CN108151332A - 一种可转动的太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转动的太阳能热水器，其包括冷水箱、热水箱、太阳能集热器以及支架，其特征在于，所述热水箱设置在所述支架的上端，所述冷水箱设置的下端，所述太阳能集热器放置在所述支架上，且其上下两端分别连接所述冷水箱和所述热水箱，所述冷水箱通过水泵连接所述太阳能集热器；所述太阳能集热器包括分流管、集流管以及多根太阳能集热管，所述分流管通过进水管与所述水泵连通。

Description

一种可转动的太阳能热水器

技术领域

本发明涉及太阳能领域，具体涉及一种可转动的太阳能热水器。

背景技术

由于油价不稳定和气候变化协议的限制等，新的可再生能源的重要性变大。可再生能源包括太阳热、太阳光、生物质能、风力、小水电、地热、海洋能和废弃物能源等，而新能源包括燃料电池、液化煤炭、气化煤炭和氢能。问题是，从新的可再生能源、特别是太阳光发电的成本未达到等于利用化石燃料的传统火力发电的成本的电网平价。但是，随着技术的发展进步，从新的可再生能源中的太阳热发电的太阳热发电在发电成本上持续降低，而在发电效率正在逐渐提高。

目前家庭常用的太阳能热水器采用真空管太阳能集热器，真空管太阳能集热器呈一定倾斜角度放置在倾斜支架上，只有在正午时刻才能够使得真空管太阳能集热器与太阳能光线呈垂直状态，才能够达到最高的集热效率，且支架的倾斜角度需要根据不同的地域采用不同的倾斜角度，通用性比较差，不能满足拿来急用的需求性。因此，亟需要提供一种新的太阳能热水器以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决集热效率低，且不能够将实时调整太阳能集热器面对太阳光的入射角度的技术问题，提供一种可转动的太阳能热水器，其能够满足不同角度的太阳光线的入射，使各个角度都能够达到最佳集热效率，尽可能的提高其整体集热效率，节约能源。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种可转动的太阳能热水器，其包括冷水箱、热水箱、太阳能集热器以及支架，其特征在于，所述热水箱设置在所述支架的上端，所述冷水箱设置的下端，所述太阳能集热器放置在所述支架上，且其上下两端分别连接所述冷水箱和所述热水箱，所述冷水箱通过水泵连接所述太阳能集热器；

所述太阳能集热器包括分流管、集流管以及多根太阳能集热管，所述分流管通过进水管与所述水泵连通，且所述进水管连接设置在所述分流管的中心位置，所述集流管通过所述出水管与所述热水箱连通，且所述出水管设置在所述集流管的中心位置；每一根所述太阳能集热管包括入口管部分、吸热管部分以及出口管部分，所述入口管部分和所述出口管部分的截面均为月牙形截面，所述吸热管部分的截面为月牙形截面，每根太阳能集热管的横截面由入口管部分的圆形截面逐渐过渡为所述吸热管部分的月牙形截面，之后再由所述吸热管部分的月牙形截面逐渐过渡为所述出口管部分的圆形截面；

在所述分流管和所述集流管上分别等间距固定设置有多个转动插槽，在每一根太阳能集热管的入口管部分端头和所述出口管部分端头分别设置成一个与所述转动插槽相对应的转动插头形式，在所述分流管和所述集流管的相对应的每一对转动插槽之间插接有一根与其对应的太阳能集热管，每根所述太阳能集热管通过两端的转动插头分别插入所述分流管和所述集流管的转动插槽内，形成转动连接，且在每一个转动插头与转动插槽的连接处设置有防漏水密封圈；

在每一个所述转动插头上固定设置有小连杆，每一个所述转动插头通过所述小连杆连接联杆，所述小连杆与联杆连接处为销轴连接，所述小连杆能够围绕所述销轴转动，所述联杆设置在所述太阳能集热器的背面；

还包括控制器，所述控制器内设置定时器，初始位置时，每根太阳能集热管的吸热管部分面向正东方，通过该定时器定时控制各个所述转动插头在所述转动插槽内周期性转动，通过所述转动插头的转动带动每一根太阳能集热管围绕其轴线的周期性转动，每一周期为12个小时，每一周期所述转动插头的转动角度为180°；当定时器控制所述转动插头转动达到180°时，太阳能集热管的吸热管部分面向正西方时，拉动所述联杆，则所述联杆通过小连杆带动所述转动插头返回到初始位置，同时多根太阳能集热管在转动插头的带动下返回到初始位置，等到天明进行下一个循环。

优选的，所述定时器在早上6点-8点之间控制所述太阳能集热管面向东方并逐渐向面向南方的方向转动，所述定时器在上午8点-14点之间控制所述太阳能集热管逐渐转东面向南方，在12点正对南方，之后逐渐转动向面向西方的方向转动，所述定时器在下午14点-18点之间控制所述太阳能集热管逐渐转动面向西方。

优选的，所述转动插头为电动转动插头，所述电动转动插头与所述控制器电连接。

优选的，在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋呈等间距布置。

优选的，在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋之间的间距由入口管部分向所述吸热管部分逐渐变大。

优选的，在所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋呈等间距布置。

优选的，在所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋之间的间距由吸热管部分与所述出口管部分逐渐变小。

优选的，在所述吸热管部分的管段内壁上设置有多根螺旋线扰流片，所述多根螺旋形扰流片沿着所述太阳能集热管轴线方向延伸，每一根螺旋形扰流片的高度在沿着太阳能集热管轴线方向逐渐变高，且其最高不超过所述吸热管部分管高度的一半。

优选的，所述多根螺旋形扰流片之间的间距沿着所述太阳能集热管内的水流方向逐渐变大，且最大间距是最小间距的2倍。

有益效果在于：

（1）所述太阳能集热管由圆形截面过渡为月牙形截面，再过渡为圆形截面，在完成截面变换的过程中太阳能集热管内的水流来回震荡，提高其混合均匀性，进而提高水流的温度均匀性；

（2）在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分以及所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁分别设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，通过该导流肋的设置能够对水流进行很好的引导，从而使其满足截面的变化，进而减小水流的压力损失；且多根导流肋之间的间距沿着水流逐渐变化，尽可能的提高其流动舒畅性，减小其流动阻力，减小其压力损失；

（3）在所述吸热管部分的管段内壁上设置有多根螺旋线扰流片，其能够对其内的水流进行扰动，提高其温度均匀性，且多根螺旋线扰流片的高度以及间距逐渐变化，满足温度均匀性的同时降低其流动阻力，提高其整体效率；

（4）所述多根太阳能集热管在一天12h之内完成一个转动循环周期，之后通过联杆恢复到初始位置，在不同的时间段内面向不同的方向，尽可能的提高其集热效率。

（5）通过所述转动插头以及转动插槽的配合设置，其具有装配简单高效，且控制简便的特点，极大的提高了系统灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的太阳能热水器的结构示意图；

图2是本发明的任一太阳能集热管吸热管部分的截面示意图；

图3是图1中A处的放大结构示意图；

图4是本发明的太阳能热水器的控制系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图4所示，本发明提供的一种可转动的太阳能热水器，其包括冷水箱1、热水箱2、太阳能集热器3以及支架4，其特征在于，所述热水箱2设置在所述支架4的上端，所述冷水箱1设置的下端，所述太阳能集热器3放置在所述支架4上，且其上下两端分别连接所述冷水箱1和所述热水箱2，所述冷水箱1通过水泵18连接所述太阳能集热器3；

所述太阳能集热器3包括分流管5、集流管6以及多根太阳能集热管7，所述分流管5通过进水管8与所述水泵18连通，且所述进水管8连接设置在所述分流管5的中心位置，所述集流管6通过所述出水管9与所述热水箱2连通，且所述出水管9设置在所述集流管6的中心位置；每一根所述太阳能集热管7包括入口管部分10、吸热管部分11以及出口管部分12，所述入口管部分10和所述出口管部分12的截面均为圆形截面，所述吸热管部分11的截面为月牙形截面，每根太阳能集热管7的横截面由入口管部分10的圆形截面逐渐过渡为所述吸热管部分11的月牙形截面，之后再由所述吸热管部分11的月牙形截面逐渐过渡为所述出口管部分12的圆形截面；

在所述分流管5和所述集流管6上分别等间距固定设置有多个转动插槽13，在每一根太阳能集热管7的入口管部分10端头和所述出口管部分12端头分别设置成一个与所述转动插槽13相对应的转动插头14形式，在所述分流管5和所述集流管6的相对应的每一对转动插槽13之间插接有一根与其对应的太阳能集热管7，每根所述太阳能集热管7通过两端的转动插头14分别插入所述分流管5和所述集流管6的转动插槽13内，形成转动连接，且在每一个转动插头14与转动插槽13的连接处设置有防漏水密封圈（图中未示出）；

在每一个所述转动插头14上固定设置有小连杆16，每一个所述转动插头14通过所述小连杆16连接联杆17，所述小连杆16与联杆17连接处为销轴连接，所述小连杆16能够围绕所述销轴转动，所述联杆17设置在所述太阳能集热器3的背面；

还包括控制器15，所述控制器15内设置定时器，初始位置时，每根太阳能集热管7的吸热管部分11面向正东方，通过该定时器定时控制各个所述转动插头14在所述转动插槽13内周期性转动，通过所述转动插头14的转动带动每一根太阳能集热管7围绕其轴线的周期性转动，每一周期为12个小时，每一周期所述转动插头的转动角度为180°；当定时器控制所述转动插头转动达到180°时，太阳能集热管7的吸热管部分11面向正西方时，拉动所述联杆17，则所述联杆17通过小连杆16带动所述转动插头14返回到初始位置，同时多根太阳能集热管7在转动插头14的带动下返回到初始位置，等到天明进行下一个循环。

优选的，所述定时器在早上6点-8点之间控制所述太阳能集热管面向东方并逐渐向面向南方的方向转动，所述定时器在上午8点-14点之间控制所述太阳能集热管逐渐转东面向南方，在12点正对南方，之后逐渐转动向面向西方的方向转动，所述定时器在下午14点-18点之间控制所述太阳能集热管逐渐转动面向西方。

优选的，所述转动插头14为电动转动插头，所述电动转动插头与所述控制器15电连接。

优选的，在所述入口管部分10与所述吸热管部分11过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋（图中未示出），所述多根导流肋呈等间距布置。

优选的，在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋之间的间距由入口管部分向所述吸热管部分逐渐变大。

优选的，在所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋呈等间距布置。

优选的，在所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋之间的间距由吸热管部分与所述出口管部分逐渐变小。

优选的，在所述吸热管部分的管段内壁上设置有多根螺旋线扰流片19，所述多根螺旋线扰流片沿着所述太阳能集热管轴线方向延伸，每一根螺旋线扰流片的高度在沿着太阳能集热管轴线方向逐渐变高，且其最高不超过所述吸热管部分管高度的一半。

优选的，所述多根螺旋线扰流片之间的间距沿着所述太阳能集热管内的水流方向逐渐变大，且最大间距是最小间距的2倍。

工作过程如下：首先，在初始时刻，即早上6点钟时，所述太阳能集热管的吸热管部分面向正东方；其次，所述定时器在早上6点-8点之间控制所述太阳能集热管面向东方并逐渐向面向南方的方向转动，所述定时器在上午8点-14点之间控制所述太阳能集热管逐渐转东面向南方，在12点正对南方，之后逐渐转动向面向西方的方向转动，所述定时器在下午14点-18点之间控制所述太阳能集热管逐渐转动面向西方；最后，当定时器控制所述转动插头转动达到180°时，太阳能集热管7的吸热管部分11面向正西方时，拉动所述联杆17，则所述联杆17通过小连杆16带动所述转动插头14返回到初始位置，同时多根太阳能集热管7在转动插头14的带动下返回到初始位置，等到天明进行下一个循环。

（1）所述太阳能集热管由圆形截面过渡为月牙形截面，再过渡为圆形截面，在完成截面变换的过程中太阳能集热管内的水流来回震荡，提高其混合均匀性，进而提高水流的温度均匀性；

（2）在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分以及所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁分别设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，通过该导流肋的设置能够对水流进行很好的引导，从而使其满足截面的变化，进而减小水流的压力损失；且多根导流肋之间的间距沿着水流逐渐变化，尽可能的提高其流动舒畅性，减小其流动阻力，减小其压力损失；

（3）在所述吸热管部分的管段内壁上设置有多根螺旋线扰流片，其能够对其内的水流进行扰动，提高其温度均匀性，且多根螺旋线扰流片的高度以及间距逐渐变化，满足温度均匀性的同时降低其流动阻力，提高其整体效率；

（4）所述多根太阳能集热管在一天12h之内完成一个转动循环周期，之后通过联杆恢复到初始位置，在不同的时间段内面向不同的方向，尽可能的提高其集热效率。

（5）通过所述转动插头以及转动插槽的配合设置，其具有装配简单高效，且控制简便的特点，极大的提高了系统灵活性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种可转动的太阳能热水器，其包括冷水箱、热水箱、太阳能集热器以及支架，其特征在于，所述热水箱设置在所述支架的上端，所述冷水箱设置的下端，所述太阳能集热器放置在所述支架上，且其上下两端分别连接所述冷水箱和所述热水箱，所述冷水箱通过水泵连接所述太阳能集热器；

所述太阳能集热器包括分流管、集流管以及多根太阳能集热管，所述分流管通过进水管与所述水泵连通，且所述进水管连接设置在所述分流管的中心位置，所述集流管通过所述出水管与所述热水箱连通，且所述出水管设置在所述集流管的中心位置；每一根所述太阳能集热管包括入口管部分、吸热管部分以及出口管部分，所述入口管部分和所述出口管部分的截面均为月牙形截面，所述吸热管部分的截面为月牙形截面，每根太阳能集热管的横截面由入口管部分的圆形截面逐渐过渡为所述吸热管部分的月牙形截面，之后再由所述吸热管部分的月牙形截面逐渐过渡为所述出口管部分的圆形截面；

在所述分流段和所述集流管上分别等间距固定设置有多个转动插槽，在每一根太阳能集热管的入口管部分端头和所述出口管部分端头分别设置成一个与所述转动插槽相对应的转动插头形式，在所述分流管和所述集流管的相对应的每一对转动插槽之间插接有一根与其对应的太阳能集热管，每根所述太阳能集热管通过两端的转动插头分别插入所述分流管和所述集流管的转动插槽内，形成转动连接，且在每一个转动插头与转动插槽的连接处设置有防漏水密封圈；

在每一个所述转动插头上固定设置有小连杆，每一个所述转动插头通过所述小连杆连接联杆，所述小连杆与联杆连接处为销轴连接，所述小连杆能够围绕所述销轴转动，所述联杆设置在所述太阳能集热器的背面；

还包括控制器，所述控制器内设置定时器，初始位置时，每根太阳能集热管的吸热管部分面向正东方，通过该定时器定时控制各个所述转动插头在所述转动插槽内周期性转动，通过所述转动插头的转动带动每一根太阳能集热管围绕其轴线的周期性转动，每一周期为12个小时，每一周期所述转动插头的转动角度为180°；当定时器控制所述转动插头转动达到180°时，太阳能集热管的吸热管部分面向正西方时，拉动所述联杆，则所述联杆通过小连杆带动所述转动插头返回到初始位置，同时多根太阳能集热管在转动插头的带动下返回到初始位置，等到天明进行下一个循环。

2.根据权利要求1所述的可转动的太阳能热水器，所述定时器在早上6点-8点之间控制所述太阳能集热管面向东方并逐渐向面向南方的方向转动，所述定时器在上午8点-14点之间控制所述太阳能集热管逐渐转东面向南方，在12点正对南方，之后逐渐转动向面向西方的方向转动，所述定时器在下午14点-18点之间控制所述太阳能集热管逐渐转动面向西方。

3.根据权利要求1所述的多向的太阳能热水器，所述转动插头为电动转动插头，所述电动转动插头与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的可转动的太阳能热水器，在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋呈等间距布置。

5.根据权利要求1所述的可转动的太阳能热水器，在所述入口管部分与所述吸热管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋之间的间距由入口管部分向所述吸热管部分逐渐变大。

6.根据权利要求1所述的可转动的太阳能热水器，在所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋呈等间距布置。

7.根据权利要求1所述的可转动的太阳能热水器，在所述吸热管部分与所述出口管部分过渡部分的管段内壁设置有沿着管轴线方向延伸的多根导流肋，所述多根导流肋之间的间距由吸热管部分与所述出口管部分逐渐变小。

8.根据权利要求1所述的可转动的太阳能热水器，在所述吸热管部分的管段内壁上设置有多根螺旋形扰流片，所述多根螺旋形扰流片沿着所述太阳能集热管轴线方向延伸，每一根螺旋形扰流片的高度在沿着太阳能集热管轴线方向逐渐变高，且其最高不超过所述吸热管部分管高度的一半。

9.根据权利要求8所述的可转动的太阳能热水器，所述多根螺旋线扰流片之间的间距沿着所述太阳能集热管内的水流方向逐渐变大，且最大间距是最小间距的2倍。