CN203432115U - 一种家用太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家用太阳能热水器，包括水箱、支架、集热板，水箱固定在支架上方，集热板上端与水箱连接；还包括第一镜面板和第二镜面板，其中第一镜面板一端紧贴集热板的下端，另一端上倾，与水平面成一个角度α，第二镜面板一端固定设置在集热板和水箱之间，此镜面延长线与地面成一个角度θ。优选是θ为当天的正午太阳高度角，角度α=当日正午太阳高度角-45°。第一镜面板在不使用时可伸缩进集热板底部，第二镜面板不使用时可以翻转覆盖到集热板上。加装上述具有互补性的两块镜面板之后，可以在原有基础上大大提高集热板的受光面积，提高效率，具备经济性，实用性，简便性等特点。

Description

一种家用太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能低温热利用研究领域，特别涉及一种家用太阳能热水器。

背景技术

太阳能具有资源丰富、清洁无污染等特点，对解决当今面临的能源危机和环境问题具有重要作用。太阳能利用从能源转化方式来看，主要有光电、光热、光化学等方式。太阳能中低温热利用技术作为低成本且具有规模化应用前景的清洁能源技术，是我国国民经济可持续发展的战略性新能源技术。

太阳能中低温热利用的主要方式为太阳能热水器热利用。太阳能热水器是把太阳辐射能转化为热能，生产热水以满足人们在生活、生产中热水需求的一种太阳热利用的设备，是以水为工质的低温集热利用，由集热管、储水箱及支架等相关附件组成。把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管与水箱连接，收集热量后利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。其不足在于集热管只能吸收直射到集热板上的太阳辐射，造成效率低下，冬天往往满足不了需求。而且普通的太阳能热水器存在一次性投资成本较高的缺点，同时，在恶劣天气中容易造成损坏。另外，在使用者长时间外出，热水器里的热水没有及时使用时，容易因热水温度过高造成损坏。

因此，寻找一种更节能、使用寿命更长、热效率更高的太阳能热水器具有重要的应用价值。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种家用太阳能热水器，该热水器具有节能、寿命长、热效率高的优点。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种家用太阳能热水器，包括水箱、支架、集热板，水箱固定在支架上方，集热板上端与水箱连接；还包括第一镜面板和第二镜面板，其中第一镜面板一端紧贴集热板的下端，另一端上倾，与水平面成一个角度α，第二镜面板一端固定设置在集热板和水箱之间，此镜面延长线与地面成一个角度θ。加装上述具有互补性的两块镜面板之后，除了直接照射到集热板本身的辐射之外，一部分照射到反射板上的太阳辐射经一次反射至集热板上，还有一部分太阳辐射经镜面板二次反射至集热板，在原有基础上大大提高了集热板的受光面积，提高了效率。

优选的，所述0°≤α≤45°，45°≤θ≤90°。

更进一步的，为使太阳能热水器能够尽量达到最大效率，所述角度θ为当天的正午太阳高度角，角度α=当日正午太阳高度角-45°。

优选的，所述第一镜面板通过滚轴安装在集热板底部，第一镜面板在不使用时通过此滚轴伸缩进集热板底部。从而可以起到改变第一镜面板角度和保护镜面的作用，使太阳能热水器效率更高，更安全可靠。

优选的，所述第二镜面板上设有条纹状间隙。从而可以减少风、雨、雪等对镜面耐久性和安全性的影响。

更进一步的，所述第二镜面板与集热板铰连接，在第二镜面板不使用时，翻转覆盖到集热板上。通过这种连接方式，不仅可以通过调整角度，在一年四季最优地扩大受光面积，而且可以在大雨、冰雹、大雪等恶劣天气下，将第二镜面板覆盖在集热板上起到保护的作用，提高耐用性。同时，在使用者不使用的情况下也能使其停止热吸收，延长热水器的使用寿命。

优选的，所述第一镜面板和第二镜面板均采用钢板镶嵌镜面制成。

本实用新型通过调整两个镜面板的角度来实现对热效率的提高。为使效率最大化，第一镜面板不能遮挡集热板，第二镜面板不仅应该能直接反射阳光至集热板，且能经第一镜面板二次反射入集热板。为了提高热效率，故给出θ和α的计算公式与方法如下。

如图3所示，当下方镜面向上倾斜时，太阳光线不高于图中虚线条时具有二次反射效果，且该效果与θ角有关。所以，图中虚线条必须高于正午太阳高度角时才具有二次反射效果（注：正午太阳高度角即为太阳光线在一天中与地平面的最大夹角）。易知，为使装置发挥最大效率，θ要大于等于当日正午太阳高度角。

如图4所示，容易知道β=（∠1-∠2）=（90°-α）-（90°-θ）=θ-α（注：内错角定理）。所以，双法线夹角β是一个由θ、α唯一确定的角。

于是，如图5所示当正午太阳高度角≤γ-β时，两块镜面板具有二次反射效果，发挥了本装置的最大效率。且γ-β与角α，θ存在下述关系。γ-β=（90+α）-（θ-α）=90°＋2α-θ

为使第一镜面板少遮挡集光板，使装置发挥最大效率，易知α要取最小值。所以90°+2α-θ=当日正午太阳高度角，化简得α的最小值=当日正午太阳高度角-45°。综上所述。使本装置发挥最大效率的角度如下θ=当日正午太阳高度角；α=当日正午太阳高度角-45°。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型具有低成本，效率高，操作简便的优点，不仅能够提高太阳能热水器的效率和耐用性，使其更安全，并能降低成本，更符合市场的需求，适用于闷晒热水器、家用平板热水器、家用真空管热水器等各种低温集热类热水器。根据方案的设计和实际工程经验，每生产100L出水温度50℃到55℃的热水，在使用者没有调整镜面板角度时。所需的集热器面积可以减少20%，即0.25到0.4平方米。在使用者适时调整镜面板角度时，所需的集热板面积可以减少28%，即0.35至0.55平方米。

2、普通太阳能集热板的热辐射吸收效率大部分集中在10时至15时之间，此时太阳高度角和太阳方位角都较符合集热板热利用要求。而清晨和傍晚，由于太阳高度角和太阳方位角的偏移，集光板效率很低。而采用本实用新型所述的热水器之后，高效的吸收时间增加到了从9时至16时之间，而10时至15时的吸收效率也得到了较大的提升。

3、本实用新型中的镜面板还能够在恶劣环境时覆盖在集热板上，保护集热板，延长了太阳能热水器的使用寿命和减少了维护费用。

4、本实用新型结构简单，装置组件结构简单，易于加工，而且便于大规模生产，有利于该装置的大规模推广利用。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图。

图2是本实用新型装置的侧面示意图。

图3是本实用新型计算原理图1。

图4是本实用新型计算原理图2。

图5是本实用新型计算原理图3。

图6是本实施例1中第二镜面板处的安装示意图。

图7是本实施例1中第一镜面板处的安装示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1和2所示，本实施例一种家用太阳能热水器，包括水箱1、支架2、集热板3，水箱1固定在支架2上方，集热板3上端与水箱1连接。还包括第一镜面板5和第二镜面板4，其中第一镜面板5一端紧贴集热板3的下端，另一端上倾，与水平面成一个角度α，第二镜面板4一端固定设置在集热板3和水箱1之间，此镜面延长线与地面成一个角度θ。第一镜面板5和第二镜面板4均采用2mm钢板镶嵌镜面制成。

如图6所示，第二镜面板4上设有条纹状间隙，固定在一个旋转架6上，通过该旋转架6和集热板3铰接，从而可以翻转使其覆盖在集热板3上。

如图7所示，在安装集热器布列支架时预留一定的空隙，并安装滚轴7，把第一镜面板5安装在集热板3底部，稍往上有倾角α，第一镜面板在不使用时通过此滚轴伸缩进集热板底部。

在使用时，可以根据实际情况自行调整镜面板角度以发挥系统最大效率。建议每一天θ的角度为当天的正午太阳高度角，α=当天的正午太阳高度角减去45°。例如下表1、2所给出的广州和上海的建议角度。

表1广州地区的建议角度

表2上海地区的建议角度

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种家用太阳能热水器，包括水箱、支架、集热板，水箱固定在支架上方，集热板上端与水箱连接；其特征在于，还包括第一镜面板和第二镜面板，其中第一镜面板一端紧贴集热板的下端，另一端上倾，与水平面成一个角度α，第二镜面板一端固定设置在集热板和水箱之间，此镜面延长线与地面成一个角度θ。

2.根据权利要求1所述的家用太阳能热水器，其特征在于，所述0°≤α≤45°，45°≤θ≤90°。

3.根据权利要求2所述的家用太阳能热水器，其特征在于，所述角度θ为当天的正午太阳高度角，角度α=当日正午太阳高度角-45°。

4.根据权利要求1所述的家用太阳能热水器，其特征在于，所述第一镜面板通过滚轴安装在集热板底部，第一镜面板在不使用时通过此滚轴伸缩进集热板底部。

5.根据权利要求1所述的家用太阳能热水器，其特征在于，所述第二镜面板上设有条纹状间隙。

6.根据权利要求5所述的家用太阳能热水器，其特征在于，所述第二镜面板与集热板铰连接，在第二镜面板不使用时，翻转覆盖到集热板上。

7.根据权利要求1所述的家用太阳能热水器，其特征在于，所述第一镜面板和第二镜面板均采用钢板镶嵌镜面制成。

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