CN204329357U - 分体承压式太阳能新型热水器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分体承压式太阳能新型热水器系统；该热水器包括两组热管集热器、一个储热水箱、工作站、位于工作站内的循环泵、位于储热水箱内的盘管换热器以及膨胀罐；盘管换热器的上端与两组相串的热管集热器连接，下端口连通循环泵；本实用新型所述的太阳能热水器经过改进，具备自动控制的跟日系统、结构设计合理，利用效率高，运行费用降低，广泛用于现代农村领域；实现集热器与储热水箱分离放置，系统与建筑完美结合。集热面积可根据实际情况增减，保证使用效果；从整体上讲，该太阳能热水器相对于同类产品来讲，不仅节约建设成本，而且使用中方便省事，不论日常家居，还是对宾馆、学校等都是最佳选择。

Description

分体承压式太阳能新型热水器系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能相关领域，具体来讲是一种分体承压式太阳能新型热水器系统。

背景技术

太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球形成以来，生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能热水器将太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、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，集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。

随着经济和科学的不断发展，目前市面上出现了各式各样的太阳能热水器，其目的在于解决电热水器存在的诸多不足；然而在太阳能热水器系统中的集热元件其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的时候。

实用新型内容

本实用新型的目的在于在此提供一种分体承压式太阳能新型热水器系统。本实用新型所述的太阳能热水器经过改进，具备自动控制的跟日系统、结构设计合理，利用效率高，运行费用降低，广泛用于现代农村领域；实现集热器与储热水箱分离放置，系统与建筑完美结合。集热面积可根据实际情况增减，保证使用效果；从整体上讲，该太阳能热水器相对于同类产品来讲，不仅节约建设成本，而且使用中方便省事，不论日常家居，还是对宾馆、学校等都是最佳选择。

本实用新型是这样实现的，构造一种分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：该热水器包括两组热管集热器、一个储热水箱、工作站、位于工作站内的循环泵、位于储热水箱内的盘管换热器以及膨胀罐；盘管换热器的上端与两组相串的热管集热器连接，下端口连通循环泵；

两组热管集热器分别安装在太阳能跟日设备上；储热水箱的顶部为热水给水管，其中部连接热水回水管，其底部为排污管和生活给水管；

所述太阳能跟日设备包括底座、下层平台、上层平台、驱动电机A、驱动电机B、减速装置A、减速装置B以及固定框架；所述集热器安装在该固定框架上，减速装置A、减速装置B均为涡轮蜗杆减速器；驱动电机A带动减速装置A运转，减速装置A带动固定框架转动，驱动电机B带动减速装置B运转，固定框架、减速装置B、驱动电机B整体位于上层平台上；减速装置B带动上层平台整体转动。

根据本实用新型所述分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：太阳能跟日设备通过由计时芯片、单片机、电机驱动电路组成的控制系统进行控制。

根据本实用新型所述分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：该热水器还具有太阳能控制器系统，该系统包括单片机、储热水箱温度检测传感器、温度、时间及状态显示电路、键盘及显示屏；

储热水箱温度检测传感器与单片机连接，单片机通过储热水箱温度检测传感器连接显示屏，键盘通过对应的接口电路连接单片机。

根据本实用新型所述分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：所述热管集热器具有铝合金外框，底部为镀锌钢板，铝合金外框其内部为集热板，集热板其表面为钢化玻璃；集热板下方垫有泡沫保温层；金属水管排布在集热板与钢化玻璃之间。

本实用新型的优点在于：本实用新型所述的太阳能热水器经过改进，结构设计合理，利用效率高，运行费用降低，广泛用于现代农村领域。一般水箱放置室内，热损较小。 冷热水压力相近，使用舒适方便。具体具有如下优点：

（1）实现集热器与储热水箱分离放置，系统与建筑完美结合。集热面积可根据实际情况增减，保证使用效果。

（2）连接管道（与热管集热器的连通可选用软管）：使整套系统形成一个闭合的环路，设计合理。管道质量符合标准，具有10年以上的使用寿命。

（3）储热水箱保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。

（4）本实用新型中通过太阳能跟日设备能够实现东西向的方位角跟踪和南北向的高度角的跟踪，以达到集热器能够始终正对太阳照射角，从而达到提高太阳能利用率的目的；因此转向部分首先需要满足能够进行东西向和南北向的自由转动。经过改进后，如图4所述的跟日系统设计造价低廉、可靠性高、结构简单；机械转向机构在结构上要做到结构紧凑、布局合理。

（5）从整体上讲，该太阳能热水器相对于同类产品来讲，不仅节约建设成本，而且使用中方便省事，不论日常家居，还是对宾馆、学校等都是最佳选择。

附图说明

图1是本实用新型太阳能热水器结构示意图

图2是本实用新型控制系统框架示意图

图3本实用新型集热器结构图

图4是本实用新型太阳能跟日架示意图

图5是太阳能跟日架对应的控制系统示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-5对本实用新型进行详细说明，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-5所示，本实用新型通过改进提供一种分体承压式太阳能新型热水器系统，实现集热器与储热水箱分离放置，系统与建筑完美结合。集热面积可根据实际情况增减，保证使用效果。一般水箱放置室内，热损较小。 冷热水压力相近，使用舒适方便。如图1所示：该热水器包括两组热管集热器1、一个储热水箱2、工作站3、位于工作站3内的循环泵4、位于储热水箱2内的盘管换热器5以及膨胀罐6；盘管换热器5的上端与两组相串的热管集热器1连接，下端口连通循环泵4。

该热水器还包括太阳能跟日架30，如图4-5：该太阳能跟日架30包括底座31、下层平台32、上层平台33、驱动电机A34、驱动电机B35、减速装置A36、减速装置B37、固定框架38以及摆臂39；所述集热器1安装在该固定框架38上，减速装置A36、减速装置B37均为涡轮蜗杆减速器；驱动电机A34带动减速装置A36运转，减速装置A36带动固定框架38转动，驱动电机B35带动减速装置B37运转，固定框架38、减速装置B37、驱动电机B35整体位于上层平台33上；减速装置B37带动上层平台33整体转动。

如图5:太阳能跟日设备30通过由计时芯片41、单片机42、电机驱动电路43组成的控制系统进行控制。

为了增强使用的人性化，该太阳能热水器还包括太阳能控制器系统，如图2所示；该热水器还具有太阳能控制器系统，该系统包括单片机（80C51芯片）11、储热水箱温度检测传感器12（位于储热水箱2里）、温度、时间及状态显示电路13、键盘14及显示屏15；储热水箱温度检测传感器12与单片机11连接，单片机11通过储热水箱温度检测传感器12连接显示屏15，键盘14通过对应的接口电路连接单片机11。储热水箱温度检测传感器12与单片机11连接，用于将检测的相关温度信息发送至单片机11进行处理，并通过显示屏显示，键盘通过对应的接口电路连接单片机11，通过键盘能够进行使用设置。

本实用新型中，还对集热器进行改进，改进后如图3所示：改进后的集热器具有铝合金外框20，底部为镀锌钢板21，铝合金外框20其内部为集热板22，集热板22其表面为钢化玻璃23；集热板22下方垫有泡沫保温层24；金属水管25排布在集热板22与钢化玻璃23之间。改进后的集热器提高了热利用效率，更重要的是符合本实用新型的运行方式。

本实用新型中通过太阳能跟日设备30能够实现东西向的方位角跟踪和南北向的高度角的跟踪，以达到集热器能够始终正对太阳照射角，从而达到提高太阳能利用率的目的；因此转向部分首先需要满足能够进行东西向和南北向的自由转动。经过改进后，如图4所述的跟日系统设计造价低廉、可靠性高、结构简单；机械转向机构在结构上要做到结构紧凑、布局合理。

此结构在东西向和南北向都有很大的转动空间，并且结构简单，耗材较少，比较适合小型的太阳能跟踪发电系统。如图4，本机械转向机构基本组成主要有：底座、下层平台、上层平台、驱动电机、减速装置、电池板固定框架等。

在本实用新型中，实施时要求结构紧凑，因此要选用的电机体积不能太大，由于结构的限制，电机的功率和扭矩也不会很大，不能直接带动机械转向机构做跟踪太阳的运动。因此要选用合适的减速机构来提高扭矩，使转向机构正常运转。为了满足整个系统结构紧凑、体积小的要求，在本机械转向机构中可以选用的减速器有以下三种:涡轮蜗杆减速器、谐波减速器和行星减速器。

这三种减速器各自的特点如下:

（1）蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高。

（2 )谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。

（3 ) 行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。

本系统由于起停比较频繁，冲击较大，因此不适合选用谐波减速器。行星减速器虽然精度较高，但价格昂贵，也不能满足本太阳能光伏发电系统的设计初衷。因此在本双轴跟踪机构中，选取涡轮蜗杆减速器是较为合适的。

本实用新型要求能够比较准确的跟踪太阳位置，因此要求驱动电机能够准确的把电信号转化为电机轴上的角位移。本系统选取步进电机作为驱动电机。本设计选用的步进电机为85BYGH350A。

在本控制中的单片机部件选择ATMEL公司生产的AT89C51型单片机。AT89C15是一种低功耗、高性能的8位单片机，它采用CMOS工艺和高密度非易失性存贮器（NURAM）技术，而且引脚和指令系统都与MCS一51兼容。AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可以很好的满足本系统的设计要求。

本系统设计要求能够对时间进行记录，并且单片机能读取到程序设定的即时时刻，因此要选用一款计时芯片为系统提供时间的提取和记录。在本跟踪系统中，选用的是8563计时芯片。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：该热水器包括两组热管集热器（1）、一个储热水箱（2）、工作站（3）、位于工作站（3）内的循环泵（4）、位于储热水箱（2）内的盘管换热器（5）以及膨胀罐（6）；盘管换热器（5）的上端与两组相串的热管集热器（1）连接，下端口连通循环泵（4）；

两组热管集热器（1）分别安装在太阳能跟日设备（30）上；储热水箱（2）的顶部为热水给水管（7），其中部连接热水回水管（8），其底部为排污管（9）和生活给水管（10）；

所述太阳能跟日设备（30）包括底座（31）、下层平台（32）、上层平台（33）、驱动电机A（34）、驱动电机B（35）、减速装置A（36）、减速装置B（37）以及固定框架（38）；所述集热器（1）安装在该固定框架（38）上，减速装置A（36）、减速装置B（37）均为涡轮蜗杆减速器；驱动电机A（34）带动减速装置A（36）运转，减速装置A（36）带动固定框架（38）转动，驱动电机B（35）带动减速装置B（37）运转，固定框架（38）、减速装置B（37）、驱动电机B（35）整体位于上层平台（33）上；减速装置B（37）带动上层平台（33）整体转动。

2.根据权利要求1所述分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：太阳能跟日设备（30）通过由计时芯片（41）、单片机（42）、电机驱动电路（43）组成的控制系统进行控制。

3.根据权利要求1所述分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：该热水器还具有太阳能控制器系统，该系统包括单片机（11）、储热水箱温度检测传感器（12）、温度、时间及状态显示电路（13）、键盘（14）及显示屏（15）；

储热水箱温度检测传感器（12）与单片机（11）连接，单片机（11）通过储热水箱温度检测传感器（12）连接显示屏（15），键盘（14）通过对应的接口电路连接单片机（11）。

4.根据权利要求1所述分体承压式太阳能新型热水器系统，其特征在于：所述热管集热器（1）具有铝合金外框（20），底部为镀锌钢板（21），铝合金外框（20）其内部为集热板（22），集热板（22）其表面为钢化玻璃（23）；集热板（22）下方垫有泡沫保温层（24）；金属水管（25）排布在集热板（22）与钢化玻璃（23）之间。