CN103673317A - 一种带太阳能电加热的太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带太阳能电加热的太阳能热水器，包括储水箱、集热器、冷水管、热水管和出水管，储水箱一端通过冷水循环管连接于集热器下端，冷水循环管与冷水管相通，冷水管上设有电磁节流阀，储水箱另一端与热水管相连，热水管上设有热水止回阀，冷水管和热水管均与出水管相通，储水箱内设有加热器，加热器与太阳能电池板相连，集热器内设有转换层。本发明在集热器上增加光转换层，用来将长波长的光线进行转化，使其被吸收利用，并在太阳能热水器旁加设太阳能电池板，使太阳能内水温保持在定值以上，更加充分的利用洁净能源，减少污染。
Description
技术领域
本发明属于太阳能热水器技术领域，涉及一种带太阳能电加热的太阳能热水器。
背景技术
能源是现如今世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：第一：它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今后足以供给地球人类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三：太阳能是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡，绝对不会造成污染和公害。
中国专利CN 202109680U公开了一种防冻太阳能热水器，在天气状况不佳时，大部分的光线会被云及水气所散射掉，特别是在冬季很多热水器阴天时水温并不高。然而入射的太阳光并不是都能被吸收，我们所能吸收利用的太阳光仅介于400纳米到1100纳米之间，波长大于1100纳米的光是无法得到利用的，因此大大局限了太阳光的利用率，往往在人们进行用水时还需电加热升温。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高转化的太阳能热水器，它在集热器上增加光转换层，用来将波长大于1100纳米的光线进行转化，使其被吸收利用，并在太阳能热水器旁加设太阳能电池板，使太阳能内水温保持在定值以上，更加充分的利用洁净能源，减少污染。
本发明的技术方案：一种带太阳能电加热的太阳能热水器，包括储水箱、集热器、冷水管、热水管和出水管，储水箱一端通过冷水循环管连接于集热器下端，冷水循环管与冷水管相通，冷水管上设有电磁节流阀，储水箱另一端与热水管相连，热水管上设有热水止回阀，冷水管和热水管均与出水管相通，储水箱内设有加热器，加热器与太阳能电池板相连，集热器内设有转换层。由于加热器与太阳能电池板相连，所以在加热时可以利用太阳能电池板储蓄的电能，节省了能源，更加环保；由于在集热器内设有换热层，使太阳能得到了更充分的利用。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，储水箱上设有卸压阀。由于储水箱上设有卸压阀，所以可以排出水箱内压力，使设备更加安全。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，储水箱内设有水位传感器和水箱温度传感器，所述水位传感器和水箱温度传感器均接入自动控制显示仪表。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，所述水箱温度传感器还与太阳能电池板连接。由于水箱温度传感器还与太阳能电池板连接，所以可以对温度进行反馈，使太阳能电池板自行对低温水进行加热，保证储水箱内水温在用户设定温度以上。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，集热器包括封装层和内吸热管，封装层位于最外层，内吸热管表面涂有转换层。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，所述封装层为可透光的材料所构成，所述可透光材料为玻璃。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，所述转换层由一光波长转换材料构成，该光波长转换材料为磷光体。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，所述封装层与内吸热管之间抽真空，形成真空隔热层。由于在封装层和内吸热管之间抽真空，形成真空隔热层，所以可以保持内吸热管与外界隔温，避免温度传递。
前述的这种带太阳能电加热的太阳能热水器中，根据纬度所述集热器与水平面倾斜角α为20°～60°。根据所在地纬度利用黄赤交角计算正午太阳直射角度，来确定集热器与水平面倾斜角α，这样使正午吸收太阳更多的热量。
与现有技术相比，本发明由于加热器与太阳能电池板相连，所以在加热时可以利用太阳能电池板储蓄的电能，节省了能源，更加环保；由于在集热器内设有换热层，使太阳能得到了更充分的利用；由于储水箱上设有卸压阀，所以可以排出水箱内压力，使设备更加安全；由于水箱温度传感器还与太阳能电池板连接，所以可以对温度进行反馈，使太阳能电池板自行对低温水进行加热，保证储水箱内水温在用户设定温度以上；由于在封装层和内吸热管之间抽真空，形成真空隔热层，所以可以保持内吸热管与外界隔温，避免温度传递；根据所在地纬度利用黄赤交角计算正午太阳直射角度，来确定集热器与水平面倾斜角α，这样使正午吸收太阳更多的热量。
本发明在内吸热管外加上转换层，将无法吸收波长的光线转换成能够吸收的波长，使太阳光得到更充分的利用；将太阳能电池板与储水箱内的加热器相连并通过水箱温度传感器进行温度反馈，温度传感器设置在水箱中部位置，当蓄水完毕后，热水上升冷水下降，并不会立刻加热，当水温混合稳定后，温度反馈不足用户设定温度时自行通过加热器对水箱内水进行加热，保证水温在定值以上，更方便用户的使用，并节省了能源。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是工作台的结构示意图。
附图中的标记为：1-储水箱，2-集热器，3-冷水循环管，4-冷水管，5-电磁节流阀，6-热水管，7-热水止回阀，8-出水管，9-自动控制显示仪表，10-水位传感器，11-水箱温度传感器，12-太阳能电池板，13-加热器，14-封装层，15-转换层，16-内吸热管，17-卸压阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例1：如图1所示，一种带太阳能电加热的太阳能热水器，包括储水箱1、集热器2、冷水管4、热水管6和出水管8，储水箱1一端通过冷水循环管3连接于集热器2下端，冷水循环管3与冷水管4相通，冷水管4上设有电磁节流阀5，储水箱1另一端与热水管6相连，热水管6上设有热水止回阀7，冷水管4和热水管6均与出水管8相通，储水箱1内设有加热器13，加热器13与太阳能电池板12相连，集热器2内设有转换层15。
储水箱1上设有卸压阀17。
储水箱1内设有水位传感器10和水箱温度传感器11，所述水位传感器10和水箱温度传感器11均接入自动控制显示仪表9。
所述水箱温度传感器11还与太阳能电池板12连接。
如图2所示，集热器2包括封装层14和内吸热管16，封装层14位于最外层，内吸热管16表面涂有转换层15。
所述封装层14为可透光的材料所构成，所述可透光材料为玻璃。
所述转换层15由一光波长转换材料构成，该光波长转换材料为磷光体。
所述封装层14与内吸热管16之间抽真空，形成真空隔热层。
在南非，所述集热器2应与水平面倾斜角α为20°。
本发明的实施例2：如图1所示，一种带太阳能电加热的太阳能热水器，包括储水箱1、集热器2、冷水管4、热水管6和出水管8，储水箱1一端通过冷水循环管3连接于集热器2下端，冷水循环管3与冷水管4相通，冷水管4上设有电磁节流阀5，储水箱1另一端与热水管6相连，热水管6上设有热水止回阀7，冷水管4和热水管6均与出水管8相通，储水箱1内设有加热器13，加热器13与太阳能电池板12相连，集热器2内设有转换层15。
储水箱1上设有卸压阀17。
储水箱1内设有水位传感器10和水箱温度传感器11，所述水位传感器10和水箱温度传感器11均接入自动控制显示仪表9。
所述水箱温度传感器11还与太阳能电池板12连接。
如图2所示，集热器2包括封装层14和内吸热管16，封装层14位于最外层，内吸热管16表面涂有转换层15。
所述封装层14为可透光的材料所构成，所述可透光材料为玻璃。
所述转换层15由一光波长转换材料构成，该光波长转换材料为磷光体。
所述封装层14与内吸热管16之间抽真空，形成真空隔热层。
在北京，所述集热器2应与水平面倾斜角α为50°。
本发明工作原理：太阳能安装时根据当地的纬度对集热器与水平面倾斜角α进行计算。
目前的黄赤交角是23度26分太阳高度角计算公式：90度-（当地的地理纬度±太阳直射点之间差的纬度数）。下面以夏至为例说明：夏至时北京的正午太阳高度交为：90度-（40度-23度26分）=73度26分下面以冬至为例说明：冬至时北京的正午太阳高度交为：90度-（40度+23度26分）=26度34分然后根据太阳高度角，使角度太阳能吸收管与太阳照射光线垂直时的角度。使用地区纬度越高，太阳能热水器集热管与地面的角度越大。
太阳能电池板12安装在蓄水箱1上方。安装好后，太阳能电池板12进行蓄能，通过冷水管4向储水箱1内蓄水，冷水经冷水循环管3进入集热器2内，太阳光透过封装层14照射到转换层15，转换层吸收第一波长的第一光波而发射第二波长的第二光波，被内吸热管16吸收，对内部水进行加热，通过封装层14隔绝与外界温度传递。
通过水位传感器10和水箱温度传感器11对储水箱内进行检测，并将信号发出，自动控制显示仪表9接受信号并显示数据；用户通过对自动控制显示仪表9进行设置，确定需要水温，当水温不足用户设定时，水箱温度传感器11将信号反馈给太阳能电池板12，太阳能电池板12控制加热器13对储水箱1内水进行加热直至达到用户所需温度，太阳能电池板12停止供电继续蓄能。
Claims (9)
1.一种带太阳能电加热的太阳能热水器，包括储水箱（1）、集热器（2）、冷水管（4）、热水管（6）和出水管（8），储水箱（1）一端通过冷水循环管（3）连接于集热器（2）下端，冷水循环管（3）与冷水管（4）相通，冷水管（4）上设有电磁节流阀（5），储水箱（1）另一端与热水管（6）相连，热水管（6）上设有热水止回阀（7），冷水管（4）和热水管（6）均与出水管（8）相通，其特征在于：储水箱（1）内设有加热器（13），加热器（13）与太阳能电池板（12）相连，集热器（2）内设有转换层（15）。
2.根据权利要求1所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：储水箱（1）上设有卸压阀（17）。
3.根据权利要求1所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：储水箱（1）内设有水位传感器（10）和水箱温度传感器（11），所述水位传感器（10）和水箱温度传感器（11）均接入自动控制显示仪表（9）。
4.根据权利要求3所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：所述水箱温度传感器（11）还与太阳能电池板（12）连接。
5.根据权利要求1所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：集热器（2）包括封装层（14）和内吸热管（16），封装层（14）位于最外层，内吸热管（16）表面涂有转换层（15）。
6.根据权利要求5所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：所述封装层（14）为可透光的材料所构成，所述可透光材料为玻璃。
7.根据权利要求5所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：所述转换层（15）由一光波长转换材料构成，该光波长转换材料为磷光体。
8.根据权利要求5所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：所述封装层（14）与内吸热管（16）之间抽真空，形成真空隔热层。
9.根据权利要求1所述的一种带太阳能电加热的太阳能热水器，其特征在于：所述集热器（2）与水平面倾斜角α为20°～50°。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN106372396A (zh) * | 2016-08-28 | 2017-02-01 | 刘建林 | 太阳能热水的供应方法及系统 |
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| CN107917541A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-04-17 | 江苏鑫上电子科技有限公司 | 一种可循环使用的太阳能节能系统 |
| US20220026078A1 (en) * | 2018-11-28 | 2022-01-27 | Mourad FATTOUM | Solar water heater with glazed flat-plate collector |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140326 |