CN111623538A - 一种能持续供热水的热管式太阳能热水器 - Google Patents

一种能持续供热水的热管式太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

本发明具体是一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,解决了现有热管式太阳能热水器在使用中存在热水供应不稳定的问题。一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,光伏发电机构包括蓄电池和背板,背板的上表面设置有N个光伏电池板,各个光伏电池板依次串联,位于前端与位于后端的两个光伏电池板均与蓄电池电连接;热管循环机构包括吸热板和保温层;保温层的内部设置有N+1根吸热管,各个光伏电池板的左端部共同设置有一根集液管、右端部共同设置有一根集气管,吸热管、集液管、集气管与加热管内均充有制冷剂。本发明实现了持续供热水的目的,绿色环保,保温效果优异,对太阳能的利用率高,具有安全性能好、自动化程度高的优点。

Description

一种能持续供热水的热管式太阳能热水器
技术领域
本发明涉及太阳能热水器,具体是一种能持续供热水的热管式太阳能热水器。
背景技术
太阳能热水器是将太阳能转化为热能的加热装置,目前,真空管式太阳能热水器应用较广,占据了主要的市场份额。真空管式太阳能热水器可分为全玻璃真空管式、热管真空管式、U型管真空管式、储热一体化闷晒式等。
然而实践表明,现有热管式太阳能热水器在使用中存在热水供应不稳定的问题,主要表现在热管式太阳能热水器的制热过程对日照时间及气温的依赖性较强,在日照时间较短的冬季和气温较低的阴天与夜晚,基本不制热,导致热水供应不足的问题。
发明内容
本发明为了解决现有热管式太阳能热水器在使用中存在热水供应不稳定的问题,提供了一种能持续供热水的热管式太阳能热水器。
本发明是采用如下技术方案实现的:
一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,包括三角支架与高于三角支架设置的水箱,还包括与三角支架固定连接且倾斜放置的支撑板,支撑板的上方设置有热管循环机构和与水箱电连接的光伏发电机构;
所述光伏发电机构包括设置于支撑板上表面的蓄电池和间隔设置于蓄电池的上方且与其平行的背板,背板的上表面设置有N个与其粘接且前后分布的光伏电池板,且N为大于1的正整数;各个光伏电池板依次串联,且相邻两个光伏电池板之间留设有安装间隙,位于前端的光伏电池板与位于后端的光伏电池板均与蓄电池电连接;
所述热管循环机构包括设置于背板下表面的吸热板和设置于吸热板与蓄电池之间的保温层;保温层的内部设置有N+1根外侧壁紧贴吸热板且前后平行分布的吸热管,且N+1根吸热管与N个光伏电池板上下交错设置;
各个光伏电池板的左端部共同设置有一根沿前后方向放置的集液管、右端部共同设置有一根沿与集液管平行方向放置的集气管,各根吸热管与集液管、各根吸热管与集气管均连通;水箱内设置有一根加热管,集液管与集气管的一端均封闭、另一端分别与加热管的两端连通;吸热管、集液管、集气管与加热管内均充有制冷剂。
本热水器使用制冷剂,相对于传统以水为载体的热水器,在输送相同热量的情况下,管径大幅减小,也不会冻裂管道,而且制冷剂在吸热放热的过程中发生相转变,第一可以作为驱动力,使制冷剂在整个环路中自然循环,第二相对于无相变过程,可以带走更多的热量。
工作时,太阳光照射在各个光伏电池板与吸热板上;各个光伏电池板将吸收的太阳能转化为电能并储存至蓄电池内;同时太阳光照射产生的热能通过光伏电池板与背板传递至吸热板,吸热板将热能传递至保温层内,保温层储存热能;各根吸热管从保温层内吸收热能,并将热能传递至制冷剂,制冷剂吸收热能温度升高,达到蒸发温度后发生气化,以气态形式流通至集气管内,继而流通至加热管内,与水箱内的水体进行热交换,在此过程中制冷剂的温度逐渐降低,当温度降低至冷凝温度后发生相转变液化为冷凝液,从加热管流入集液管与吸液管内,重复上述吸热-气化-放热-液化的过程,由此实现对水箱内水体加热的目的;在此过程中,温度传感器对水箱内的水温进行测量;当温度传感器检测到水箱内水温低于设定水温时,蓄电池与水箱电连接,利用电能对水箱内的水体进行加热,由此实现热管式太阳能热水器持续供热水的目的,克服了现有热管式太阳能热水器在使用中存在热水供应不稳定的问题。
水箱内设置有温度传感器;三角支架的右表面设置有控制面板,控制面板的输入端与温度传感器连接、输出端与蓄电池的控制端连接。
该结构设计方便在水箱内水温低于设定温度时,自动将蓄电池与水箱电连接,利用电能对水箱内的水体进行加热,增加了本热水器的自动化程度。
蓄电池的上表面设置有一个玻璃箱,背板、光伏电池板、吸热板、保温层、吸热管、集液管、集气管均设置于玻璃箱的内腔,且光伏电池板与玻璃箱的顶壁之间留设有空气层。
玻璃箱一方面为热管循环机构和光伏发电机构提供了结构支撑,另一方面能够起到防护与防尘作用,防止光伏电池板在长期使用中发生损坏,进而延长了本热水器的使用寿命;空气层能够储存从太阳光吸收的热能,并将热能通过光伏电池板、背板与吸热板传递至保温层,进而增加了本热水器对太阳能的利用率。
玻璃箱的外顶壁铺设有纳米薄膜。
纳米薄膜一方面能够增加玻璃箱顶壁的透光率,减少光线的反射,进而增加本热水器对太阳能的利用率;另一方面使得本热水器具有一定的自洁功能,防止粉尘落在玻璃板上,影响空气层、各个光伏电池板与吸热板对太阳能的吸收,同时减少了本热水器维护时的工作量。
各个光伏电池板与背板均通过铺设于背板上表面的胶膜粘接。
胶膜能够提高各个光伏电池板与背板之间粘接的牢固性,进而提高了本热水器的结构牢固性。
所述制冷剂为氟利昂。
氟利昂具有化学性质稳定、无味、低毒、易液化、不易燃烧与爆炸的优点,且性价比较高,降低了本热水器的制造成本。
集液管的一端设置有与其连通的冷凝液入口,集气管的一端设置有与其连通的蒸气出口,加热管的两端分别与冷凝液入口与蒸气出口连通。
所述支撑板由铝合金制成,所述背板为TPT太阳能背板;所述光伏电池板为晶体硅太阳能电池片。
所述玻璃箱的顶壁由双层中空玻璃板制成。
双层中空玻璃板具有良好的保温性能,能够有效防止热能散出,减少能量损失,进一步提高了本热水器对太阳能的利用率。
所述胶膜由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成。
本发明结构设计合理可靠,实现了热管式太阳能热水器持续供热水的目的,而且所用能源为可再生的太阳能,绿色环保,有利于环境的可持续发展;同时保温效果优异,对太阳能的利用率高,能够有效降低使用过程中的能量损失,进一步的,所用制冷剂化学性质稳定、低毒、不易燃烧与爆炸,有效提高了本热水器的安全性能,具有自动化程度高、方便维护、使用寿命长的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是沿图1中的A-A线的剖视图;
图3是本发明的俯视图;
图4是本发明的右视图。
图中,1-三角支架,2-支撑板,3-蓄电池,4-背板,5-光伏电池板,6-吸热板,7-保温层,8-吸热管,9-集液管,10-集气管,11-控制面板,12-玻璃箱,13-空气层,14-纳米薄膜,15-胶膜,16-冷凝液入口,17-蒸气出口。
具体实施方式
一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,包括三角支架1与高于三角支架1设置的水箱,还包括与三角支架1固定连接且倾斜放置的支撑板2,支撑板2的上方设置有热管循环机构和与水箱电连接的光伏发电机构;
所述光伏发电机构包括设置于支撑板2上表面的蓄电池3和间隔设置于蓄电池3的上方且与其平行的背板4,背板4的上表面设置有六个与其粘接且前后分布的光伏电池板5;各个光伏电池板5依次串联,且相邻两个光伏电池板5之间留设有安装间隙,位于前端的光伏电池板5与位于后端的光伏电池板5均与蓄电池3电连接;
所述热管循环机构包括设置于背板4下表面的吸热板6和设置于吸热板6与蓄电池3之间的保温层7;保温层7的内部设置有七根外侧壁紧贴吸热板6且前后平行分布的吸热管8,且七根吸热管8与六个光伏电池板5上下交错设置;
各个光伏电池板5的左端部共同设置有一根沿前后方向放置的集液管9、右端部共同设置有一根沿与集液管9平行方向放置的集气管10,各根吸热管8与集液管9、各根吸热管8与集气管10均连通;水箱内设置有一根加热管,集液管9与集气管10的一端均封闭、另一端分别与加热管的两端连通;吸热管8、集液管9、集气管10与加热管内均充有制冷剂。
水箱内设置有温度传感器;三角支架1的右表面设置有控制面板11,控制面板11的输入端与温度传感器连接、输出端与蓄电池3的控制端连接。
蓄电池3的上表面设置有一个玻璃箱12,背板4、光伏电池板5、吸热板6、保温层7、吸热管8、集液管9、集气管10均设置于玻璃箱12的内腔,且光伏电池板5与玻璃箱12的顶壁之间留设有空气层13。
玻璃箱12的外顶壁铺设有纳米薄膜14。
各个光伏电池板5与背板4均通过铺设于背板4上表面的胶膜15粘接。
所述制冷剂为氟利昂。
集液管9的一端设置有与其连通的冷凝液入口16,集气管10的一端设置有与其连通的蒸气出口17,加热管的两端分别与冷凝液入口16与蒸气出口17连通。
所述支撑板2由铝合金制成,所述背板4为TPT太阳能背板;所述光伏电池板5为晶体硅太阳能电池片。
所述玻璃箱12的顶壁由双层中空玻璃板制成。
所述胶膜15由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成。
具体实施过程中,支撑板2的倾斜角度根据光伏电池板5的安装要求来确定。

Claims (10)

1.一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,包括三角支架(1)与高于三角支架(1)设置的水箱,其特征在于:还包括与三角支架(1)固定连接且倾斜放置的支撑板(2),支撑板(2)的上方设置有热管循环机构和与水箱电连接的光伏发电机构;
所述光伏发电机构包括设置于支撑板(2)上表面的蓄电池(3)和间隔设置于蓄电池(3)的上方且与其平行的背板(4),背板(4)的上表面设置有N个与其粘接且前后分布的光伏电池板(5),且N为大于1的正整数;各个光伏电池板(5)依次串联,且相邻两个光伏电池板(5)之间留设有安装间隙,位于前端的光伏电池板(5)与位于后端的光伏电池板(5)均与蓄电池(3)电连接;
所述热管循环机构包括设置于背板(4)下表面的吸热板(6)和设置于吸热板(6)与蓄电池(3)之间的保温层(7);保温层(7)的内部设置有N+1根外侧壁紧贴吸热板(6)且前后平行分布的吸热管(8),且N+1根吸热管(8)与N个光伏电池板(5)上下交错设置;
各个光伏电池板(5)的左端部共同设置有一根沿前后方向放置的集液管(9)、右端部共同设置有一根沿与集液管(9)平行方向放置的集气管(10),各根吸热管(8)与集液管(9)、各根吸热管(8)与集气管(10)均连通;水箱内设置有一根加热管,集液管(9)与集气管(10)的一端均封闭、另一端分别与加热管的两端连通;吸热管(8)、集液管(9)、集气管(10)与加热管内均充有制冷剂。
2.根据权利要求1所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:水箱内设置有温度传感器;三角支架(1)的右表面设置有控制面板(11),控制面板(11)的输入端与温度传感器连接、输出端与蓄电池(3)的控制端连接。
3.根据权利要求1所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:蓄电池(3)的上表面设置有一个玻璃箱(12),背板(4)、光伏电池板(5)、吸热板(6)、保温层(7)、吸热管(8)、集液管(9)、集气管(10)均设置于玻璃箱(12)的内腔,且光伏电池板(5)与玻璃箱(12)的顶壁之间留设有空气层(13)。
4.根据权利要求3所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:玻璃箱(12)的外顶壁铺设有纳米薄膜(14)。
5.根据权利要求1所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:各个光伏电池板(5)与背板(4)均通过铺设于背板(4)上表面的胶膜(15)粘接。
6.根据权利要求1所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:所述制冷剂为氟利昂。
7.根据权利要求1所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:集液管(9)的一端设置有与其连通的冷凝液入口(16),集气管(10)的一端设置有与其连通的蒸气出口(17),加热管的两端分别与冷凝液入口(16)与蒸气出口(17)连通。
8.根据权利要求1所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:所述支撑板(2)由铝合金制成,所述背板(4)为TPT太阳能背板;所述光伏电池板(5)为晶体硅太阳能电池片。
9.根据权利要求3或4所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:所述玻璃箱(12)的顶壁由双层中空玻璃板制成。
10.根据权利要求5所述的一种能持续供热水的热管式太阳能热水器,其特征在于:所述胶膜(15)由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成。
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