CN101706164A - 悬挂式自动跟踪太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬挂式自动跟踪太阳能热水器。它包括光反射体、安装托架、集热器、承压储水箱、仰角调节驱动机构、方位调节驱动机构、控制两驱动机构的跟踪驱动控制器以及控制集热器和承压储水箱的循环控制器，跟踪驱动控制器通过导线与电机一和电机二分别相连以控制两驱动调节机构进而实现光反射体的仰角和方位调节。该悬挂式聚焦自动跟踪太阳能热水器可根据太阳的走向进行仰角和方位调节，自动跟踪太阳，采光率高，太阳能利用率高，可确保全天候使用；结构简单，体积小，可悬挂在墙壁上，使用方便，安全可靠。

Description

悬挂式自动跟踪太阳能热水器

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器，尤其涉及一种悬挂式自动跟踪太阳能热水器。

背景技术

目前普遍使用的太阳能热水器真空集热管式，通常安装在房屋顶部，位置固定不动，安装后集热器的朝向和角度固定不能改变。使用时每天太阳直射集热器的时间有限，采光率不高，太阳能利用效率较低。近年来出现的跟踪式太阳能热水器，虽能实现集热器对太阳同步位移的同步跟踪，但跟踪装置的机械部件多，结构复杂，体积大，笨重，不便安装；另外不便于悬挂在墙壁上，安装受限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有的太阳能热水器体积大，笨重，不能对太阳进行同步跟踪，不便于悬挂等问题，提供一种悬挂式自动跟踪太阳能热水器，可较大幅度提高太阳能利用率，同时具有辅助电加热功能，保证全天候使用，安全可靠。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种悬挂式自动跟踪太阳能热水器，包括光反射体、安装托架、集热器、承压储水箱、仰角调节驱动机构、方位调节驱动机构、控制仰角调节驱动机构和方位调节驱动机构的跟踪驱动控制器以及控制集热器和承压储水箱的循环控制器，光反射体和集热器固定在安装托架上，集热器位于光反射体上方并对应光反射体的焦点，方位调节驱动机构包括支架、方位角转动轴、减速器和电机一，方位角转动轴通过支撑轴承连接在支架上，方位角转动轴一端与固定在支架上的减速器键槽连接，减速器输入轴与电机一通过联轴器连接；仰角调节驱动机构包括仰角转动轴、互相啮合的大齿轮和小齿轮以及电机二，大齿轮固定在仰角转动轴上，小齿轮与电机二的电机轴相连；方位角转动轴另一端垂直的安装在仰角转动轴上，仰角传动轴设置在安装托架上，跟踪驱动控制器通过导线与电机一和电机二分别相连以控制两驱动调节机构进而实现光反射体的仰角和方位调节。

所述的光反射体为一个抛物面体，抛物面体向光面贴有铝反射光薄膜。

所述的集热器为一个密封的铝容器，铝容器外围包有石棉层，铝容器上装有进水管、出水管、温度传感器和太阳能光线传感器，温度传感器与循环控制器相连，太阳光线传感器与跟踪驱动控制器相连。

所述的集热器与承压储水箱之间设置有循环泵，集热器的进水管与承压储水箱的冷水出水口连通，集热器和循环泵通过出水管与承压储水箱的热水进水口连通。

所述的承压储水箱的热水出水口处安装有增压泵，以方便在水压不够时使用。

所述的承压储水箱顶部安装有自动卸压阀，以防止长时间不用水且不断加热后，承压储水箱压力过大发生危险或损坏。

所述的承压储水箱的冷水进水口与自来水管之间安装有单向防漏保险阀，一方面防止水压下降或停水导致承压储水箱中水的回流，另一方面可防止系统故障造成长时间漏水，提高系统可靠性.

所述的支架底部安装有固定装置，固定装置上开有安装孔，方位调节驱动机构通过固定装置固定在墙壁上。

本发明的有益效果是：可根据太阳的走向进行仰角和方位调节，自动跟踪太阳，采光率高，太阳能利用率高，确保全天候使用；结构简单，体积小，可悬挂在墙壁上，使用方便，安全可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中去掉光反射体和集热器后的结构示意图；

图3是本发明的循环回路流程框图；

图4是本发明的跟踪驱动控制器框图；

图5是本发明的循环控制器框图。

其中：1.光反射体，2.安装托架，3.集热器，4.支架，5.方位角转动轴，6.减速器，7.电机一，8.仰角转动轴，9.大齿轮，10.电机二，11.进水管，12.出水管，13.温度传感器，14.太阳光线传感器，15.固定装置。

具体实施方式

如图1所示，一种悬挂式自动跟踪太阳能热水器，包括光反射体1、安装托架2、集热器3、承压储水箱、仰角调节驱动机构、方位调节驱动机构、控制仰角调节驱动机构和方位调节驱动机构的跟踪驱动控制器以及控制集热器3和承压储水箱的循环控制器。

如图1、2所示，光反射体1为一个抛物面体，抛物面体向光面贴有铝反射光薄膜，光反射体1和集热器3固定在安装托架2上，集热器3位于光反射体1上方并对应光反射体1的焦点；

方位调节驱动机构包括支架4、方位角转动轴5、减速器6和电机一7，方位角转动轴5通过支撑轴承连接在支架4上，方位角转动轴5一端与固定在支架4上的减速器6键槽连接，减速器6输入轴与电机一7通过联轴器连接，这样电机一7的转动即可实现光反射体1的方位调节，支架4底部安装有固定装置15，固定装置15上开有安装孔，方位调节驱动机构通过固定装置15固定在墙壁上；

仰角调节驱动机构包括仰角转动轴8、互相啮合的大齿轮9和小齿轮以及电机二10，大齿轮9固定在仰角转动轴8上，小齿轮与电机二10的电机轴相连，通过电机二10的小齿轮与仰角转动轴8的大齿轮9啮合传动实现仰角调节；方位角转动轴5另一端垂直的安装在仰角转动轴8上，仰角传动轴8设置在安装托架2上，跟踪驱动控制器通过导线与电机一7和电机二10分别相连以控制两驱动调节机构进而实现光反射体1的仰角和方位调节。

如图1所示，所述的集热器3为一个密封的铝容器，铝容器外围包有石棉层，铝容器上装有进水管11、出水管12、温度传感器13和太阳能光线传感器14，温度传感器13与循环控制器相连，太阳光线传感器14与跟踪驱动控制器相连。

为了防止跟踪驱动控制器工作失灵或受信号干扰，提高可靠性，在方位角和仰角最大调节的安全范围边缘分别设置有限位用的接近开关，当跟踪转动到最大角度时，电机能自动停止，只能在控制器发出反向旋转时电机才能工作，否则停止工作。

如图3所示，是本发明的循环回路流程框图，包括集热器3、承压储水箱、循环泵、自动泄压阀和单向防漏保险阀等组成。循环泵的工作由循环控制器自动控制，循环控制器内设有控制电路外，还包括循环泵、自动泄压阀、单向防漏保险阀。水压不够的场合可在承压储水箱的热水出口加装一个增压泵，不直接用水做热媒则可在第一循环回路加装一调压膨胀罐。

太阳光通过反射面汇聚到集热器3上，集热器3底部涂有吸光材料，集热器3及其导热液温随着光照而不断升高，当集热器导热液温与承压储水箱水温温差超过设定值A时，循环控制器启动循环泵，较高温度的导热液在承压储水箱下部与低温水进行热交换，导热液温度降低，经过循环泵输送至集热器，直至集热器导热液温度与承压储水箱水温温差小于设定值B时，自动停止循环泵，进行下一轮加热。承压储水箱顶部装有一自动泄压阀，防止长时间不用水且不断加热后，承压储水箱压力过大发生危险或损坏。导热液流动回路构成第一循环回路，循环回路的导热液可选用高沸点环保型防腐蚀导热液，也可直热方式，即循环系统直接与承压储水箱连通，在集热器3内对水直接加热后与承压储水箱的水通过循环泵进行对流。

循环控制器中自来水供水管和承压储水箱进水口之间装有一单向防漏保险阀，一方面防止水压下降或停水导致承压储水箱中水的回流，另一方面可防止系统故障造成长时间漏水，提高系统可靠性。

如图4所示，是本发明的跟踪控制器框图，由控制电路、双向驱动电机、光线传感器、接近开关、手动开关、电源等组成，其中电机一、光线传感器一、接近开关一、接近开关二、手动开关一、手动开关二是实现方位角的检测，具有跟踪驱动、安全限位、手动调节等功能；电机二、光线传感器二、接近开关三、接近开关四、手动开关三、手动开关四是实现仰角的检测，具有跟踪驱动、安全限位、手动调节等功能；电源为交流市电和太阳能电池两用，可根据应用场合灵活选用。

如图5所示，是本发明的循环控制器框图，是以AVR ATmega8单片机为核心的控制模块，输入外围电路包括多个温度传感器，输出外围电路包括循环泵接口、电辅助加热接口、管路防冻接口、备用接口以及液晶接口与键盘接口。单片机根据输入信号，获得系统各部位的温度，再通过固化在单片机内部的程序进行分析判断，得出各路输出结果，分别输出进行控制相关部件。控制策略一方面可由固化的程序实现，另一方面为增强灵活性，可进行强制循环、电辅助加热等手动控制和时间、循环模式等有关参数设置。液晶显示相关监测参数和各路输出控制状态指示。

Claims (8)

1.一种悬挂式自动跟踪太阳能热水器，包括光反射体(1)、安装托架(2)、集热器(3)、承压储水箱、仰角调节驱动机构、方位调节驱动机构、控制仰角调节驱动机构和方位调节驱动机构的跟踪驱动控制器以及控制集热器(3)和承压储水箱的循环控制器，光反射体(1)和集热器(3)固定在安装托架(2)上，集热器(3)位于光反射体(1)上方并对应光反射体(1)的焦点，其特征是：方位调节驱动机构包括支架(4)、方位角转动轴(5)、减速器(6)和电机一(7)，方位角转动轴(5)通过支撑轴承连接在支架(4)上，方位角转动轴(5)一端与固定在支架(4)上的减速器(6)键槽连接，减速器(6)输入轴与电机一(7)通过联轴器连接；仰角调节驱动机构包括仰角转动轴(8)、互相啮合的大齿轮(9)和小齿轮以及电机二(10)，大齿轮(9)固定在仰角转动轴(8)上，小齿轮与电机二(10)的电机轴相连；方位角转动轴(5)另一端垂直的安装在仰角转动轴(8)上，仰角传动轴(8)设置在安装托架(2)上，跟踪驱动控制器通过导线与电机一(7)和电机二(10)分别相连以控制两驱动调节机构进而实现光反射体(1)的仰角和方位调节。

2.根据权利要求1所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的光反射体(1)为一个抛物面体，抛物面体向光面贴有铝反射光薄膜。

3.根据权利要求1所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的集热器(3)为一个密封的铝容器，铝容器外围包有石棉层，铝容器上装有进水管(11)、出水管(12)、温度传感器(13)和太阳能光线传感器(14)，温度传感器(13)与循环控制器相连，太阳光线传感器(14)与跟踪驱动控制器相连。

4.根据权利要求3所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的集热器(3)与承压储水箱之间设置有循环泵，集热器(3)的进水管(11)与承压储水箱的冷水出水口连通，集热器(3)和循环泵通过出水管(12)与承压储水箱的热水进水口连通。

5.根据权利要求1所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的承压储水箱的热水出水口处安装有增压泵。

6.根据权利要求1所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的承压储水箱顶部安装有自动卸压阀。

7.根据权利要求1所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的承压储水箱的冷水进水口与自来水管之间安装有单向防漏保险阀。

8.根据权利要求1所述的悬挂式自动跟踪太阳能热水器，其特征是：所述的支架(6)底部安装有固定装置(15)，固定装置(15)上开有安装孔，仰角调节驱动机构通过固定装置(15)固定在墙壁上。

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