CN201259331Y - 一种太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能热水器，包括保温水箱和检测保温水箱中水的温度的水温传感器，还包括：太阳能集热连接箱，连接保温水箱，形成液体循环回路；至少一个太阳能集热管，并排连接于太阳能集热连接箱的一侧；通过管道依次连接并形成回路的太阳能蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，冷凝器设置于保温水箱，太阳能蒸发器设置于太阳能集热连接箱；利用太阳能进行能量存储的储能模块；在水温低于预设温度时，控制储能模块向压缩机供电的控制箱，连接太阳能光伏电池板和压缩机。通过使用太阳能蓄电池将太阳能转换为电能储存起来，在水温低于要求的温度时，蓄电池自动放电，驱动压缩机工作产生热水，不需要使用电加热棒为水加热，节省了电能。

Description

一种太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及热水器，尤其涉及太阳能热水器。

背景技术

目前市场上的家用太阳能热水器的太阳能真空集热玻璃管是直接插入保温水箱的，其结构如图1所示，图1包括：太阳能真空集热玻璃管1、保温水箱3、水温水位传感器10、电加热棒11、冷热水进出水管12和控制器13。其中，太阳能真空集热玻璃管1的一端插入保温水箱3中，在光线充足的天气，利用太阳能真空集热玻璃管1吸收太阳光线将太阳辐射能转换为热能，给保温水箱3中的自来水加热。而在阴雨天气等光线不充足的天气里，太阳能真空采热玻璃管1不能吸收足够的太阳光线，因此只能产生温水，不能产生热水。水温水位传感器10将检测到的保温水箱3中的水温反馈给控制器13，当控制器13判断出水温没有达到所需的温度时，控制器13利用市电通过加热棒11给水加热。但是，通过加热棒加热耗能较多且存在不安全因素。

实用新型内容

为了使太阳能热水器能够充分利用太阳能，不依靠辅助加热就能够获得热水，本实用新型提供了一种太阳能热水器，包括：保温水箱和用于检测所述保温水箱中水的温度的水温传感器，还包括：

太阳能集热连接箱，连接所述保温水箱，形成液体循环回路；

至少一个太阳能集热管，并排连接于所述太阳能集热连接箱的一侧；

通过管道依次连接并形成回路的太阳能蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，所述冷凝器设置于所述保温水箱内，所述太阳能蒸发器设置于所述太阳能集热连接箱内；

用于利用太阳能进行能量存储的储能模块；

用于在所述水温低于预设温度时，控制所述储能模块向所述压缩机供电的控制箱，连接所述太阳能光伏电池板和所述压缩机。

所述太阳能蒸发器沿所述太阳能集热管的管口并排的方向设置。

所述太阳能集热管横向设置。

所述储能模块包括依次连接的太阳能光伏电池板、太阳能充电控制器和太阳能蓄电池。

所述控制箱包括：

单片机；以及

分别与所述单片机连接的所述水温传感器、蓄电池放电控制电路；

所述太阳能蓄电池连接于所述太阳能充电控制器和所述蓄电池放电控制电路之间；

所述太阳能充电控制器与所述单片机连接。

所述的太阳能热水器还包括直/直逆变器，所述直/直逆变器与所述蓄电池放电控制电路连接。

所述蓄电池放电控制电路与所述压缩机连接。

所述太阳能集热连接箱上与所述太阳能蒸发器相对设置有百折窗。

所述太阳能集热连接箱与所述保温水箱活动连接。

所述冷凝器和所述膨胀阀之间依次连接有储液罐、过滤器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过使用太阳能蓄电池将太阳能转换为电能储存起来，在水温低于要求的温度时，蓄电池根据指令能够自动释放电能，驱动压缩机工作，从而循环产生热水，利用上述的工作原理就可以不需要使用电加热棒来为水加热，从而节省了电能；且蓄电池的电压比市电低很多，消除了安全隐患。另外，蓄电池的电能还可以起到提供应急电源的作用；进一步，本实用新型的热水器的真空集热管通过水管连接保温水箱，可以对其分别安装，占地少，易于安装、维护，解决高层建筑因住户多，楼顶可安装太阳能热水器面积少，缺少安装场地的问题；避免从用户各自向楼顶长距离布放水管、控制线，即安装危险又易产生故障，而维修困难的问题；避免每次用热水时要放掉保温水箱前段的大量冷水才来热水的问题，从而节约大量自来水；不需要解决从用户到楼顶保温水箱前段长距离水管的保温问题，既节能又可节省投资；避免太阳能热水器安置于楼顶而大量外墙管、线布到楼顶，即影响外墙美观又易招雷击的问题。

附图说明

图1为现有太阳能热水器结构示意图；

图2为本实用新型实施例的太阳能热水器侧面结构示意图；

图3为本实用新型实施例的太阳能热水器在光线充足时的工作原理示意图；

图4为本实用新型实施例的太阳能热水器在光线不充足时的工作原理示意图；

图5为本实用新型实施例的太阳能热水器的太阳能蓄电池提供应急照明结构示意图；

图6为本实用新型实施例的太阳能热水器的积木式设计安装示意图。

具体实施方式

本实用新型的家用太阳能热水器，将太阳能真空集热玻璃管与太阳能集热连接箱连接，并通过水管将太阳能集热连接箱连接到保温水箱。同时，在现有的家用太阳能热水器中加入了热泵系统。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图2所示，图2为本实用新型实施例的太阳能热水器侧面结构示意图，图2中，太阳能真空集热玻璃管1横向安装，多个太阳能真空集热玻璃管1一端的管口纵向并排连接在太阳能集热连接箱2的侧边，另一端通过连接装置固定。太阳能集热连接箱2的一端通过水管与保温水箱3的一端连接，另一端通过管道与保温水箱3的另一端连接。

太阳能真空集热玻璃管1横向安装，则太阳能真空集热玻璃管的连接箱纵向放置，这样使得连接箱的下端温度低、上端温度高(在阳光好的天气时，实测连接箱内上端热气温度可达100度以上)，连接箱与保温水箱的闭合水路因热气流的作用下而自动循环，因此、连接箱与保温水箱传热速度快，制热水量多。

本实用新型的太阳能热水器的太阳能真空集热玻璃管1也可纵向设置，同时，太阳能真空集热玻璃管的连接箱水平放置。此时，连接箱两端温度相同，与保温水箱传热速度慢，制热水量比太阳能真空集热玻璃管1横向设置时的制热水量要少。

保温水箱3中设置有冷凝器4，太阳能集热连接箱2中设置有太阳能蒸发器5，太阳能蒸发器5的出口处连接压缩机6，压缩机6通过太阳能储能供电线18与太阳能微电脑控制箱7连接，同时压缩机6与冷凝器4的进口连接。冷凝器4的出口依次通过储液罐14、过滤器15、膨胀阀16连接到太阳能蒸发器5的进口。太阳能微电脑控制箱7与太阳能光伏电池板8连接。保温水箱中安装有水温水位传感器10，水温水位传感器10连接到太阳能微电脑控制箱7。

其中，冷凝器4、太阳能蒸发器5、压缩机6、储液罐14、过滤器15、膨胀阀16以及互相连接的管道共同组成热泵系统。

太阳能微电脑控制箱7包括：单片机AT89C51及与之连接的水温水位传感器、蓄电池放电控制电路。蓄电池放电控制电路与市电相连。

太阳能光伏电池板8依次与太阳能充电控制器和太阳能蓄电池连接，太阳能蓄电池与蓄电池放电控制电路连接，蓄电池放电控制电路又与直/直逆变器和压缩机连接。单片机上设置有液晶显示屏，可以显示当前保温水箱中水的温度和高度。

其中，太阳能光伏电池板8、太阳能充电控制器和太阳能蓄电池共同组成储能模块，以用于将太阳能转换成电能储存在太阳能蓄电池中。

本实用新型实施例的太阳能热水器在光线充足时的工作原理示意图参考图3。光线充足时，太阳能真空集热玻璃管1吸收太阳光的紫外线和红外线直接将太阳能真空集热玻璃管1管内的自来水集温制热，由于太阳能真空集热玻璃管1横置，所有太阳能真空集热玻璃管1的管口通过太阳能集热连接箱2纵向连接，根据热气流自动上升，冷气流自动下沉的自然现象，热气流在连接箱2内自动不断向上聚集产生高温，高温热气流进入保温水箱3内对水加温制热，同时低温水从保温水箱3另一端自动流出，通过连接管自动流入连接箱2下端内加温。当水温不断升高，热气流又自动向上，再次进入保温箱内对水加温制热，如此不断自动循环产生热水，不耗市电。在光线充足时，安装于太阳能集热连接箱2上，与太阳能蒸发器相对设置的百折窗17自动关闭以保温。

同时，充足的阳光不断照射到太阳能光伏电池板上不断产生电能，对控制器内置的太阳能蓄电池充电蓄能，由于在阳光充足时，太阳能真空集热玻璃管1已满足制热要求，不需要热泵工作因此不耗能，所以太阳能光伏电池板只对太阳能蓄电池进行充分蓄能。

本实用新型实施例的太阳能热水器在光线不充足时的工作原理示意图参考图4。光线不充足时，太阳能真空集热玻璃管1无法吸收足够的紫外线，因此不能产生热水，仅能产生温水。这时微电脑根据水温、水位传感器采集的信息发出指令，使24V太阳能蓄电池放电，启动低电压压缩机6工作制热，即(24V)压缩机6将太阳能蒸发器中分别从太阳能真空集热玻璃管1和空气中吸收了热能的制气剂，经(24V)压缩机压缩成高温、高压的蒸气后，排入安置于保温水箱3内的冷凝器中，通过向保温水箱内的自来水传热后，经过铜管连接储液罐14和过滤器15后进入膨胀阀16节流为低温低压制气剂，再次进入蒸发器分别吸收太阳能真空集热管中采集的热能和空气中吸收的热能，再经低电压(24V)压缩机6压缩成高温、高压的蒸气后，又排入安置于保温水箱3内的冷凝器4中，冷凝器4又向保温水箱3内温水放热，如此循环达到制热的目的。低电压(24V)压缩机6只靠(24V)太阳能蓄电池蓄存的电能工作，不通过市电的电能工作，从而达到基本不耗能的目的。在光线不充足时，百折窗17自动打开，蒸发器5除从太阳能真空集热玻璃管1的连接箱2中吸收热能的同时，通过百折窗17从空气中吸收热能。

太阳能光伏电池板在阴天，雨天时不能按标准充电，但是只要有光就能产生电能，还能少量充电，另外连续阴、雨天的电能，只要配置不同容量的太阳能蓄电池和不同容量的太阳能光伏电池板就能满足不同天数的使用要求。

如图5所示，图5为本实用新型实施例的太阳能热水器的太阳能蓄电池提供应急照明结构示意图，太阳光照射到太阳能光伏电池板8上，太阳能光伏电池板将太阳能转换为电能，通过与之相连的太阳能充电控制器将电能储存到太阳能蓄电池中。单片机AT89C51与太阳能充电控制器相连，对充电进行控制，同时单片机与蓄电池放电控制控制电路和市电连接，市电停电时，单片机监测到市电停电信息，对蓄电池放电控制电路发出指令，蓄电池放电控制电路自动将太阳能蓄电池所蓄电能输送到直/直逆变器分别产生5V和220V提供给LED节能灯及电视机使用。蓄电池放电控制电路使24V太阳能蓄电池放电的过程在上文中已描述，在此不再赘述。

通过单片机可以将供应急照明时间设定为19:00—24:00时，也可以由用户自行设定。

另外，为了方便安装，本实用新型的太阳能真空集热玻璃管1是通过水管连接保温水箱3(见图2)，因此，本实用新型的太阳能集热连接箱2、保温水箱3、太阳能光伏电池板8、太阳能微电脑控制箱7等可以整体安装(见图2)，也可以分别安装于外墙阳台和卫生间等场地(见图6)，图6中，将太阳能集热连接箱2、太阳能光伏电池板8、太阳能热水器控制箱安装在阳台上。其中，太阳能热水器控制箱中安装有储液罐14、过滤器15、膨胀阀16、压缩机6、太阳能蓄电池等器件，主要安装在室外，也称室外箱9；而时间和温度显示屏及调节按钮开关等安装于太阳能微电脑控制箱7内，太阳能微电脑控制箱7主要安装在室内(也称室内箱)，以便于用户观察水位、水温和调控。室内箱通过电缆线与室外箱连接。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能热水器，包括保温水箱和用于检测所述保温水箱中水的温度的水温传感器，其特征在于，还包括：

太阳能集热连接箱，连接所述保温水箱，形成液体循环回路；

至少一个太阳能集热管，并排连接于所述太阳能集热连接箱的一侧；

通过管道依次连接并形成回路的太阳能蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，所述冷凝器设置于所述保温水箱内，所述太阳能蒸发器设置于所述太阳能集热连接箱内；

用于利用太阳能进行能量存储的储能模块；

用于在所述水温低于预设温度时，控制所述储能模块向所述压缩机供电的控制箱，连接所述太阳能光伏电池板和所述压缩机。

2.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述太阳能蒸发器沿所述太阳能集热管的管口并排的方向设置。

3.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述太阳能集热管横向设置。

4.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述储能模块包括依次连接的太阳能光伏电池板、太阳能充电控制器和太阳能蓄电池。

5.如权利要求4所述的太阳能热水器，其特征在于，所述控制箱包括：

单片机；以及

分别与所述单片机连接的所述水温传感器、蓄电池放电控制电路；

所述太阳能蓄电池连接于所述太阳能充电控制器和所述蓄电池放电控制电路之间；

所述太阳能充电控制器与所述单片机连接。

6.如权利要求5所述的太阳能热水器，其特征在于，还包括直/直逆变器，所述直/直逆变器与所述蓄电池放电控制电路连接。

7.如权利要求5所述的太阳能热水器，其特征在于，所述蓄电池放电控制电路与所述压缩机连接。

8.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述太阳能集热连接箱上与所述太阳能蒸发器相对设置有百折窗。

9.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述太阳能集热连接箱与所述保温水箱活动连接。

10.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述冷凝器和所述膨胀阀之间依次连接有储液罐、过滤器。

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