本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，以解決現(xiàn)有的太陽能熱水器存在的在低緯度地區(qū)利用效率低的問題。包括集熱管和水箱，所述集熱管與水箱的接入口設(shè)置在水箱的中心線的下方。本實(shí)用新型專利技術(shù)兼顧低緯度地區(qū)的低傾角需求和真空吸熱管與水箱熱交換必須要的傾角和重力壓差的需求之間的關(guān)系，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)傾角及相關(guān)支架的設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)真空吸熱管與水箱的結(jié)合結(jié)構(gòu)，減小真空管與水箱的水流阻力，提高真空吸熱管與水箱熱交換效率。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于太陽能利用
，特別涉及一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器。
技術(shù)介紹
太陽能熱水器的傾角與當(dāng)?shù)鼐暥汝P(guān)系很大，為了獲得全年平均最大能量，一般建議把太陽能熱水器的傾角設(shè)計(jì)成為與當(dāng)?shù)鼐暥冉窍嗟取Ｓ捎诩矣锰柲軣崴魍ǔ２捎盟氖軣岜戎刈兓磉M(jìn)行集熱管和水箱內(nèi)熱水自然循環(huán)熱交換，其熱交換效率與水箱與集熱管的高差有很大關(guān)系。如果把低緯度地區(qū)的太陽能熱水器傾角設(shè)計(jì)地過于平緩，會對太陽能熱水器熱循環(huán)產(chǎn)生較大影響。一個(gè)太陽能收集器的最佳傾角與安裝所在地的緯度直接相關(guān)，但是地球上的不同緯度的地區(qū)在不同時(shí)刻的熱水器的最優(yōu)受熱傾角是不同的。由于人們現(xiàn)在還不可能做到時(shí)刻調(diào)整熱水器的受熱傾角，所以只取中午太陽直射大地時(shí)刻的熱水器的最優(yōu)傾角作為該地該天的熱水器的最優(yōu)傾角。另外由于家用太陽能熱水器普遍采用熱虹吸式自然循環(huán)方式，這就給太陽能熱水器的傾角的優(yōu)化又增加了一個(gè)外在因素，那就是水溫升后導(dǎo)致的重力壓差。太陽能熱水器的受熱面與太陽光線入射的方向垂直時(shí)，太陽能熱水器可獲得最大太陽能輻射量。根據(jù)天體物理學(xué)原理，熱水器與水平面的夾角為當(dāng)?shù)鼐暥冉菚r(shí)，可平均獲得全年最多能量。這就是為什么人們通常把太陽能熱水器安裝在緯度角左右角度的原因。這種設(shè)計(jì)理念在中高緯度地區(qū)(緯度25度以上)沒有問題，但是在低緯度地區(qū)將會出現(xiàn)問題，過度平坦的集熱面雖然能夠獲得足夠用的太陽能輻射資源并將其轉(zhuǎn)化成為熱能，但是由于太陽能熱水器的壓差不夠，會直接導(dǎo)致熱交換效率降低，影響太陽能熱水器的綜合性能。從太陽能輻射資源獲得的角度考慮，簡單的把熱水器固定在緯度角上并不一定就是最佳設(shè)計(jì)方案。首先影響全年太陽能輻射能源的因素不僅有地理緯度的因素，更重要的還有海拔、地貌等導(dǎo)致的當(dāng)?shù)貧庀笠蛩亍５厍蛏舷嗤乩砭暥鹊牟煌貐^(qū)太陽能輻射的資源不僅差別很大，逐月的分布也非常不同。實(shí)際上地理緯度的影響可以說是到地球大氣層外表面上的太陽輻射資源，而地球表面是被大氣層覆蓋的，很多地區(qū)都會有季節(jié)性陰雨天氣等氣象影響，這些因素是與緯度沒有直接關(guān)系的。因此除了要考慮緯度因素外一般還要考慮氣象因素。太陽能熱水器是個(gè)系統(tǒng)工程，集熱器表面獲得的輻射光能需要通過透過、吸收、傳熱、管內(nèi)熱水和水箱對流換熱等過程。由于家用太陽能熱水器的熱循環(huán)過程是靠重力自然循環(huán)，所以當(dāng)太陽能熱水器傾角過低時(shí)就會影響其自然循環(huán)的速度和轉(zhuǎn)換效率。這個(gè)問題直接影響了太陽能熱水器在低緯度地區(qū)的高效利用。太陽能熱水器的最優(yōu)傾角與地理緯度、氣象條件、用戶使用情況和時(shí)間、太陽能熱水器的自然循環(huán)需要的重力差等因素相關(guān)。集熱管插入水箱的角度一般是在水箱截面的中心線上，這主要是為了便于加工和安裝。所以大部分的太陽能熱水器都不考慮當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋贾苯幼龀?0-45度安裝傾角的設(shè)計(jì)。這種太陽能熱水器安裝在低緯度地區(qū)時(shí)，由于傾角太大，接收太陽能的效率會大大降低，而如果強(qiáng)行降低安裝傾角時(shí)，不僅需要專門設(shè)計(jì)低傾角支架，水箱底部的部分區(qū)域還會產(chǎn)生無法循環(huán)的低溫死區(qū)，過低的傾角甚至?xí)绊憻嵫h(huán)，導(dǎo)致無法有效的把集熱管里的熱量傳進(jìn)水箱里。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，以解決現(xiàn)有的太陽能熱水器存在的在低緯度地區(qū)利用效率低的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案:一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，包括集熱管和水箱，所述集熱管與水箱的接入口設(shè)置在水箱的中心線的下方。所述集熱管的中心線的延長線與水箱的圓心的距離為5 10cm。所述集熱管與地平面的夾角為20° 25°。所述集熱管與水箱的結(jié)合部設(shè)有非對稱密封硅膠圈。本技術(shù)兼顧低緯度地區(qū)的低傾角需求和真空吸熱管與水箱熱交換必須要的傾角和重力壓差的需求之間的關(guān)系，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)傾角及相關(guān)支架的設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)真空吸熱管與水箱的結(jié)合結(jié)構(gòu)，減小真空管與水箱的水流阻力，提高真空吸熱管與水箱熱交換效率。本技術(shù)是通過機(jī)械設(shè)計(jì)和加工的手段，改變水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將集熱管接入水箱的接口偏離中心線。這樣不僅有效提高了熱循環(huán)效率，而且大大減少或避免了水箱底部的低溫死區(qū)。該方案完美的解決了低傾角太陽能熱水器的熱循環(huán)問題和低溫死區(qū)問題。具有以下特點(diǎn):1、集熱管可插入水箱底部；提高了水箱內(nèi)部熱交換效率；2、結(jié)構(gòu)簡單，加工方便；3、采用該技術(shù)生產(chǎn)的太陽能熱水器可安裝角度范圍寬10-45°，適合在各種緯度特別是低緯度地區(qū)使用；4、徹底解決了低傾角太陽能熱水器的熱循環(huán)問題和低溫死區(qū)問題。附圖說明圖1是本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本技術(shù)做進(jìn)一步說明。如圖1所示，本技術(shù)用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，包括集熱管I和水箱2，集熱管I與水箱2的接入口設(shè)置在水箱2的中心線的下方，即集熱管I的中心線的延長線處于水箱2的圓心下方。集熱管I的中心線的延長線L與水箱2的圓心O的距離h為5 10cm。集熱管I與地平面的夾角為20° 25。。集熱管I與水箱2的結(jié)合部設(shè)有非對稱密封硅膠圈3。本技術(shù)是通過機(jī)械設(shè)計(jì)和加工的手段，改變水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將集熱管接入水箱的接口偏離中心線。這樣不僅有效提高了熱循環(huán)效率，而且大大減少或避免了水箱底部的低溫死區(qū)。該方案完美的解決了低傾角太陽能熱水器的熱循環(huán)問題和低溫死區(qū)問題。權(quán)利要求1.一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，包括集熱管和水箱，其特征在于:所述集熱管(I)與水箱(2)的接入口設(shè)置在水箱(2)的中心線的下方。2.如權(quán)利要求1所述的用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，其特征在于:所述集熱管(I)的中心線的延長線與水箱(2)的圓心的距離為5 10cm。3.如權(quán)利要求1或2所述的用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，其特征在于:所述集熱管(I)與地平面的夾角為20° 25。。4.如權(quán)利要求3所述的用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，其特征在于:所述集熱管(I)與水箱(2)的結(jié)合部設(shè)有非對稱密封硅膠圈(3)。專利摘要本技術(shù)提供了一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，以解決現(xiàn)有的太陽能熱水器存在的在低緯度地區(qū)利用效率低的問題。包括集熱管和水箱，所述集熱管與水箱的接入口設(shè)置在水箱的中心線的下方。本技術(shù)兼顧低緯度地區(qū)的低傾角需求和真空吸熱管與水箱熱交換必須要的傾角和重力壓差的需求之間的關(guān)系，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)傾角及相關(guān)支架的設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)真空吸熱管與水箱的結(jié)合結(jié)構(gòu)，減小真空管與水箱的水流阻力，提高真空吸熱管與水箱熱交換效率。文檔編號F24J2/24GK202947345SQ201220683350公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日專利技術(shù)者李世民, 田凌, 喜文華 申請人:甘肅省科學(xué)院自然能源研究所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于低緯度地區(qū)的太陽能熱水器，包括集熱管和水箱，其特征在于：所述集熱管（1）與水箱（2）的接入口設(shè)置在水箱（2）的中心線的下方。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李世民，田凌，喜文華，
申請(專利權(quán))人：甘肅省科學(xué)院自然能源研究所，
類型：實(shí)用新型
國別省市：
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