一种分级加热太阳能热水系统技术方案

本发明专利技术涉及一种分级加热太阳能热水器。包括集热器、太阳能热水器控制器、管路、连接及控制件、管路、支架等，本发明专利技术的特征在于，还包括分级加热式热水器，且集热器中设有分级保温装置，分级保温装置所构成的２个或以上的分级保温区与对应的分级加热式热水器经管路连接。它使集热器内对流散热减少，集热传热中的热损减少，集热相对温差减小，传热处于高效率状态，保温效率提高，整体热效率提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能热水器，尤其涉及一种单一集热器式分级加热的太阳能热水器。由于太阳能是一种低密度能源，通过太阳能热水器集热升温的过程缓慢，所以存在加热过程中各个环节的热损，使热效率降低，其中，太阳能集热器是太阳能热水器的关键部件，且保温条件比储水器差，其集热升温过程缓慢，因此除了储水箱的保温外，在利用太阳能进行升温加热水的过程中，热水器集热器的保温也非常重要，通常由于集热器结构与环境条件的限制，箱体边缘的保温条件会比中间处差，散热快，故其边缘的温度会比中间处低。
技术介绍
现有的分级加热方法如中国专利CN.2262694公布的一种分级加热热水器，是采用真空管式热水器与平板式热水器并接分级加热的方法，其利用保温能力差的集热器加热初级低温水；利用保温能力高的集热器加热次级中高温水，即对初级水采用平板式集热器加热，升温后的水在储水箱中升入上层，再经由真空管集热器次级加热，使水温加热到终温55℃。这样便充分发挥了真空管集热器在55℃以上热效率较单层玻璃盖板的自然循环式平板集热器为高的优点，同时使次级热水加热中的热损在利用储水箱及真空集热器保温较好、加热源与次级热水的温差较小的条件下减少到最小。用这种组合集热器的结构，在加热初始，其初级加温的集热器能利用加热源与储水箱水之间的较大温差进行快速加热不失为较好的处理，但由于平板式集热器恒定的自然循环加热方式和其储水箱分层结构上的限制，当中下层温差逐步缩小时，对大量的已接近最终温度的热水进行尤其是自然循环式的较长时间的加温时，通过集热器与管路产生散热与流体阻力的效率损失也较大，加之其储水箱中下层达到较高温度的热水与集热器内积温相近后，使集热器效率降低，且与环境温度的温差变大，保温效率降低，因此造成了自然循环加热的平板式太阳能热水器部分上午热效率高，中午以后热效率低的状态，不利于提高热水器的整体热效率，且采用两种集热器制造热水器使生产变得成本增高，集热器最小单元占地变大，不适于家庭单元使用与推广。与此同时，在使用太阳能热水器中存在的另一个问题是在需要使用部分热水的时候，往往存在储水箱中的水还不到热水温度的情况，为了解决这个问题，人们采用了分级式水箱的方法来分级储存热水，如中国专利CN.2295167，其方法是采用多个串接的直流循环式储水箱以实现最热与先热的水先用的目标，这种直流循环串接加热的方式有一个不足；其晒热水的过程是在平板式集热器内进行的，由于平板式集热器通常保温性比不上有真空隔层的真空管集热器，在晒热水的过程中已有许多热能在集热器及循环管道中损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使热水器能通过单一式或组合式集热器与储水箱分级组合实现分级保温与分级加热，以达到相变集热器及储水箱在集热、传热和储存热水的过程中保温相对温差减小，因保温而产生的热损减少，并在同样的日照条件下能满足经次级加热后部分用水先达到50℃～60℃的终温，供先热先用，其余的用水除了稍后达到50℃以上的部分外，不能达到终温的部分留在中间加热温度上，作为洗涤用水分级供水，这样能减少加热过程中的热损，提高热水器的整体热效率，并适于家庭单元使用。本专利技术的目的是这样实现本专利技术采用一种分级加热太阳能热水器，包括集热器、太阳能热水器控制器、连接及控制件、管路、支架以及分级加热式热水箱，集热器中设有分级保温装置，分级保温装置所构成的2个或以上的分级保温区与对应的分级加热式热水器经管路连接。所述的分级保温装置是在集热器内集热元件所构成的受光面上部分地设置一纵向条块形的透光保温罩，保温罩用塑料或玻璃或它们的组合材料制成，保温罩内可设置铝箔蜂窝器或隔离器；所述的分级保温装置还包括其上所述的透光保温罩之侧设置若干个与透光盖板相接的透光保温分隔层，透光保温分隔层是由薄板或薄膜、或它们的组合材料制成，分隔层是单层、或是多层、或是带中空型腔的壳体所组成；所述的集热元件为集热管板、真空管或集热管； 所述的分级保温区的组成特征是沿集热管板的横向中部处设置终级保温区，其两边可设置次级的保温区，最边缘两侧设置初级保温区；所述的2个或以上的分级保温区是指集热器管板面上，经如上所述的分级保温装置分隔后形成的具有不同保温能力的特定集热管板面与空间，及相对应的部分集热管板的传热管路；所述的分级保温区与对应的分级加热式热水箱经管路可直接连接、或通过中间换热或传热件间接连接是直接连接、或是通过中间换热或传热件间接连接；所述的分级加热式热水箱包括2个或以上的分级加热式热水箱与一个终温储水箱，其相互间按分级加热温度顺序串接，并且可设置隔离保温层。本专利技术的优点是由于集热器上设置了分级保温装置，使集热器内的空气对流散热空间被分隔，减小了各分级保温区的相对散热温差，采用分级保温式集热器与分级式热水器对应配接，实现了分级加热，使集热器上的各分级保温区能在不同的积温等级上吸热传热，避免了集热器积热上升而造成保温热损增大，使相对温差减小，保温效率提高，并使集热器的热量输出处于较高的效率状态。减小了集热传热过程中集热器的热损，使集热器保温效率提高，整体热效率提高。附图说明图1是本技术集热器中用真空管和集热管板组合构成3个分级保温区的平面视图。图2是附图1的A-A向视图。图3是附图1的立体视图。图4是分级加热式水箱的结构示意图。图5是本技术集热器中全部用真空集热管构成2个分级保温区的平面视图。图6是图5的A-A视图。图7是图5的立体图。图8是图5的分级加热式水箱的结构示意图。图9是本技术集热器中全部用集热管板组合构成2个分级保温区的平面视图。图10是附图9的A-A向视图。图11是附图10的立体图。图12是图9的分级加热式水箱的结构示意图。图13是本技术集热器中另一种用真空集热管和集热管组合构成2个分级保温区平面图。图14是图13的A-A向视图。图15是图13的立体图。图16是图13的分级加热式水箱的结构示意图。具体实施例方式请参阅图1、图2、图3、图4所示，本技术实施例之一的一个分级加热集热管板与真空集热管组合成的自然循环的太阳能热水器，包括集热器1、分级加热式热水箱2、管路3、连接及控制件4、太阳能热水器控制器5、支架6、换热器7、导热液8，所述的集热器包括真空集热管11、底管座12、反射板13、联汇管14，箱体15、箱体保温层16、透光盖板17、分级保温装置18、集热管板19，其中分级保温装置包括透光保温罩181、透光保温分隔层182，所述的连接及控制件包括温度传感器41、液位传感器42、浮式取水装置43、电磁开关阀44、储水器连通管45、储水器通气管46，分级加热式热水器包括3个分级加热式热水箱与一个终温储水箱。如图所示分级保温装置18设置在透光盖板17下、真空集热管11、集热管板19上，由一塑料透光保温罩181与两侧的塑料透光保温分隔层182组成，透光保温罩内置有横向隔离器183，透光保温分隔层182为集热管板所在面上或板面上两个保温区交界处设置的与透光盖板相接的4个单层塑料薄板保温分隔层，集热管板19中分隔成保温区C与保温区B两个保温区，整个集热器真空集热管11与集热管19所在的面上被分级保温装置18分隔成五个封闭的区间，形成三个分级保温区，真空集热管11与集热管板19分别经联汇后分别形成三个循环回路端口AO、AI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分级加热太阳能热水器，包括集热器、太阳能热水器控制器、连接及控制件、管路、支架以及分级加热式热水箱，其特征在于：集热器中设有分级保温装置，分级保温装置所构成的２个或以上的分级保温区与对应的分级加热式热水箱经管路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘戈，
申请(专利权)人：潘戈，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]