo)熱阻可增加到原熱阻的4.4倍。為降低焊接難度，真空集熱管不直接與水箱相連，而與真空匯管相連，真空匯管再通過高低循環(huán)管水箱端部的平面開口相連接，這樣將原來的柱面焊接改為端部平面焊接，從而增強焊縫可靠性。這種作法不但使水箱中的開口和焊縫數(shù)量與原普通太陽能熱水器比較減少80％至90％，而且使水箱對外傳熱的熱點數(shù)量也減少80-90％以上。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2是管道循環(huán)泵總成[1]的結(jié)構(gòu)安裝示意圖。
由圖1可知，本發(fā)明有管道循環(huán)泵總成[1]、水箱端部壓蓋[2]、高循環(huán)管[3]、外同心園筒[4]、隔熱層的收氣劑[5]、高循環(huán)管連接頭[6]、內(nèi)同心園筒壓蓋[7]、O型膠圈[8]、隔熱屏[9]、白體層[10]、內(nèi)同心園筒[11]、水箱最外層園筒[12]、隔熱屏減阻孔[13]、聚氨質(zhì)保溫層[14]、低循環(huán)管接頭[15]、上下水水管[16]、水位顯示器[17]、出氣管[18]、右內(nèi)同心園筒端部壓蓋[19]、隔熱屏扶正環(huán)[20]、外同心園絕熱板[21]、外同心園筒可焊圓環(huán)板[22]、低循環(huán)管[23]、集熱管匯管[24]、O型膠圈[25]、右外同心園筒可焊園板[26]、真空集熱管插孔[27]、真空孔[28]、集熱管匯管保溫層[29]、左外同心園筒壓蓋[30]。
圖1中水箱的開口共有四處，左端1處，右端3處。上下水水管[16]及出氣管[18]位置相對高度安置在水箱最上部，目的是盡量不與水箱中的熱水直接接觸，進而減弱水箱的熱水向外傳熱。外同心園筒左右兩端壓蓋由兩種材料組成一塊圓板，在與同心園板焊接處的材料選用不銹鋼材料，焊接可靠性好，非焊接處采用絕熱材料，來增加傳熱熱阻。
圖1中的高循環(huán)管[3]位置略高于低循環(huán)管[23]，目的是管道循環(huán)泵總成[1]不工作時，也能利用水的密度差產(chǎn)生自然循環(huán)。隔熱屏[9]設(shè)有若干個圓孔，即為隔熱屏減阻孔[13]，目的是抽真時保溫層的空氣便于流動，隔熱層在較短時間內(nèi)便形成較高的真空。左外同心園筒壓蓋[30]附有吸氣劑[5]，目的是保持隔熱層內(nèi)的真空度。
圖1中所有焊縫均采用氬弧焊接，焊后制定試壓工藝操作規(guī)程，使隔熱層所有焊接縫在0.3MPa壓力下不滲漏。循環(huán)管及集熱管匯管最外部的點劃線表示最外部保溫層。
在圖2中管道循環(huán)泵的出水管與太陽能水箱連接采用插接方式連接，與圖1的高循環(huán)管[3]的連接采用法蘭方式連接。管道循環(huán)泵通過機械密封來實現(xiàn)密封和提升功能。圖2給出了管道循環(huán)泵總成[1]的4個主要零部件，這4個零件部件分別是管道泵馬達(1)、管道泵油封(2)、管道泵葉片(3)、管道泵出水管(4)。
管道循環(huán)泵總成[1]的運行由室內(nèi)多功能控制器按設(shè)計程序控制其運行，控制器設(shè)有管道循環(huán)泵總成[1]的正常運行指示燈，便于掌握其正常運行狀況。
具體實施例方式
抽真空系統(tǒng)一級泵采用旋片泵，二級泵采用羅茨泵成擴散泵。一次抽多只保溫筒。在右外同心園筒可焊園板[26]上預(yù)先焊有一定直徑的銅管，此銅管連接真空泵機組。制造隔熱屏[9]的材料采用黑度系數(shù)小于0.04的金屬材料，材料卷筒前除油烘干。制造內(nèi)同心園筒[11]及外同心園筒[4]材料也須進行除油污烘干處理。左外同心園筒壓蓋[30]、左內(nèi)同心園筒壓蓋[7]、右內(nèi)同心園筒端部壓蓋[19]、外同心園筒可焊園環(huán)板[22]、右外同心園筒可焊園板[26]按設(shè)計劃線開口，進而保證內(nèi)同心園筒[11]與外同心園筒[4]的同軸度。
內(nèi)同心園筒制作按圖1結(jié)構(gòu)內(nèi)同心園筒制作時將件[6]、件[7]、件[19]、件[16]、件[17]、件[18]、件[15]、與件[11]組焊完畢后對內(nèi)筒用氣體試內(nèi)壓0.3MPa焊縫不滲漏為合格。試壓時多余開口堵死，只留1個開口接試壓泵。在試壓合格的內(nèi)同心園筒[11]上螺旋式纏繞鋁箔此鋁箔即為白體層[10]。之后再在其上套上圓筒形狀的并帶有減阻孔[13]的隔熱屏[9]，隔熱屏[9]的兩端用隔熱屏扶正環(huán)[20]固定牢靠。
外同心園筒制作將制作好的內(nèi)同心園筒放入外同心園筒[4]中，按圖1所示開口位置將件[18]、件[15]、件[16]、件[6]、件[11]、件[30]、件[4]焊接好后，在真空孔預(yù)先焊好銅管處接試壓泵用氣體試壓0.3MPa，焊縫不漏為合格。
抽真空按設(shè)計好的流程一次抽多只同心園筒，當真空表的讀數(shù)小于0.5Pa時，用工具封閉銅管后再將封閉處焊死。
安裝同心園筒外部保溫層按圖1位置安裝聚氨質(zhì)保溫層[14]、聚氨質(zhì)保溫層[14]、水箱最外層園筒[12]、水箱端部壓蓋[2]。
按圖1位置安裝高循環(huán)管[3]、管道循環(huán)泵總成[1]、集熱管匯管[24]、低循環(huán)管[23]及其保溫層[29]等。太陽能熱水器其余部分安裝與普通太陽能熱水器相同。
在我國冬季不結(jié)冰的地區(qū)可不安裝管道循環(huán)泵總成[1]，進而形成不同成本的系列太陽能產(chǎn)品。另外管道泵和循環(huán)管的安裝方式是多種多樣的，在圖1結(jié)構(gòu)的循環(huán)管路中，提供了一種O型膠圈插接方式的連接方案，但也可不限此種連接方案，在連接處也可采用法蘭方式連接，如本技術(shù)方案管道循環(huán)泵與高循環(huán)管[3]就采用法蘭連接方式。
有益效果170升的太陽能熱水器與普通太陽能熱水器比較，增加一層不銹鋼保溫簡、管道循環(huán)泵總成等材料，增加成本約500元。原普通太陽能每天水箱水溫下降17℃，采用本技術(shù)后熱阻為原來4.4倍，預(yù)計每年每日溫度平均只下降4℃，則水箱溫度提高13℃，加之采用管道循環(huán)泵強化傳熱，水箱的水溫比原來預(yù)計提高4℃，則水箱的水溫最終提高17℃。以每年每天平均產(chǎn)熱水120公斤計算，則每天多產(chǎn)生熱量為120公斤/天×1大卡/公斤·℃×17℃＝2040大卡/天＝8527.2kJ/天。1度電＝860大卡＝3595kJ，折合每天節(jié)電為8527.2kJ/天÷3595kJ/度＝2.37度/天，每度電0.61元，則每天節(jié)省人民幣1.45元，1年節(jié)省人民幣1.45元/天×365天/年＝529.6元/年，太陽能熱水器所投入資金在不到1年就可收回。太陽能熱水器無故障使用壽命預(yù)計8年，則創(chuàng)十分可觀的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱水器，它包括管道循環(huán)泵總成、高循環(huán)管、低循環(huán)管、同心園筒壓蓋、集熱管匯管、內(nèi)同心園筒、外同心園筒等，其特征在于內(nèi)同心園筒[11]上，螺旋式纏繞一層鋁箔，即為白體層[10]、再在其上套上隔熱屏[9]，隔熱屏[9]兩端用隔熱屏扶正環(huán)[20]固定，再將外同心園筒[4]套在隔熱屏[9]上，同心園筒兩端用同心園筒端面壓蓋焊接封閉，并在右外同心圓可焊園板[26]上的真空孔[28]處抽真空，高循環(huán)管[3]及低循環(huán)管[23]連接高循環(huán)管接頭[6]及低循環(huán)管接頭[15]，高低循環(huán)管再與集熱匯管[24]相連接，集熱匯管與真空集熱管相連接。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于隔熱屏[9]上設(shè)有若干個隔熱屏減阻孔[13]。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于高循環(huán)管[3]上設(shè)有管道循環(huán)泵總成[1]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能熱水器。這種太陽能熱水器采用真空和隔熱屏技術(shù)來增強太陽能熱水器儲水箱的隔熱保溫功能，儲水箱的保溫層傳導(dǎo)熱阻是普通太陽能熱水器儲水箱傳導(dǎo)熱阻的4.4倍以上。循環(huán)管路中采用間隙運行的管道循環(huán)泵，來增加太陽能熱水器的強化傳熱并防止冬季循環(huán)管路的凍堵事故。本方案的結(jié)構(gòu)特征是在儲水箱左右兩端面上開口并與循環(huán)管相連接，循環(huán)管連接集熱匯管，集熱管匯管連接真空集熱管，水箱開口數(shù)量比原太陽能開口數(shù)量減少80－90％。本技術(shù)應(yīng)用于普通單體太陽能熱水器及大型太陽能集中供熱系統(tǒng)。
文檔編號F24J2/04GK1553122SQ0313710
公開日2004年12月8日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者孟范中 申請人:孟范中