CN208588096U - 一种可实时调整的太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可实时调整的太阳能热水器，包括太阳能集热器、冷水箱、热水箱以及支架，所述太阳能集热器包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管，所述框架包括顶板、底板以及两侧的侧板，在所述顶板与底板上设置有相对应的用于穿过所述太阳能集热管的插孔，在每一个所述插孔内设置有与所述太阳能集热管相配合的套垫；所述太阳能集热器的框架设置在所述支架上，所述冷水箱位于所述支架的下端，所述热水箱位于所述支架的上端，所述太阳能集热器的太阳能集热管的入口连接所述冷水箱，所述太阳能集热管的出口连接所述热水箱，所述热水箱顶部设置有排空阀。
Description
技术领域
本实用新型属于可再生的清洁能源中的太阳能利用技术领域，具体是涉及一种可实时调整的太阳能热水器。
背景技术
由于油价不稳定和气候变化协议的限制等，新的可再生能源的重要性变大。可再生能源包括太阳热、太阳光、生物质能、风力、小水电、地热、海洋能和废弃物能源等，而新能源包括燃料电池、液化煤炭、气化煤炭和氢能。问题是，从新的可再生能源、特别是太阳光发电的成本未达到等于利用化石燃料的传统火力发电的成本的电网平价。但是，随着技术的发展进步，从新的可再生能源中的太阳热发电的太阳热发电在发电成本上持续降低，而在发电效率正在逐渐提高。
把太阳能转换成热能主要依靠集热器。目前太阳能集热器主要有真空管集热器、热管集热器和真空平板集热器三种。
现有的家用太阳能热水器的太阳能集热器，依靠水在真空集热管中流动的过程中吸收热量，加热介质为水，由于真空集热管为圆柱状结构，其各个面的太阳能照射不均匀。因此造成在其内流动的介质水的受热不均匀，导致最终存储到热水箱中的水温度不均匀，存在部分温度不够的较凉水。因此，容易造成热水温度达不到要求，且传统的圆柱状结构的太阳能真空集热管的受热面较小，一定程度上不能满足用户对热水的需求；此外，其不可调整，其摆放角度以及太阳光线入射角度单一，属于被动加热型，不能达到最高的集热效率。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决太阳能集热器的真空集热管集热不均匀、入射角度单一、不可实时调整的技术缺陷，提供一种可实时调整的太阳能热水器，提高其内水介质的温度均匀性以及太阳能集热效率，以满足人们日益增长的对美好生活的期望。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种可实时调整的太阳能热水器，包括太阳能集热器、冷水箱、热水箱以及支架，所述太阳能集热器包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管，所述框架包括顶板、底板以及两侧的侧板，在所述顶板与底板上设置有相对应的用于穿过所述太阳能集热管的插孔，在每一个所述插孔内设置有与所述太阳能集热管相配合的套垫；所述太阳能集热器的框架设置在所述支架上，所述冷水箱位于所述支架的下端，所述热水箱位于所述支架的上端，所述太阳能集热器的太阳能集热管的入口连接所述冷水箱，所述太阳能集热管的出口连接所述热水箱，所述热水箱顶部设置有排空阀；
每一个所述太阳能真空集热管包括外玻璃管、内玻璃管以及设置在二者之间的真空层，且沿着其轴线方向每一个所述太阳能真空集热管分别包括多段集流段以及分流段，所述多段集流段包括至少段，所述多段分流段包括至少段，所述多段集流段与分流段依次首尾连接，每一段所述集流段与所述分流段的横截面均为圆形截面，且每一段所述集流段与其相邻的分流段之间通过可转动接头连接，在所述太阳能真空集热管的轴线位置设置一根沿着其轴线方向延伸的转轴，所述转轴的外表面上沿着其轴线方向依次等间距套设有多个旋转轴承，每一个所述旋转轴承对应设置在每一段集流段内，在每一个所述旋转轴承上通过三角支架与所述集流段的内玻璃管内壁面固定连接，在每一段所述分流段与其对应的转轴之间通过固定架直接固定连接，所述固定架的两端分别与所述分流段内玻璃管内壁面以及所述转轴外壁面焊接固定，在所述太阳能集热管的端部设置有用以驱动所述转轴转动的驱动器。
优选的，每一段所述分流段的内玻璃管设置为圆柱状蜂窝煤状，其包括多个沿着其轴线方向延伸的贯流孔，多个所述贯流孔围绕位于所述分流管内玻璃管内轴线位置的转轴呈圆环状布置，包括至少三个圆环布置的贯流孔组。
优选的，所述至少三个贯流孔组中每一个所述贯流孔组中所包括的贯流孔的数量由所述分流管内玻璃管的轴心向外壁方向依次减少，所述贯流孔的横截面为三角形、圆形、矩形或正六边形之一，且每一个圆环形的贯流孔组中的各个相邻的贯流孔的横截面不相同，所述至少三个圆环形贯流孔组中的相邻贯流孔组中的相邻贯流孔之间错位排布，不互相遮挡。
优选的，所述可转动接头为套设型接头，所述集流段与分流段的端部分别插入所述可转动接头内，在所述可转动接头内设置有圆环形等间距的多条凸纹，所述集流段与分流段的端部设置有与所述凸纹相配合的圆环形凹槽，相配合实现可转动连接。
优选的，在所述可转动接头内还设置有耐摩擦密封环，以防止漏水。
优选的，还包括控制器，所述驱动器由所述控制器控制，以控制所述转轴转动的启停以及其转动速度值。
优选的，所述控制器控制所述驱动器驱动所述转轴以一定的时间间隔间歇性转动。
优选的，所述时间间隔T为1-2h。
优选的，所述控制器控制所述驱动器驱动所述转轴以一定的速度均匀转动。
优选的，所述速度R为2-3r/min。
优选的，所述转轴、转动轴承、三角支架以及固定架均采用可食用性材质制作。
优选的，所述时间间隔T和所述速度R满足：T·R大于等于2.5小于等于5.5。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型的可实时调整的太阳能热水器，太阳能集热管为真空型太阳能集热管，利用外玻璃管与内玻璃管之间的真空夹层可以一定程度上减少能量散失，并提高集热效率，有利于提高能量利用率；
(2)本实用新型的可实时调整的太阳能热水器，每一根所述太阳能真空集热管都包括集流段与分流段，则其内的水流介质在流动的过程中不断分流集流，不断完成碰撞混合，一定程度上提高了其温度均匀性以及混合均匀性，有利于提高温度的均匀性；
(3)本实用新型的可实时调整的太阳能热水器，通过在转轴上设置旋转轴承，使得在所述集流段内设置有旋转轴承，而在分流段对应的转轴上则没有旋转轴承，即可以实现在所述转轴转动的过程中，直接带动与其连接的分流段可以进行转动，而由于旋转轴承的存在，集流段则静止不动，实现分流段转动，有利于进一步提高其混合均匀性以及温度均匀性；
(4)本实用新型的可实时调整的太阳能热水器，集流段不转动，分流段转动，则由于多根贯流孔的存在，使得分流段内的贯流孔内的水流介质能够随着转动而均匀全方位的吸收热量，避免热量吸收不均匀而引起的温度不均匀；
(5)本实用新型的可实时调整的太阳能热水器，通过控制器可以对转轴的启停以及转速进行控制，在晚上，可以降低其转速或者将其停止转动，节约电力成本，在白天，尤其是艳阳高照的中午时间，则可以提高其转速，使其充分吸收太阳能热量，从而实现合理智能的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的太阳能热水器的结构示意图；
图2是本实用新型的任一太阳能真空集热管的结构示意图；
图3是本实用新型的分流段的横截面示意图；
图4是本实用新型的可转动接头的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
参见图1-4所示，一种可实时调整的太阳能热水器，包括太阳能集热器1、冷水箱2、热水箱3以及支架4，所述太阳能集热器1包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能集热管5，所述框架包括顶板6、底板7以及两侧的侧板8，在所述顶板6与底板7上设置有相对应的用于穿过所述太阳能集热管的插孔9，在每一个所述插孔9内设置有与所述太阳能集热管相配合的套垫(未示出)；所述太阳能集热器1的框架设置在所述支架4上，所述冷水箱2位于所述支架4的下端，所述热水箱3位于所述支架4的上端，所述太阳能集热器1的太阳能集热管5的入口连接所述冷水箱2，所述太阳能集热管5的出口连接所述热水箱3，所述热水箱3顶部设置有排空阀10；
每一个所述太阳能真空集热管5包括外玻璃管11、内玻璃管12以及设置在二者之间的真空层13，且沿着其轴线方向每一个所述太阳能真空集热管5分别包括多段集流段14以及分流段15，所述多段集流段14与分流段15依次首尾连接，所述多段集流段14包括至少5段，所述多段分流段15包括至少4段，每一段所述集流段14与所述分流段15的横截面均为圆形截面，且每一段所述集流段14与其相邻的分流段15之间通过可转动接头16连接，在所述太阳能真空集热管5的轴线位置设置一根沿着其轴线方向延伸的转轴17，所述转轴17的外表面上沿着其轴线方向依次等间距套设有多个旋转轴承18，每一个所述旋转轴承18对应设置在每一段集流段14内，在每一个所述旋转轴承上通过三角支架19与所述集流段14的内玻璃管内壁面固定连接，在每一段所述分流段15与其对应的转轴17之间通过固定架20直接固定连接，所述固定架20的两端分别与所述分流段15内玻璃管内壁面以及所述转轴17外壁面焊接固定，在所述太阳能集热管5的端部设置有用以驱动所述转轴17转动的驱动器21。
每一段所述分流段15的内玻璃管设置为圆柱状蜂窝煤状，其包括多个沿着其轴线方向延伸的贯流孔22，多个所述贯流孔22围绕位于所述分流段15内玻璃管内轴线位置的转轴呈圆环状布置，包括至少三个圆环布置的贯流孔组，且所述至少三个贯流孔组中每一个所述贯流孔组中所包括的贯流孔22的数量由所述分流管内玻璃管的轴心向外壁方向依次减少，所述贯流孔22的横截面为三角形、圆形、矩形或正六边形之一，且每一个圆环形的贯流孔组中的各个相邻的贯流孔的横截面不相同，所述至少三个圆环形贯流孔组中的相邻贯流孔组中的相邻贯流孔22之间错位排布，不互相遮挡。
所述可转动接头16为套设型接头，所述集流段14与分流段15的端部分别插入所述可转动接头内，在所述可转动接头内设置有圆环形等间距的多条凸纹23，所述集流段14与分流段15的端部设置有与所述凸纹相配合的圆环形凹槽24，相配合实现可转动连接。
在所述可转动接头16内还设置有耐摩擦密封环，以防止漏水。
还包括控制器25，所述驱动器21由所述控制器25控制，以控制所述转轴17转动的启停以及其转动速度值。
所述控制器25控制所述驱动器21驱动所述转轴以一定的时间间隔间歇性转动。
所述时间间隔1-2h。
所述控制器25控制所述驱动器21驱动所述转轴以一定的速度均匀转动。
所述速度为2-3r/min。
所述时间间隔T和所述速度R满足：T·R大于等于2.5小于等于5.5。
所述转轴、转动轴承、三角支架以及固定架均采用可食用性材质制作。
有益效果在于：
(1)所述太阳能集热管为真空型太阳能集热管，利用外玻璃管与内玻璃管之间的真空夹层可以一定程度上减少能量散失，并提高集热效率，有利于提高能量利用率；
(2)每一根所述太阳能真空集热管都包括集流段与分流段，则其内的水流介质在流动的过程中不断分流集流，不断完成碰撞混合，一定程度上提高了其温度均匀性以及混合均匀性，有利于提高温度的均匀性；
(3)通过在转轴上设置旋转轴承，使得在所述集流段内设置有旋转轴承，而在分流段对应的转轴上则没有旋转轴承，即可以实现在所述转轴转动的过程中，直接带动与其连接的分流段可以进行转动，而由于旋转轴承的存在，集流段则静止不动，实现分流段转动，有利于进一步提高其混合均匀性以及温度均匀性；
(4)同时，集流段不转动，分流段转动，则由于多根贯流孔的存在，使得分流段内的贯流孔内的水流介质能够随着转动而均匀全方位的吸收热量，避免热量吸收不均匀而引起的温度不均匀；
(5)此外，通过控制器可以对转轴的启停以及转速进行控制，在晚上，可以降低其转速或者将其停止转动，节约电力成本，在白天，尤其是艳阳高照的中午时间，则可以提高其转速，使其充分吸收太阳能热量，从而实现合理智能的控制。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，包括太阳能集热器、冷水箱、热水箱以及支架，所述太阳能集热器包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管，所述框架包括顶板、底板以及两侧的侧板，在所述顶板与底板上设置有相对应的用于穿过所述太阳能集热管的插孔，在每一个所述插孔内设置有与所述太阳能集热管相配合的套垫；所述太阳能集热器的框架设置在所述支架上，所述冷水箱位于所述支架的下端，所述热水箱位于所述支架的上端，所述太阳能集热器的太阳能集热管的入口连接所述冷水箱，所述太阳能集热管的出口连接所述热水箱，所述热水箱顶部设置有排空阀；
每一个所述太阳能真空集热管包括外玻璃管、内玻璃管以及设置在二者之间的真空层，且沿着其轴线方向每一个所述太阳能真空集热管分别包括多段集流段以及分流段，所述多段集流段包括至少5段，所述多段分流段包括至少4段，所述多段集流段与分流段依次首尾连接，每一段所述集流段与所述分流段的横截面均为圆形截面，且每一段所述集流段与其相邻的分流段之间通过可转动接头连接，在所述太阳能真空集热管的轴线位置设置一根沿着其轴线方向延伸的转轴，所述转轴的外表面上沿着其轴线方向依次等间距套设有多个旋转轴承，每一个所述旋转轴承对应设置在每一段集流段内，在每一个所述旋转轴承上通过三角支架与所述集流段的内玻璃管内壁面固定连接，在每一段所述分流段与其对应的转轴之间通过固定架直接固定连接，所述固定架的两端分别与所述分流段内玻璃管内壁面以及所述转轴外壁面焊接固定，在所述太阳能集热管的端部设置有用以驱动所述转轴转动的驱动器。
2.根据权利要求1所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，在所述可转动接头内还设置有耐摩擦密封环。
3.根据权利要求1或2所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，还包括控制器，所述驱动器由所述控制器控制，以控制所述转轴转动的启停以及其转动速度值。
4.根据权利要求3所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，所述控制器控制所述驱动器驱动所述转轴以一定的时间间隔间歇性转动。
5.根据权利要求4所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，所述时间间隔1-2h。
6.根据权利要求3所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，所述控制器控制所述驱动器驱动所述转轴以一定的速度均匀转动。
7.根据权利要求6所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，所述速度为2-3r/min。
8.根据权利要求1所述的可实时调整的太阳能热水器，其特征在于，所述转轴、转动轴承、三角支架以及固定架均采用可食用性材质制作。
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