CN109323466A - 一种太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明所述太阳能热水器，在其金属集热薄板的前壁开设有贯穿其后壁的长缝状流道，所述流道的前后两端分别与位于集热薄板前、后两侧的第一支撑部的第一腔室和第二支撑部的第二腔室通连，使从进水口流入第一腔室的冷水经流道呈水幕状流向第二腔室，并与吸收太阳能热量的集热薄板进行热交换，可大幅度增加集热薄板与冷水的热交换面积，从而提高加热效率。另外，由于集热薄板的下壁设置有体积较小的发热膜，可使本发明在太阳辐射较弱或者冬天气温低导致吸收太阳光不足以将冷水加热至所需温度的情况下，通过发热膜对集热薄板进行加热并将热量传递给流经流道的水，以对水进行辅助加热，相对于传统的加热管加热，发热膜体积小且电热转化率高。

Description

一种太阳能热水器

技术领域

本发明涉及水加热技术领域，特别涉及一种太阳能热水器。

背景技术

太阳能热水器是一种将太阳的光能转换为热能并使冷水升温的设备，传统的太阳能热水器包括箱体、装于箱体的集热管、热水收集箱以及加热管等，其中，热水收集箱与集热管的出水端通连，集热管的入水端连接水源（如自来水或者储存有冷水的冷水箱），加热管装于热水收集箱中，箱体朝阳的一侧敞开或者透明，以供太阳光穿过并对集热管进行加热，水源的水流入集热管并吸收热量升温后，从集热管的出水端流入热水收集箱以供使用，若热水收集箱内的水温仍达不到预定温度时，则通过加热管对热水收集箱内的水进行辅助加热直至水温达到预定温度。

但传统这种太阳能热水器仍存在不足之处，如：1、采用集热管集热的方式，存在集热管受太阳辐射的面积较小，加热效率较低的问题。2、通过加热管辅助加热的方式，存在电热转化率低且体积大的问题，加热成本高且加热速度慢。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种太阳能热水器，旨在提高太阳能热水器的加热效率。

为实现上述目的，本发明提出了一种太阳能热水器，包括金属集热薄板，所述集热薄板的前壁开设有贯穿其后壁的长缝状流道，集热板的前侧连接有将流道的前端包围的第一支撑部，后侧连接有将流道后端包围的第二支撑部，第一支撑部和第二支撑部中空，分别限定有通连流道前端和后端的第一腔室和第二腔室，第一支撑部的外壁开设有通连第一腔室的进水口以通连水源，第二支撑部的外壁开设有通连第二腔室的出水口以通连热水收集箱，集热薄板的下壁贴附有发热膜。

本发明所述太阳能热水器，在其金属集热薄板的前壁开设有贯穿其后壁的长缝状流道，所述流道的前后两端分别与位于集热薄板前、后两侧的第一支撑部的第一腔室和第二支撑部的第二腔室通连，使从进水口流入第一腔室的冷水经流道呈水幕状流向第二腔室，并与吸收太阳能热量的集热薄板进行热交换，可大幅度增加集热薄板与冷水的热交换面积，从而提高加热效率。另外，由于集热薄板的下壁设置有体积较小的发热膜，可使本发明在太阳辐射较弱或者冬天气温低导致单靠吸收太阳光不足以将冷水加热至所需温度的情况下，通过发热膜对集热薄板进行加热并将热量传递给流经流道的水，以对水进行辅助加热，相对于传统的加热管加热的方式，发热膜体积小且电热转化率高。

附图说明

图1为本发明的左视图；

图2为本发明的立体示意图；

图3为本发明的剖视图；

图4为图3的局部放大示意图；

图5为本发明的分解示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种太阳能热水器，在本发明实施例中，如图1至5所示，包括金属集热薄板1，所述集热薄板1的前壁开设有贯穿其后壁的长缝状流道11，集热薄板1的前侧连接有将流道11的前端包围的第一支撑部101，后侧连接有将流道11后端包围的第二支撑部111，第一支撑部101和第二支撑部111中空，分别限定有通连流道11前端和后端的第一腔室12和第二腔室13，第一支撑部101的外壁开设有通连第一腔室12的进水口15以通连水源，第二支撑部111的外壁开设有通连第二腔室13的出水口14以通连热水收集箱，集热薄板1的下壁贴附有发热膜2。由于所述流道11的前后两端分别与位于所述集热薄板1前、后两侧的第一支撑部101的第一腔室12和第二支撑部111的第二腔室13通连，使从进水口15流入第一腔室12的冷水经流道11呈水幕状流向所述第二腔室13，并与吸收太阳能热量的所述集热薄板1进行热交换，可大幅度增加集热薄板1与冷水的热交换面积，从而提高加热效率。

具体的，在使用所述太阳能热水器时，将所述金属集热薄板1呈一定角度放置，使得所述集热薄板1的上壁能够较长时间正对太阳，最大化的接收太阳光的照射，然后水源（如自来水或者储存有冷水的冷水箱（未图示））通过所述进水口15将冷水注入到所述第一支撑部101内的所述第一腔室12，此时所述第一支撑部101处于所述第二支撑部111的下方，所以在冷水将所述第一腔室12注满之后，溢出的冷水会流入与所述第一腔室12通连的所述长缝状流道11，流入所述长缝状流道11的冷水形成水幕状分布流动并与吸收太阳能热量的所述集热薄板1进行热交换，然后流入位于所述第二支撑部111内与所述长缝状流道11通连的所述第二腔室13，此时的冷水已经完成加热，最后经过加热后的冷水会通过所述出水口14流入到热水收集箱（未图示）中，形成了一个加热过程，如有需要，还可以将热水收集箱与冷水箱相连，使经加热后的水流加冷水箱，然后再流入流道11继续加热。

进一步的，所述集热薄板1可采用不锈钢、铝合金或者铜等金属材料制成，具有良好的导热性，集热薄板1的厚度可根据需要而设定，在本实施例中，所述集热薄板1的厚度D可为3~10毫米，优选4毫米；长缝状流道11的厚度d（或者说间隙大小）可为1~5毫米，优选2毫米，这样的厚度对冷水的加热效率较佳。

进一步的，所述第一支撑部101和第二支撑部111分别从集热薄板1的前、后两侧向下延伸，与集热薄板1形成U型的主体，所述进水口15开设于第一支撑部101的左壁或者右壁，出水口14开设于第二支撑部111的左壁或者右壁，在本实施例中，所述进水口15开设于所述第一支撑部101的左壁，所述出水口14开设于所述第二支撑部111的左壁，由于所述太阳能热水器的摆放位置及角度可调整，因此将所述进水口15和出水口14设置在同一侧便于连通水源和热水收集箱。

具体的，所述集热薄板1的上壁涂覆有吸热材料制成的吸热层3，所述吸热层3为石墨烯吸热层，石墨烯具有非常好的热传导性能，是目前为止导热系数相对较高的碳材料，采用石墨烯为主材料制成的石墨烯吸热层3在受到阳光照射之后能够将太阳辐射能最大化的吸收并转化为热能，传递到集热薄板1上，增加了所述集热薄板1与冷水的热交换效率。

具体的，在天气不好阳光不充足或者冬天气温低导致热量加大流失的时候，可以通过所述发热膜2进行加热，在本实施例中，所述发热膜为2石墨烯发热膜，石墨烯发热膜采用液态热固型非金属基电热转换材料，由在高温绝氧条件下裂解得到的高纯碳构成，属于纳米级高效导电材料，融合了石墨烯，充分发挥了其具有的快速导热特性，石墨烯发热膜能达到99％的热转换效率，节约能源，可低谷用电，无废气无烟尘，无废料无噪音，无任何污染，升温迅速，抗拉强度高，耐高温，不氧化，电功率不衰减，节能高效寿命长。

进一步的，所述第一支撑部101和第二支撑部111之间固定有将集热薄板1的上壁覆盖的透光板4，透光板可以采用玻璃、亚克力或者透光塑料等制成，在本实施例中，所述透光板4采用透光玻璃制成，所述透光玻璃最好对玻璃表面进行处理，使其与普通玻璃相比具有较低的反射比，使太阳光的反射率降低到1％以下，是一种具有高透过、低反射的特种玻璃，普通玻璃具有较高的反射系数，高透光处理可减少反光，降低玻璃表面的反射系数，确保玻璃在太阳光下保持良好的透过率，在美化和保护所述集热薄板1的同时又不会降低所述集热板1的加热效率。

进一步的，为了减缓散热的问题，在所述第一支撑部101和第二支撑部111之间连接有位于发热膜2下方的保温层5，在本实施例中，所述保温层5可采用橡塑保温材料、硬质泡沫塑料板或者XPS保温材料等制成，橡塑保温材料绿色环保、导热系数低、防火性能好、用料薄省空间、使用寿命长、安装方便、外观高档匀整美观的特点。

进一步的，为了保护所述集热薄板1，在所述第一支撑部101和第二支撑部111之间连接有位于保温层5下方的加固底板6，所述加固底板6强化了所述集热薄板1的外部结构，保护了所述集热薄板1使得所述集热薄板1不会因为在搬运过程中或其他情况下造成损坏。

应当说明的是，如集热薄板上壁设有吸热层时，透光板将集热薄板和吸热层覆盖。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能热水器，其特征在于：包括金属集热薄板（1），所述集热薄板（1）的前壁开设有贯穿其后壁的长缝状流道（11），集热板（1）的前侧连接有将流道（11）的前端包围的第一支撑部（101），后侧连接有将流道（11）后端包围的第二支撑部（111），第一支撑部（101）和第二支撑部（111）中空，分别限定有通连流道（11）前端和后端的第一腔室（12）和第二腔室（13），第一支撑部（101）的外壁开设有通连第一腔室（12）的进水口（15）以通连水源，第二支撑部（111）的外壁开设有通连第二腔室（13）的出水口（14）以通连热水收集箱，集热薄板（1）的下壁贴附有发热膜（2）。

2.如权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述集热薄板（1）的厚度为3~10毫米，流道的厚度为1~5毫米。

3.如权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述第一支撑部（101）和第二支撑部（111）分别从集热薄板（1）的前、后两侧向下延伸，所述进水口（15）开设于第一支撑部（101）的左壁或者右壁，出水口（14）开设于第二支撑部（111）的左壁或者右壁。

4.如权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述集热薄板（1）的上壁设有吸热材料制成的吸热层。

5.如权利要求4所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述吸热层（3）为石墨烯吸热层。

6.如权利要求5所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述石墨烯吸热层（3）涂覆于集热薄板（1）上壁。

7.如权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述发热膜（2）为石墨烯发热膜。

8.如权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于：第一支撑部（101）和第二支撑部（111）之间固定有将集热薄板（1）的上壁覆盖的透光板（4）。

9.如权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于：所述第一支撑部（101）和第二支撑部（111）之间连接有位于发热膜（2）下方的保温层（5）。

10.如权利要求8所述的一种太阳能热水器，其特征在于：第一支撑部（101）和第二支撑部（111）之间连接有位于保温层（5）下方的加固底板（6）。