CN1074997A - 集成式太阳热水器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供采用将管板吸收体的高温部分置于 中间位置并辅以反光板和采用与水路气路各部分不 同温度条件相适应的质量或特性不一致的隔热或集 热元件制造的太阳热水器和各种太阳能集热装置。 它们具有热损小、输出温度、热效率和对冬季、早晚、 低强度及多云天气阳光的利用率高等优点；还提供采 用模糊控制阀和定向送水取水管的最佳集热和供热 的热水器系统的设计。样机带反光板的平板热水器 在上海雪地中午出水温度70℃。

Description

关于太阳集热装置，特别是家用太阳热水器系统的发明。

应用广泛的太阳热水器，具体产品大多是吸收体或集热元件的形式及其布置整体一致，制造方便，但未能充分利用直射光的品位和漫射光的富集（利用聚光可提高输出温度使产品性能改进;利用空气预热可使热能成本大幅下降）。事实上，各种太阳能集热装置仍有待开发。

本发明的目的是要提供一种热损更小、输出温度和热效率更高并可在寒冬满足需用的太阳能集热装置、特别是家用太阳热水器系统。

本发明的目的是这样实现的：采用其高低温部分分别置于较中间和较边缘位置的吸收体或采用与水路或气路各部分不同温度条件相适应的质量或特性不一致的隔热或集热元件来制造集热器、并与蓄热或热交换部件及串于水路或气路中的手动或自动控制阀、特别是控制精度误差较大的模糊控制阀组成热水器系统及各种太阳能集热装置，需要时可配置体外反光板、空气预热器、阳光跟踪或调节机构、防溢防冻器件、高位水箱、定向送水取水管、工作模式切换机构及辅助加热器。

本发明采用将低温集热部分包围高温部分以及将高中低温元件适当组合以减少集热器通过透光隔热层和周边的光热损失;使用体外反光板和空气预热器可增加对集热器的供热;体外反光板还能有效提高热效率、输出温度和对冬季、早晚及微弱阳光的利用率;采用模糊控制和定向送水取水可实现最佳集热供热;带辅助电加热的全天候系统方便可靠，和单用煤、电比每m²系统每年节煤1吨并省工200小时或节电900瓩·时。

附图1给出本发明的一个实施例。这是一台带反光板的集成式直流平板热水器的右视和正视，也作安装和结构示意图。图中，壳体1框住透明隔热体2，内装按箭头和虚线3示的水路从外盘向内的管板吸收体4和绝热材料。吸收体4温度最高部分为水平布置处于集热器中部靠近一维微聚光体外反光板5一侧带向上翻边6和选择性吸收膜的长条体7;翻边6可捕获更多的反射光;设定温度50±20℃的模糊控制阀可用双金属片的一个自由端轻压胶管制造并装于长条体7后面;被重点隔热（包括加一层透光隔热层）的长条体7及其前段吸收体（斜线示）长时间为反射光映照，一旦受热使后面的阀门打开，热水就被压入保温水箱。进入稳态以后，进水沿水路为吸收体逐步加热并输出;反光板5的倾角可用阳光跟踪或调节机构8调整。反光板5也可置于上方或不用;也可在吸收体最高温度处贴置菲透镜来聚光;进水外串一段管板吸收体空气预热器在气温较高的场合能有效提高集热效率;图示热水器可与保温水箱组成集热器系统。用自来水或高位水箱作水源，将热水器置于阳台外并高置保温水箱可制造全自动家用太阳能淋浴系统;在水箱内安装由一个可关闭进水的常开阀和一个可接通保温水箱底部与集热器进口的常闭阀组成的浮子式微动阀门组工作模式切换机构可在水箱将满时自动（也可另用手动切换）将直流模式切换成循环模式，反之亦然;用盘式盒体吸收体代替管板吸收体并用自动或手动放水可制造集成式闷晒或半闷晒热水器;寒冬日落后可将热水器断水再用通过阀门与热水器水管连通的如气压式保温瓶用的压气装置9排水防冻。

全天候热水器系统的辅助电加热器采用温控或采用一个带定时器的千瓦级主加热器和一个百瓦级副加热器来保温或预热、特别是直流系统用水箱水位控制来延时开启副加热器可进一步节电并方便使用。

如图1的直流系统样机，采光1m²加0.5m²反光板总重23kg。在上海一月的雪地里，中午2个小时水温达70℃，6小时共获得45℃热水45kg。

附图2给出本发明的另一个实施例。这是一台采用多种元件的集成式中温集热器的右半剖和正视。图中，壳体1框住透明隔热层2，盘式管板吸收体3（这3个部分可不用）按箭头和虚线4示的流体通道串接带聚焦反光板5、分别为受光面不隔热及用玻管和真空隔热的管状集热元件6、7和8组成集成式加热体。这类装置最高可输出100℃以上的热能。

附图3表明：光功率如曲线1时，具特性2的模糊控制系统可得到比具有特性3和4两系统所得之和更多的热能并且经一段时间后第一个系统的热水温度最高。（光功率对阀门打开的时间积分即为系统集热量）。

附图4描述了本发明的一个改进。这是一个保温水箱的结构图。图中带垂直浮条1的浮阀2随贮水增加使进水减速增温;一端上浮带能将冷水旁路（将冷水引出管道）的（双金属片）冷水旁路阀3和4的定向送水管5能将低中高温进水分送至水箱6的低中高处;由进、出水管7和8及一端上浮的吸水管9组成有喷射抽吸作用的定向取水管10，当贮水上热下冷时，如出水流速慢则冷水经进水管7流出;流速快时则进水管7外侧的阀11因压差及在吸水管9出口为流出的热水加热的敏感元件（双金属片）12收缩的双重作用而关闭使热水流出。（定向送水取水管应绝热）

Claims (9)

1、太阳集热装置、特别是热水器系统，由集热器和蓄热及热交换部件等组成，视需要可含有体外反光板、空气预热器、阳光跟踪或调节机构、防溢防冻器件、定向送水取水管、高位水箱、工作模式切换机构及辅助加热器、其特征在于含有其高、低温部分分别置于较中间和较边缘位置的吸收体、特别是取吸收体最高温度部分重点隔热并水平布置于集热器中部的一侧、能长时间为体外一维聚光反光板反光映照的长条体或含有与水路气路各部分不同温度条件相适应的、质量和特性不一致的隔热或集热元件并且其水路气路中串有手动及自动控制阀、特别是精度误差大的模糊控制阀。

2、如权利要求1所述的集热装置，其特征在于含有与管板吸收体出口相串接的聚焦式管状及真空集热元件或置于管板吸收体上方的菲透镜。

3、如权利要求1所述的集热装置，其特征在于含有其高温部分为带有向上翻边和/或选择性吸收膜的管板吸收体。

4、如权利要求1或2或3所述的集热装置，其特征在于含有安置于集热器下方或上方的一侧的微聚光体外反光板。

5、如权利要求1或2或3所述的集热装置，其特征在于在保温水箱内含有由一个可关闭进水的常开阀和一个可接通保温水箱底部与集热器进口的常闭阀组成的浮子式微动阀门组构成的工作模式切换机构。

6、如权利要求1或2或3所述的集热装置，其特征在于含有一个带垂直浮条的流速的控制浮阀。

7、如权利要求1或2或3所述的集热装置，其特征在于保温水箱内含有一根一端上浮并带冷水旁路控制阀、特别是带一个以上双金属片冷水旁路控制阀的定向送水管。

8、如权利要求1或2或3所述的集热装置，其特征在于保温水箱内含有一根由进水管、出水管和一根一端上浮的吸水管组成的具有喷射抽吸作用的定向取水管，在进水管外侧含有一个受取水流速及定向取水管内温度控制的阀门、特别是由置于吸水管口的双金属片受热收缩而关闭的阀门。

9、如权利要求1或2或3所述的集热装置，其特征在于保温水箱内含有温控电加热装置或含有由一个带定时器的千瓦级主加热器和一个百瓦级带回加热器、特别是由保温水箱内水位控制的副加热器。

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