CN207262735U - 一种聚光式太阳能热水器 - Google Patents

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姚利森
苏立情
江业廷
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Abstract

本实用新型涉及一种聚光式太阳能热水器，解决现有的真空管太阳能热水器光能利用率低、成本高，而倾斜设置的集热槽式热水器集中使用时候存在相互遮挡的问题。本装置包括支架，支架上部设有水箱，支架向阳侧设置有集热槽，集热槽聚焦线上设置中空的聚能管，聚能管两端与水箱连通形成循环，其特征在于，所述集热槽的聚焦线水平设置，所述支架上设置一个集热槽或者设置多个集热槽，设置多个集热槽时，各集热槽的聚能管端部依次串联。本实用新型在支架向阳侧高低错落设置多个水平集热槽，减少集热槽相互间的遮挡；本装置形成热水往上、冷水往下的自循环模式，使水箱内的水加热均匀，且避免聚能管内过热，保证设备使用安全。

Description

一种聚光式太阳能热水器
技术领域
本实用新型涉及一种聚光式太阳能热水器，尤其是一种应用在家庭生活用水的新型太阳能热水器，属于轻型槽式集热器、低倍聚光光热和太阳能热水器领域。
背景技术
随着节能环保理念的深入人心，太阳能热水器得到越来越广泛的应用。传统的太阳能热水器不论其结构的细微变化，基本原理都采用了真空管加热的方式，这种方式散热小、不需要复杂的运行控制，受到广大人民群众的喜爱。真空管太阳能热水器的真空管直接作为热水容器，真空管内热水与水箱中的水形成循环，因此热水器容量和真空管容积直接相关，因此通常采用并排设置多根真空管的阵列结构。因此传统的太阳能热水器阵列排布的结构无法随太阳移动改变角度，光能利用率低。且传统的太阳能热水器通过支撑装置安装于屋顶等高处，通过水管连接水箱，水管和支撑装置相互独立，结构复杂，各种材料耗用大，也不便于存储、运输、拆装。
现在也有一种采用集热槽聚光加热的太阳能热水器，如中国专利局2016年5月18日公开的CN105588340A号专利，名称为一种光电热水器，包括支架，支架上设有蓄水箱、迎着太阳设置的槽式聚光板、聚能管，槽式聚光板聚焦成线，所述聚能管设置在槽式聚光板的聚焦线上，所述聚能管朝向槽式聚光板一侧的外壁上贴设有用于发电的光伏贴片，光伏贴片连接有蓄电池，聚能管为中空管、两端分别与蓄水箱相连形成散热水循环。槽式聚光板也称集热槽，该装置的集热槽为了更好的跟踪阳光方向，集热槽朝南倾斜设置在热水器的支架上，这种结构在多个装置并排使用时，相邻的集热槽偏转追日时存在相互遮挡的情况，限制了光能的利用。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有的真空管太阳能热水器光能利用率低、成本高，而倾斜设置的集热槽式热水器集中使用时候存在相互遮挡的问题，提供一种聚光式太阳能热水器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚光式太阳能热水器，包括支架，支架上部设有水箱，支架向阳侧设置有集热槽，集热槽聚焦线上设置中空的聚能管，聚能管两端与水箱连通形成循环，其特征在于，所述集热槽的聚焦线水平设置，所述支架上设置一个集热槽或者设置多个集热槽，设置多个集热槽时，各集热槽的聚能管端部依次串联。相比真空管热水器，本装置在相同光能转化能力对比中，耗材少，成本低。本装置在支架向阳侧采用水平设置的集热槽，支架向阳侧在北半球朝南，在南半球朝北。多个集热槽设置在支架倾斜设置的向阳侧，高低错落，互不遮挡。以在中国使用为例，地处北半球，支架向阳侧朝南，集热槽的集热管沿东西向水平设置，在太阳东升西落的过程中，集热槽转动角度小，各集热槽之间不会相互遮挡。
作为优选，所述支架向阳侧为倾斜支架，集热槽设置多个且在支架向阳侧由高到低依次平行设置，各集热槽的聚能管从下到上依次串联。本装置的多个集热槽在支架向阳侧布置在一个斜面上，高低、前后相错，不会相互遮挡，获得最大的光照面积。
作为优选，所述水箱设有冷出水口和热回水口，所述冷出水口与最下方集热槽的聚能管一端相连，所述热回水口与最上方集热槽的聚能管一端相连。以最下方集热槽的进水端为界，一侧为冷水侧，一侧为流经后续各个集热槽的热水侧，热水侧比重小，热水上升，冷水侧比重大，冷水下降，形成自循环，水箱内的水不断进入循环，避免聚能管温度过高，而且水箱内的水均匀加热。
作为优选，所述支架上设有电机，电机输出轴通过减速机连接传动轴，传动轴上对应每个集热槽设置有小齿轮，各集热槽的其中一个端面设置与小齿轮啮合的齿板。电机可以通过传动轴同步驱动集热槽转动，获取最佳光照角度。
作为优选，其中一个集热槽一端的顶面设有用于追踪阳光的光强差分传感器。光强差分传感器作为集热槽转动的信号依据。
作为优选，所述聚能管的两端分别穿出集热槽的端面，并通过U型螺栓与支架固定，所述聚能管与集热槽端面穿出位置采用转动连接。
作为优选，水箱还设有上水口和取水口。
作为优选，所述水箱设有液位水温传感器。
作为优选，所述水箱内设有电加热装置。当水箱内液位低于设定阈值，则往水箱加水；水温过低时，可以手动或者定时启动电加热装置；水温过高且水箱液位未到最高时，则往水箱加水，调节水温；水温过高且水箱液位已达到最高时，控制集热槽转动不正对阳光甚至背对阳光，减少集热，防止烧坏。
作为优选，所述水箱为换热水箱，换热水箱装填循环介质，换热水箱内部设有换热管，换热管内为家庭用水。换热水箱可以为热量中转装置，换热水箱内的循环介质蓄热，然后通过换热管将热能交换给家庭用水。在例如北方的低温环境下，水箱内采用防冻液循环，避免水箱介质冰冻，家庭用水与水箱内的循环介质热交换后使用。
作为优选，所述循环介质为防冻液或者导热油。在可能会达到零度以下气温的使用环境，使用防冻液作为循环介质。在环境温度较高的实用环境，可以实用导热油作为循环介质。循环介质的其他替换方式应视为本方案的等同替换。
本实用新型采用支架向阳侧设置多个水平的集热槽，减少多个集热槽使用时相互遮挡的情况；本装置利用加热循环两侧的热水冷水比重差别，形成热水往上、冷水往下的自循环模式，使水箱内的水加热均匀，且避免聚能管内过热，保证设备使用安全。
附图说明
图1是本实用新型一种结构示意图。
图2是本实用新型侧视结构示意图。
图3是本实用新型后视结构示意图。
图4是本实用新型介质流向和电路控制示意图。
图中：集热槽1、水箱2、支架3、聚能管4、光强差分传感器5、启动光感6、电机7、传动轴8、齿板9、上水口10、液位水温传感器11、取水口12、冷出水口13、热回水口14、电控箱15。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例：一种聚光式太阳能热水器，如图1所示。本装置包括支架3，支架的向阳侧为倾斜支架，支架背阳侧为竖直支架。支架顶部设有水箱2，支架向阳侧设置有三个集热槽1，各集热槽聚焦线上设置中空的聚能管4。各集热槽的聚焦线水平设置，从上到下依次相互平行设置在支架向阳侧的倾斜面上。水箱2设有冷出水口13和热回水口14，所述冷出水口13与最下方集热槽的聚能管4一端相连，所述热回水口14与最上方集热槽的聚能管一端相连，各集热槽的聚能管4从下倒上依次串联，形成加热循环。支架背阳侧的竖直支架上设有电控箱15。
如图2所示，聚能管4的两端分别穿出集热槽1的端面，并通过U型螺栓与支架3固定，所述聚能管与集热槽端面穿出位置采用转动连接。支架3上设有电机7，电机输出轴通过减速机连接传动轴8，传动轴上对应每个集热槽设置有小齿轮，各集热槽的其中一个端面设置与小齿轮啮合的齿板9。电机通过减速机减速，并通过传动轴同步控制各集热槽转动。最上部集热槽一端的顶面设有用于追踪阳光的光强差分传感器5。支架向阳侧还设有用于提供启动信号的启动光感6。如图3所示，水箱2上表面一端设有上水口10，上水口设置电磁阀，水箱上表面另一端设有检测水箱液位和水温的液位水温传感器11，水箱下表面中部还设有取水口12。
光强达到设定的工作条件，启动光感6开启整个太阳能热水器的供电。如图4所示，最下方集热槽的进水端为界，一侧为冷水侧，一侧为流经后续各个集热槽的热水侧，热水侧比重小，热水上升，冷水侧比重大，冷水下降，形成自循环，水箱内的水不断进入循环，避免聚能管温度过高，而且水箱内的水均匀加热。光强差分传感器信号传递到电控箱，电控箱根据信号控制电机转动，调节各集热槽转动，跟踪阳光来向。液位水温传感器检测水箱水温和液位，传递信号到电控箱，当液位过低时，控制上水口的电磁阀上水；当水温过高而液位未满时候同样控制上水口的电磁阀上水；水温过高且水箱液位已达到最高时，控制集热槽转动不正对阳光甚至背对阳光，减少集热，防止烧坏。

Claims (8)

1.一种聚光式太阳能热水器，包括支架，支架上部设有水箱，支架向阳侧设置有集热槽，集热槽聚焦线上设置中空的聚能管，聚能管两端与水箱连通形成循环，其特征在于，所述集热槽的聚焦线水平设置，所述支架上设置一个集热槽或者设置多个集热槽，设置多个集热槽时，各集热槽的聚能管端部依次串联，所述支架向阳侧为倾斜支架，集热槽设置多个且在支架向阳侧由高到低依次平行设置，各集热槽的聚能管从下到上依次串联，所述支架上设有电机，电机输出轴通过减速机连接传动轴，传动轴上对应每个集热槽设置有小齿轮，各集热槽的其中一个端面设置与小齿轮啮合的齿板。
2.根据权利要求1所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：所述水箱设有冷出水口和热回水口，所述冷出水口与最下方集热槽的聚能管一端相连，所述热回水口与最上方集热槽的聚能管一端相连。
3.根据权利要求1所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：其中一个集热槽一端的顶面设有用于追踪阳光的光强差分传感器。
4.根据权利要求1或3所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：所述聚能管的两端分别穿出集热槽的端面，并通过U型螺栓与支架固定，所述聚能管与集热槽端面穿出位置采用转动连接。
5.根据权利要求1或3所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：所述水箱设有液位水温传感器。
6.根据权利要求1或3所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：所述水箱内设有电加热装置。
7.根据权利要求1或3所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：所述水箱为换热水箱，换热水箱装填循环介质，换热水箱内部设有换热管，换热管内为家庭用水。
8.根据权利要求7所述的一种聚光式太阳能热水器，其特征在于：所述循环介质为防冻液或者导热油。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111780430A (zh) * 2020-07-10 2020-10-16 陈玉凤 太阳能热水器加水系统及其加水方法

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