专利名称：一种二次循环太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热水器，具体地说涉及一种二次循环太阳能热水器。
背景技术：
广泛利用风能、太阳能等可再生资源是建设节约型社会的重要内容，太阳能热水器就是利用太阳能的一种重要方式。
现有技术下的太阳能热水器分为一次循环管路型太阳能热水器和二次循环管路型太阳能热水器。
二次循环太阳能热水器的特点是具有换热循环与使用水循环两个相互独立的循环系统，换热循环从太阳能集热器获得热量，通过安装在水箱中的盘管将热量传递给使用水循环中的水，使使用水得到加热。
请参看图1，该图示出现有技术通用的二次循环承压太阳能热水器的管路结构示意图。
该太阳能热水器的换热循环回路主要包括盘管112和集热器104。所述盘管112安装在水箱101的内胆102中，其下端的出水口通过换热循环出水管107连接集热器104的进水口，所述集热器104的出水口通过换热循环回水管108连接盘管112上端的进水口。所述换热循环出水管107靠近所述盘管112的下端的管路上，安装有水泵103。同时，该换热循环出水管107的管路上，在所述水泵103与集热器104之间安装有安全阀111；该安全阀111与所述水泵103之间还安装有膨胀水箱106，以及用于向换热循环管路中加入换热介质的注液阀113。此外，集热器104还安装有温度传感器105。该太-阳能热水器的使用水循环回路主要包括水箱101的内胆102，以及安装在内胆101上部的使用水出水口109，和安装在内胆102下部与外部水源连接的进水口110。
上述二次循环太阳能热水器的工作过程如下。所述换热循环的管路中充满换热介质，该换热介质可以是水或其他液体或溶液。当温度传感器105检测到集热器104的管路温度比盘管112的管路温度高于一定值或者检测到集热器的管路温度高于一规定值时，所述水泵103运转，使换热循环管路中的换热介质开始循环，换热介质经过集热器104的管路带走热量，并通过循环使被加热的换热介质流入盘管112，通过盘管112将循环介质所包含的热量传递给所述内胆102中的使用水。该循环中的安全阀111和膨胀水箱106的作用在于为封闭管路中的液体介质由于冷热变化而产生的体积变化提供空间余量。该热水器中，内胆102下部的进水管110进冷水，内胆102中的水经过与盘管112换热而获得升温，用户通过内胆102上部的使用水出水管109取用热水。
现有技术下的上述太阳能热水器存在一些缺陷。
首先，上述二次循环太阳能热水器的换热介质仅仅起到换热作用，无法存储所获得热量。
太阳能虽然具有永续利用或循环利用、分布范围广等优点，但是，同样具有时间与空间上分散分布、不宜集中形成强大功率的缺点。太阳能的功率相对电能等难以控制，不能够在短时间内获得大量的能量，因此，使用太阳能需要较好的能量存储机制，将较长时间段内的太阳能存储起来供需要时使用。现有技术下，换热介质的作用仅仅在于交换热量，而无法存储能量。内胆中的水由于需要用于洗浴，温度升到40-50度就不能再升高，因此无法较好的起到存储热量的作用。
其次，现有技术下的二次循环太阳能热水器管路冻堵问题不宜解决。
现有技术下，换热循环中管路相对封闭，因此，管路中必然充满换热介质，无法将室外管路中的换热介质排空，这些管路中的水在冬季会产生冻堵。目前，换热管路中的冻堵问题采用加入防冻液的方式实现。虽然在换热介质中加入防冻液能够取得较好的防冻效果，但是防冻液是化学物质，成本较高，并且如果出现泄漏会对环境造成影响。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种二次循环太阳能热水器，该太阳能热水器的换热介质同时具有换热和储能的作用，从而能够适应太阳能的特点，获得较好的使用效果。
本发明的优选方案还能够使太阳能热水器的外部管路中的换热介质自动排空，在不添加防冻液的情况下避免管路冻堵。
本发明提供的二次循环太阳能热水器，包括内胆、集热器，内胆下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接内胆上部，所述出水管管路上接近内胆的位置安装有水泵，内胆中盛有水或其他换热介质，该水泵可将内胆下部的换热介质抽送到所述集热器，经过集热器加热后的换热介质流回所述内胆的上部，内胆中安装有盘管，该盘管的进水口位于底部，并通过进水管连接内胆外的外部水源；该盘管的出水口位于上部，通过使用水出水管通向内胆外部；外部水源的水流入该盘管，在盘管中从内胆中的换热介质吸取热量，升温后的水从盘管上部的热水出水管流出。
优选地，所述回水管安装有排气阀，该排气阀安装位置高于回水管的最高位置。
优选地，所述内胆上部具有向内胆添加换热介质的注水管，该注水管管路上安装有控制导通的闸阀；所述内胆上部还具有溢流口。
优选地，所述内胆下部安装有加热器。
优选地，所述集热器安装有测量管路水温的第一温度传感器，所述进水管接近盘管进口的位置安装有检测盘管进口水温的第二温度传感器，所述内胆安装有测量内胆换热介质温度的第三温度传感器。
优选地，所述进水管接近内胆的位置安装有控制进水的电磁阀，当所述换热介质的温度过低时，该电磁阀关闭。
优选地，所述进水管具有直接连接使用水出水管的支管。
优选地，所述集热器安装位置高于所述内胆。
优选地，所述集热器倾斜安装，并且其进水口位置高于出水口。
本发明提供的太阳能热水器，与现有技术相比，具有下述优点。
1、本发明的基本技术方案建立了能量存储机制，能够更好的利用太阳能的能源特点，使能量在需要时可集中获得。
与现有技术相比，本发明的基本技术方案采用内胆与集热器连通循环的方式，使用内胆中存储的水(或其他液体)作为换热介质和储能介质。由于内胆中存储的热水不直接用于洗浴，因此，可以将水温升高到较高的温度，从而存储较多的能量。这样，可以弥补太阳能的时间分散性，获得较好的使用效果。水作为常见物质中比热容最大的物质，具有良好的储能效果，能够储存较多的热能工需要时使用。
2、本发明的优选方案在上述基本方案的基础上，进一步采取了管路排空的措施，可以避免冬季管路冻堵。
现有技术下管路基本被换热介质充满，无法采用排空方式防冻堵，只能通过在管路中加入防冻液实现防冻堵。本发明提供的太阳能热水器采用内胆存储换热介质，具有较大的排空空间，可以采用排空方式防冻堵。此种方式与采用防冻液方式相比，防冻堵效果更好，对环境影响小。
3、本发明由于不需要采用封闭式的换热循环管路，因此，不需要安装膨胀水箱、安全阀、注液阀等辅助元件，节省了成本。
以下根据上述技术方案，提供本发明的优选实施方案，以详细说明本发明的较佳实现方式和原理。
图1是现有技术的二次循环太阳能热水器结构示意图；图2是本发明第一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
请参看图2，为本发明第一实施例结构示意图。该实施例与图1所述的现有技术相比，将盘管作为使用水循环回路的一部分，而将内胆作为换热循环回路的一部分，从而起到储能效果。
以下结合图2说明该太阳能热水器的结构。
该二次循环太阳能热水器具有换热循环回路和用水循环回路。所述换热循环回路用于获得和存储从太阳能获得的热量，该回路与管路上的温度传感器以及电脑控制板等检测、控制元件组成集热系统。所述使用水循环回路向用户提供热水，该回路与管路上的电磁阀等元件组成出热水系统。
所述换热循环回路包括非承压内胆202、水泵203、集热器204、排气阀206、温度传感器及相应管路。
所述非承压内胆202安装在水箱201中，该非承压内胆202具有溢流口，使该非承压内胆202与大气相通，形成非承压内胆形式。不循环状态下，集热器204的水在重力作用下可以回流至非承压内胆202内。该非承压内胆上部具有注水管214，用于接收外部的注水。所述注水管214上具有闸阀213，用于控制该注水管214的注水。该非承压内胆202的下部具有加热器217，该加热器217为电加热器，用于在非承压内胆202的水温无法达到要求时提供辅助的加热源。该非承压内胆202还安装有第三温度传感器216，用于检测非承压内胆202的水温。
所述集热器204可以是平板集热器或热管型集热器，上述集热器能保证集热器水可以全部流出。集热器204的进水口高于出水口，使进入集热器的水在重力作用下就可以全部流出。集热器204管壁上安装有第一温度传感器205，用于检测集热器204的管路水温。
所述非承压内胆202的下部通过出水管207连接集热器204的进水口，所述集热器204的出水口通过回水管108连接非承压内胆202的上部。在安装位置上，所述集热器204的安装高度高于所述内胆202。
在所述出水管207靠近所述非承压内胆202的管路上，安装有水泵203，该水泵203的作用在于为换热循环回路提供循环动力，尤其是将非承压内胆202底部的水抽到集热器204管路中。为了能够将内胆202底部的水抽到集热器204，应当确保该水泵203具有足够的扬程。
所述回水管208的管路上安装有排气阀206，该排气阀206安装的位置高于回水管208的最高位置。该排气阀206的作用是使回水管208与大气相通，以便回水下泄。同时，可避免集热系统回水形成负压将管路或集热器抽瘪。
该集热系统还具有电脑控制板等控制器件，由于其并非本发明与现有技术的区别之处，并且本领域的相关技术人员根据对本实施例的说明可以方便的实现，故在此不予另外的说明。
以下结合上述集热循环回路的管路介绍，说明集热系统的工作过程。
所述电脑控制板获得由所述第一温度传感器205检测获得的管路温度，当该温度高于一定值，或者该温度高于第三温度传感器216检测获得的非承压内胆202水温若干度时，电脑控制板控制水泵203运转，将所述非承压内胆202底部的水通过出水管207抽送到所述集热器204的管路中，经过集热器204的管路后从回水管208流入内胆202的上部。由于集热器204管路具有很高的温度，因此，内胆202底部的热水经过集热器204管路后吸热升温，成为热水注入内胆202。通过若干次上述循环过程，内胆202中将储满热水，上述过程从能量转换的角度看，其实质是将太阳能转化为水的热能并存储。由于该太阳能热水器中，并不直接使用内胆202中的热水，因此，水温可以加热到很高，也就是存储更多的能量。
上述集热系统的工作过程将太阳能装化为水的热能，而需要使用的热水则需要通过出热水系统获得。以下介绍出热水系统的结构和工作原理。
出热水系统主要包括电磁阀218、盘管212、第二温度传感器217、进水管210、热水出水管209。
所述盘管212是该出热水系统的核心元件，该盘管212置于内胆202所存储的热水中，该盘管的进水口位于底部，通过所述进水管210连接内胆202外的外部水源。该盘管212的出水口位于上部，通过所述使用水出水管209通向内胆202外部，向外提供热水。
所述进水管210接近所述内胆202的管路上，安装有电磁阀218，该电磁阀218用于控制外部水源的水的流入，达到控制使用水水温的目的。
所述的进水管210接近内胆202的管路上安装有第二温度传感器219，用于检测进水管210的管路温度，用于控制使用水水温。
所述进水管210还具有一支路，该支路直接与热水出水管209连接会合，而后向用户提供用水。通过冷热水的适当混合，用户可以获得所需温度的水。
该出热水系统的主要工作过程是，外部水源的水通过所述进水管210进入所述盘管212，由于盘管212安置在内胆202中，其周围充满了具有较高温度的水，流过盘管212中的水不断从周围吸收热量，温度逐渐升高。并最终从使用水出水管209流出供用户使用。
在实际使用中，通过第三温度传感器216检测的内胆202的水温，以及内胆202的容积等情况，可以计算出用户通过混合获得40度的用水的洗浴时间。如果无法获得40度的用水，则电磁阀218关闭；若可以获得40度用水，则电磁阀打开，用户可以开始用水。
当用户需要用水，而又无法获得所需的水温时，也可以通过开启加热器217对内胆202的水进行加热，从而快速获得适当温度的用水。
在该太阳能热水器中，由于所述集热器204的位置高于水箱201的位置，并且集热器201的进水口高于出水口，因此，管路中的水在重力作用下，能够自动回流到内胆202中，由于管路中的存水被排空，因此冻堵现象不会发生。
在上述实施例中，采用水作为换热介质，但实际上可以采用其他液体或溶液作为换热介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种二次循环太阳能热水器，包括内胆、集热器，内胆下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接内胆上部，所述出水管管路上接近内胆的位置安装有水泵，内胆中盛有水或其他换热介质，该水泵可将内胆下部的换热介质抽送到所述集热器，经过集热器加热后的换热介质流回所述内胆的上部，其特征在于，内胆中安装有盘管，该盘管的进水口位于底部，并通过进水管连接内胆外的外部水源；该盘管的出水口位于上部，通过使用水出水管通向内胆外部；外部水源的水流入该盘管，在盘管中从内胆中的换热介质吸取热量，升温后的水从盘管上部的热水出水管流出。
2.根据权利要求1所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述回水管安装有排气阀，该排气阀安装位置高于回水管的最高位置。
3.根据权利要求1或2所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述内胆上部具有向内胆添加换热介质的注水管，该注水管管路上安装有控制导通的闸阀；所述内胆上部还具有溢流口。
4.根据权利要求3所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述内胆下部安装有加热器。
5.根据权利要求1或2所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述集热器安装有测量管路水温的第一温度传感器，所述进水管接近盘管进口的位置安装有检测盘管进口水温的第二温度传感器，所述内胆安装有测量内胆换热介质温度的第三温度传感器。
6.根据权利要求1或2所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述进水管接近内胆的位置安装有控制进水的电磁阀，当所述换热介质的温度过低时，该电磁阀关闭。
7.根据权利要求1或2所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述进水管具有直接连接使用水出水管的支管。
8.根据权利要求1或2所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述集热器安装位置高于所述内胆。
9.根据权利要求8所述的二次循环太阳能热水器，其特征在于，所述集热器倾斜安装，并且其进水口位置高于出水口。
全文摘要
本发明公开一种二次循环太阳能热水器，包括内胆、集热器，内胆下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接内胆上部，所述出水管管路上接近内胆的位置安装有水泵，内胆中盛有水或其他换热介质，该水泵可将内胆下部的换热介质抽送到所述集热器，经过集热器加热后的换热介质流回所述内胆的上部，内胆中安装有盘管，该盘管的进水口位于底部，并通过进水管连接内胆外的外部水源；该盘管的出水口位于上部，通过使用水出水管通向内胆外部；外部水源的水流入该盘管，在盘管中从内胆中的换热介质吸取热量，升温后的水从盘管上部的热水出水管流出。本发明建立了能量存储机制，能够更好的利用太阳能的能源特点，使能量在需要时可集中获得。
文档编号F24J2/00GK101089510SQ20061008758
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月15日 优先权日2006年6月15日
发明者葛风雷, 刘东平, 孙京岩, 闫成奎 申请人:海尔集团公司, 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司