CN101573565B - 用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备 - Google Patents

用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种设有多个半圆柱形的太阳能集热板的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，由此极大地提高了太阳能集热效率，而且通过辅助管道将多个用以被所述多个太阳能集热板加热的热交换管道与地下热交换管相连接，使得水通过循环泵很好地循环，从而完全解决热交换管和循环管的冻结和破裂问题。

Description

用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，尤其是涉及一种用于安装在墙面或建筑物的屋顶的太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，以便提供出色的集热效率，并且充分利用了冬季的地热，从而解决冻结和破裂的问题。
背景技术
太阳能热水器用于采集作为主要替换能源的太阳能，并且将采集的太阳能用于加热的目的。太阳能热水器以并联方式吸收太阳热，而不是以直接采集太阳热的串联方式吸收太阳热。
根据具有上述构造的传统太阳能热水器，仅仅通过吸收太阳热和将水加热而传导热量，使得热效率降低。
为了讨论并解决这些问题，由本发明的同一申请人提交的，提出了一种具有串联的太阳能会聚线的新型太阳能热水器(在韩国专利第0284103和第0404758号中公开)，其中多个反光镜随着太阳的移动而移动，并且从反光镜反射的光线会聚在一个指定位置，从而将待加热的水加热。
该现有技术的优点在于，太阳热会聚在一个指定位置使得加热水的速度较快，但是需要将反光镜不方便地布置和组装为结构体。而且，由于结构体必须随着太阳位置的变化而被移动，因此其安装结构变得复杂，并且用于安装的很大面积不是实际需要的。此外，通过太阳能集热部件安装在房屋外部的热水供应管，在冬季可能被冻结或破裂，难以在普通房屋安装和使用。
发明内容
因此，为了解决现有技术产生的上述问题而提出本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，可以安装所述设备而不受位置的限制，从而提高了太阳能集热效率并且防止布置在房屋外部的管道在冬季冻结或破裂。
为实现上述目标，根据本发明，提供了一种用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，包括：至少一个太阳能集热容器，具有通过侧面在其两个端部封闭的半圆柱形；沿着各个太阳能集热容器的内表面布置的太阳能集热板，所述太阳能集热板由用于反射阳光的镜子形成；透明盖，用以闭合各个太阳能集热容器的前表面；热交换管，轴向安装在所述至少一个太阳能集热容器中，以便穿过各个太阳能集热容器；热传感器，嵌入所述至少一个太阳能集热容器的热交换管中，以便感测循环水的温度；上、下循环管，连接到储水箱的一侧以便将各条热交换管的上、下端部与储水箱相连；循环泵，安装在与储水箱相连的下循环管的一侧，以便根据热传感器感测到的信号工作；光传感器，布置在所述至少一个太阳能集热容器的内部以便感测太阳光；第一电子阀，以根据热传感器和光传感器感测到的信号而打开和关闭的方式安装在与储水箱相连的各条上、下循环管的端部；地下热交换管，按照与上、下辅助管道相连的方式安装在地下，上辅助管道按照与电子阀邻接的方式从上循环管的一端向下延伸，并且下辅助管道按照放置于安装在该下循环管上的电子阀与循环泵之间的方式从下循环管的一端向下延伸；第二电子阀，按照根据热传感器和光传感器感测到的信号而打开和关闭的方式安装在各条上、下辅助管道上；以及控制器，用以控制热传感器、光传感器、循环泵以及第一和第二电子阀的工作。
本发明公开了一种设有多个半圆柱形的太阳能集热板的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，由此极大地提高了太阳能集热效率，而且通过辅助管道将多个用以被所述多个太阳能集热板加热的热交换管道与地下热交换管相连接，使得水通过循环泵很好地循环，从而完全解决热交换管和循环管的冻结和破裂问题。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备的示意性透视图；
图2是示出根据本发明所述用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备的侧视图；
图3是透视图，示出根据本发明所述的半圆柱形太阳能集热设备中的太阳能集热容器的部分地破裂的状态；
图4是平断面图，示出在通过根据本发明所述半圆柱形太阳能集热设备中的太阳能集热容器采集太阳热的情况下的示例；
图5是平断面图，示出安装在根据本发明所述半圆柱形太阳能集热设备中的太阳能集热容器上的太阳能集热引导板；以及
图6是平断面图，示出在通过图5所示的太阳能集热引导板采集太阳热的情况下的示例。
具体实施方式
图1是示出根据本发明的第一实施例的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备的示意性透视图，图2是示出根据本发明所述用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备的侧视图，图3是透视图，示出根据本发明所述的半圆柱形太阳能集热设备中的太阳能集热容器的部分地破裂的状态。在下文中，将参照附图描述根据本发明的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备的构造。
根据本发明，如图示，用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备1包括：至少一个太阳能集热容器2，具有通过侧面3在其两个端部封闭的半圆柱形；太阳能集热板2a，沿着至少一个太阳能集热容器2的内表面布置，并由用于反射阳光的镜子形成；以及透明盖3，用以闭合至少一个太阳能集热容器2的前表面，并由玻璃、亚克力等提高热效率的材料形成。
当然，也可以安装一个太阳能集热容器2将水加热，但是，考虑到加热面积，优选的是将两个或更多太阳能集热容器2相互关联排列。
热交换管5轴向安装在各个太阳能集热容器中，以便穿过各个太阳能集热容器2，热传感器6嵌入热交换管5中，以便感测循环水的温度。上、下循环管7，连接到各条热交换管5的两个端部，将上、下循环管7与储水箱20的一侧相连，并且循环泵8布置在下循环管7上，以便根据热传感器6感测到的信号工作。
最好将热交换管5布置在对应垂直线(C-D)的一半长度的位置，垂直线(C-D)与连接各太阳能集热容器2的顶端的两个端点A和B的线(A-B)上的中心点(C)垂直，当从顶部看太阳能集热容器2时，线(C-D)与线(A-C)的长度相同。
另外，光传感器9布置在太阳能集热容器2的内部以便感测太阳光，电子阀10安装在各条上、下循环管7的端部，其中，上、下循环管7按照根据热传感器6和光传感器9所感测到的信号而打开和关闭的方式连接到储水箱20。此时，循环泵8布置为靠近热交换管5。电子阀10在这样的情况下工作，当热交换管5中的循环水的温度为10℃或更低时，热传感器6感测热量，以及在日落后，光传感器感测太阳光。
热传感器6和光传感器9布置在相互并联排列的多个太阳能集热容器2中的任意一个上。
而且，用以放置在地下的地下热交换管11连接到上、下辅助管道12。在这种情况下，上辅助管道12按照与电子阀10邻接的方式从上循环管7的一端向下延伸，并且下辅助管道12按照放置于安装在下循环管7上的电子阀10与循环泵8之间的方式从下循环管7的一端向下延伸。电子阀13，按照根据热传感器6和光传感器9感测到的信号而打开和关闭的方式安装在各条上、下辅助管道12上。
还有，控制器14控制热传感器6、光传感器9、循环泵8以及电子阀10和13的工作。
图5和图6示出本发明的第二实施例，其中，当太阳能集热引导板15从各个太阳能集热容器2的两个前端倾斜地向前延伸，太阳能集热引导板15的内角α为90°或更小，以便能够最好地获得太阳能集热效率。
在本发明的优选实施例中，太阳能集热容器2是半圆柱形的，但是如果需要，它也可以是半球形。
具有上述构造的根据本发明的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备1安装在墙面或建筑物的屋顶，接下来，将对根据本发明的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备的工作进行描述。
本发明涉及一种通过利用太阳热将待存储在储水箱20中的循环水加热的装置，并且如果是在通过控制器14的控制将电源施加到各个部件的情况下，提供阳光给本发明的太阳能集热器1，则光传感器9首先感测太阳光，从而将布置在上、下循环管7上的电子阀10打开。
这样，阳光被反射到在半圆柱形太阳能集热容器2的内表面形成的太阳能集热板2a上，并且如图4所示，反射的光线会聚到热交换管5上，从而快速地加热进入热交换管5中的循环水。另一方面，在本发明的第二实施例中，如图6所示，通过从各个太阳能集热容器2的两个前端倾斜地向前延伸的太阳能集热引导板15将阳光引入太阳能集热板2a上，使得大量阳光会聚到热交换管5上。
如果热交换管5中的循环水被加热到设于热传感器6中设定的温度值，则循环泵通过控制器14的控制而工作，使得加热的循环水供应到储水箱20中，而待加热的冷循环水供应到热交换管5中。周期性地进行上述操作，从而将储水箱20中的循环水加热。
另一方面，在通过白天利用阳光加热储水箱20中的循环水后，光传感器9在日落时感测暗度，并根据光传感器9感测到的信号，通过控制器14的控制关闭安装在各条上、下循环管7上的电子阀13。
在这种情况下，与春季或秋季不同，热交换管5和上、下循环管7在冬季可能会冻结和破裂，因此，如果循环水的温度降到5℃以下时，热传感器6感测该温度并将感测到的信号发送到控制器14。打开电子阀13，同时，使循环泵8工作，其中电子阀13安装在各自连接到位于地下的地下热交换管11的上、下辅助管道12上并且也连接在电子阀10与上循环管7之间以及电子阀10与循环泵8之间。此时，通过地热保持在13℃到15℃的温度范围之间的地下热交换管11中的循环水提供给热交换管5，从而解决热交换管5和上、下循环管7的冻结和破裂问题。
工业应用性
如上所述，根据本发明的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备设有沿轴向穿过半圆柱形太阳能集热容器2的热交换管5，并且设有位于地下的地下热交换管11，以防止热交换管5被冻结和破裂，其中各半圆柱形太阳能集热容器2具有在其内表面上形成的太阳能集热板2a。本发明的半圆柱形太阳能集热设备安装在墙面或建筑物的屋顶，而不受位置的限制，而且即使太阳的高度变化了，如图4和图6所示，太阳能集热板2a和太阳能集热引导板15能够最佳地获得太阳能集热效率。此外，穿过半圆柱形太阳能集热容器2的热交换管5中的循环水通过地下热交换管11被加热，从而能够完全解决热交换管5的冻结和破裂问题。

Claims (3)

1.一种用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备(1)，包括：
至少一个太阳能集热容器(2)，具有通过侧面(3)在其两个端部封闭的半圆柱形；
太阳能集热板(2a)，沿着所述至少一个太阳能集热容器(2)的内表面布置，所述太阳能集热板(2a)由用于反射阳光的镜子形成；
透明盖(3)，用以闭合所述至少一个太阳能集热容器(2)的前表面；
热交换管(5)，轴向安装在所述至少一个太阳能集热容器中，以便穿过所述至少一个太阳能集热容器(2)；
热传感器(6)，嵌入所述至少一个太阳能集热容器(2)的所述热交换管(5)中，以便感测循环水的温度；
上、下循环管(7)，连接到储水箱(20)的一侧以便将各条热交换管(5)的上、下端部与所述储水箱(20)相连；
循环泵(8)，安装在与所述储水箱(20)相连的所述下循环管(7)的一侧，以便根据所述热传感器(6)感测到的信号工作；
光传感器(9)，布置在所述至少一个太阳能集热容器(2)的内部以便感测太阳光；
第一电子阀(10)，按照根据所述热传感器(6)所感测到的信号和所述光传感器(9)所感测到的信号而打开和关闭的方式，安装在与所述储水箱(20)相连的各条所述上、下循环管(7)的端部；
地下热交换管(11)，按照与上、下辅助管道(12)相连的方式安装在地下，所述上辅助管道(12)按照与所述电子阀(10)邻接的方式从所述上循环管(7)的一端向下延伸，并且所述下辅助管道(12)按照放置于安装在所述下循环管(7)上的所述电子阀(10)与所述循环泵(8)之间的方式从所述下循环管(7)的一端向下延伸；
第二电子阀(13)，按照根据所述热传感器(6)所感测到的信号和所述光传感器(9)所感测到的信号而打开和关闭的方式，安装在半圆顶部和底部的各条所述上、下辅助管道(12)上；以及
控制器(14)，用以控制所述热传感器(6)、所述光传感器(9)、所述循环泵(8)以及所述第一电子阀(10)和第二电子阀(13)的工作。
2.如权利要求1所述的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，其中，所述热交换管(5)布置在对应垂直线C-D的一半长度的位置，所述垂直线C-D与连接所述至少一个太阳能集热容器(2)的顶端的端点A和端点B的线A-B上的中心点(C)垂直，当从顶部看所述太阳能集热容器(2)时，所述线C-D与线A-C的长度相同。
3.如权利要求1所述的用于太阳能热水器的半圆柱形太阳能集热设备，其中，太阳能集热引导板(15)从所述至少一个太阳能集热容器(2)的两个前端倾斜地向前延伸，所述太阳能集热引导板(15)的内角(α)为90°或更小。
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