CN218033785U - 一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，包括储热水箱、循环泵、控制系统、聚能模块、集热管、第一温度检测器、第二温度检测器及供电模块；集热管为首尾密封连接的封闭管道，集热管内部设有导热介质；集热管的部分管道位于聚能模块中，集热管的部分管道位于储热水箱中；聚能模块上设有集热管入口和集热管出口，在集热管入口和储热水箱之间的集热管管路上安装有循环泵；储热水箱上设有热水出水口，在热水出水口和集热管出口处分别设有第一温度检测器和第二温度检测器；第一温度检测器、第二温度检测器和循环泵均与控制系统连接；供电模块和第一温度检测器、第二温度检测器以及循环泵电性连接。

Description

一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热利用技术领域，更具体地说，涉及一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器。

背景技术

太阳能电热水器是通过收集太阳光能将其转换为热能后使水温由低到高逐渐升温，从而满足人们生产生活过程中对热水需求的一种太阳能利用技术。此项技术直接依赖太阳能，无需使用煤、气等化石能源。目前太阳能热水器主要分为以下两类：

一、真空管式太阳能热水器：利用集热管将太阳能转化为热能，再依靠热水上升冷水下降的原理，使水自身构成微循环从而获得所需热水。此类热水器节能、环保、经济，尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式使太阳能热水器全年全天候正常运行，环境温度低时效率仍然比较高。但其玻璃真空管易碎、在冬季气温较低时可能受冰雪影响导致设备被冻裂，难以承压运行。

二、平板式太阳能热水器：吸热板与水箱可以分开放置，解决了真空管式太阳能热水器体积庞大难以与环境建筑相融合的问题，但由于盖板内为非真空，保温性能差，故环境温度较低时集热性能较差，环境温度低或要求出水温度高时热效率较低。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，该带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器减少和降低生活热水对电能、燃气的依赖，为节能减排发挥有益的作用。

本实用新型提供一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，包括储热水箱、循环泵、控制系统、聚能模块、集热管、第一温度检测器、第二温度检测器及供电模块；所述集热管为首尾密封连接的封闭管道，所述集热管内部设有导热介质；所述集热管的部分管道位于所述聚能模块中，所述聚能模块用于给所述集热管内部的导热介质进行加热；所述集热管的部分管道位于所述储热水箱中；所述聚能模块上设有集热管入口和集热管出口，在所述集热管入口和所述储热水箱之间的集热管管路上安装有所述循环泵；所述储热水箱上设有热水出水口和冷水进水口，在所述热水出水口和所述集热管出口处分别设有所述第一温度检测器和所述第二温度检测器；所述第一温度检测器、所述第二温度检测器和所述循环泵均与所述控制系统连接；所述供电模块和所述第一温度检测器、所述第二温度检测器以及所述循环泵电性连接。

进一步地，所述聚能模块包括支架、玻璃盖板、凸透镜阵列、金属吸热板和导热翅片；所述支架两端开口内部中空，所述支架的内部安装有凸透镜阵列，所述玻璃盖板覆盖于所述支架的一端开口，所述支架的另一端开口覆盖有所述金属吸热板；所述金属吸热板在远离所述凸透镜阵列的一面上设有所述导热翅片，所述集热管位于所述导热翅片中。

进一步地，位于所述储热水箱和所述导热翅片中的所述集热管呈蜿蜒曲折状延伸。

进一步地，位于所述储热水箱和所述导热翅片中的所述集热管呈弹簧状。

进一步地，所述凸透镜阵列由多个凸透镜规则排列组成。

进一步地，所述带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器还包括辅助电加热装置，所述辅助电加热装置包括电热元件，所述电热元件安装于所述储热水箱中用于为所述储热水箱中水加热；所述辅助电加热装置分别和所述控制系统以及供电模块连接。

进一步地，所述集热管内部的导热介质为防冻液或导热油。

本实用新型提供的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，采用聚能模块作为折射聚焦太阳光热能量的技术手段，可以在尽可能短的时间内将太阳光热能量聚焦交换给生活热水，从而减少和降低生活热水对电能、燃气的依赖，为碳减排发挥有益的作用；储热水箱白天通过聚能模块收集的太阳光热能量储存的功能，通过控制系统对生活热水的温度进行监测，根据需要启动循环泵实现生活热水换热，可以在一定程度上实现电热水器在晚间、阴雨天气不间断热水供给的效果，同时减少和降低热水器的能耗；配置的辅助电加热装置，阴雨天气或晚间当生活热水的温度不达标时，会自动启动电辅热对生活热水进行加热，以确保生活热水的温度符合相关标准要求，从而保证人员的正常生活需要；通过第一温度检测器和第二温度检测器对介质温度监测和水温双指标监测，控制系统根据两项参数逻辑选择是否电加热，有利于降低能耗；换热介质采用具有-50℃防冻液或导热油，可以避免冬季气温较低时造成设备被冻裂损坏。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器的结构示意图。

图2为图1中带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器的聚能模块的界面结构示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1、储热水箱 11、热水出水口 12、冷水进水口

2、循环泵 3、控制系统 4、聚能模块

41、支架 42、玻璃盖板 43、凸透镜阵列

44、金属吸热板 45、导热翅片 5、集热管

6、第一温度检测器 7、第二温度检测器 9、辅助电加热装置

91、电热元件

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

图1为本实用新型实施例提供的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器的结构示意图。请参照图1，本实用新型实施例提供的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，包括储热水箱1、循环泵2、控制系统3、聚能模块4、集热管5、第一温度检测器6、第二温度检测器7及供电模块；所述集热管5为首尾密封连接的封闭管道，所述集热管5内部设有导热介质；所述集热管5的部分管道位于所述聚能模块4中，所述聚能模块4用于给所述集热管5内部的导热介质进行加热；所述集热管5的部分管道位于所述储热水箱1中；所述聚能模块4上设有集热管入口和集热管出口，在所述集热管入口和所述储热水箱1之间的集热管5管路上安装有所述循环泵2；所述储热水箱1上设有热水出水口11和冷水进水口12(冷水进水口12和外界自来水连通，为整个电热水器供水)，在所述热水出水口11和所述集热管出口处分别设有所述第一温度检测器6和所述第二温度检测器7；所述第一温度检测器6、所述第二温度检测器7和所述循环泵2均与所述控制系统3连接；所述供电模块(图中未示出)和所述第一温度检测器6、所述第二温度检测器7以及所述循环泵2电性连接。

图2为图1中带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器的聚能模块的界面结构示意图。请参照图2，具体地，聚能模块44包括支架41、玻璃盖板42、凸透镜阵列43、金属吸热板44和导热翅片45；所述支架41两端开口内部中空，所述支架41的内部安装有凸透镜阵列43，所述玻璃盖板42覆盖于所述支架41的一端开口，所述支架41的另一端开口覆盖有所述金属吸热板44；所述金属吸热板44在远离所述凸透镜阵列43的一面上设有所述导热翅片45，所述集热管5位于所述导热翅片45中。

聚能模块4工作时，平行太阳光(图2中实心箭头)透过玻璃盖板42照射到凸透镜阵列43(凸透镜阵列43由多个凸透镜规则排列组成)上，凸透镜阵列43的各凸透镜将太阳光折射聚焦在金属吸热板44表面，产生450-1500℃高温热能，金属吸热板44可以将这些热能直接传递、交换给集热管5或间接通过导热翅片45传给集热管5，进而传递给集热管5内的导热介质(所述集热管5内部的导热介质为防冻液或导热油，可以避免冬季气温较低时造成设备被冻裂损坏)，导热介质升温后通过循环泵2携带热能从集热管5出去进入到储热水箱1中，进而给储热水箱1中的水进行加热。

需要说明的是，本实用新型的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，采用聚能模块4作为折射聚焦太阳光热能量的技术手段，可以在尽可能短的时间内将太阳光热能量聚焦交换给生活热水，从而减少和降低生活热水对电能、燃气的依赖，为碳减排发挥有益的作用；储热水箱1白天通过聚能模块4收集的太阳光热能量储存的功能，通过控制系统3对生活热水的温度进行监测，根据需要启动循环泵2实现生活热水换热，可以在一定程度上实现电热水器在晚间、阴雨天气不间断热水供给的效果，同时减少和降低热水器的能耗。

进一步参照图1，位于所述储热水箱1和所述导热翅片45中的所述集热管5呈蜿蜒曲折状延伸，具体可以为呈弹簧状；从而使得集热管5内部的导热介质受热时间更长。

进一步参照图1，所述带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器还包括辅助电加热装置9，所述辅助电加热装置9包括电热元件91，所述电热元件91安装于所述储热水箱1中用于为所述储热水箱1中的水加热；所述辅助电加热装置9分别和所述控制系统3以及供电模块连接。

需要说明的是，辅助电加热装置9为储热水箱1中水加热的原理和现有技术利用电能转化成热能的原理相同；具体地，对电热元件91通电，将注满电热水器内胆的水加热至所需的设定温度，采用保温性能好的聚氨酯保温，使用时，利用自来水压力，经过混水阀将热水与冷水混合至适宜的温度才进行使用。

本实用新型实施例提供的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，配置的辅助电加热装置9，阴雨天气或晚间当生活热水的温度不达标时，会自动启动辅助电加热装置9对生活热水进行加热，以确保生活热水的温度符合相关标准要求，从而保证人员的正常生活需要；通过第一温度检测器6对热水出水口11水温进行监测，通过第二温度检测器7对集热管出口处的导热介质温度进行监测；从而实现双指标监测，控制系统3根据两项参数逻辑选择是否电加热，有利于降低能耗。

基于上文的描述可知，本实用新型优点在于：

1、本实用新型的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，采用聚能模块4作为折射聚焦太阳光热能量的技术手段，可以在尽可能短的时间内将太阳光热能量聚焦交换给生活热水，从而减少和降低生活热水对电能、燃气的依赖，为碳减排发挥有益的作用；储热水箱1白天通过聚能模块4收集的太阳光热能量储存的功能，通过控制系统3对生活热水的温度进行监测，根据需要启动循环泵2实现生活热水换热，可以在一定程度上实现电热水器在晚间、阴雨天气不间断热水供给的效果，同时减少和降低热水器的能耗。

2、本实用新型实施例提供的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，配置的辅助电加热装置9，阴雨天气或晚间当生活热水的温度不达标时，会自动启动辅助电加热装置9对生活热水进行加热，以确保生活热水的温度符合相关标准要求，从而保证人员的正常生活需要；通过第一温度检测器6对热水出水口11水温进行监测，通过第二温度检测器7对集热管出口处的导热介质温度进行监测；从而实现双指标监测，控制系统3根据两项参数逻辑选择是否电加热，有利于降低能耗。

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 (7)

1.一种带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，包括储热水箱(1)、循环泵(2)、控制系统(3)、聚能模块(4)、集热管(5)、第一温度检测器(6)、第二温度检测器(7)及供电模块；

所述集热管(5)为首尾密封连接的封闭管道，所述集热管(5)内部设有导热介质；所述集热管(5)的部分管道位于所述聚能模块(4)中，所述聚能模块(4)用于给所述集热管(5)内部的导热介质进行加热；

所述集热管(5)的部分管道位于所述储热水箱(1)中；

所述聚能模块(4)上设有集热管入口和集热管出口，在所述集热管入口和所述储热水箱(1)之间的集热管(5)管路上安装有所述循环泵(2)；

所述储热水箱(1)上设有热水出水口(11)和冷水进水口(12)，在所述热水出水口(11)和所述集热管出口处分别设有所述第一温度检测器(6)和所述第二温度检测器(7)；

所述第一温度检测器(6)、所述第二温度检测器(7)和所述循环泵(2)均与所述控制系统(3)连接；所述供电模块和所述第一温度检测器(6)、所述第二温度检测器(7)以及所述循环泵(2)电性连接。

2.根据权利要求1所述的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，所述聚能模块(4)包括支架(41)、玻璃盖板(42)、凸透镜阵列(43)、金属吸热板(44)和导热翅片(45)；

所述支架(41)两端开口内部中空，所述支架(41)的内部安装有凸透镜阵列(43)，所述玻璃盖板(42)覆盖于所述支架(41)的一端开口，所述支架(41)的另一端开口覆盖有所述金属吸热板(44)；

所述金属吸热板(44)在远离所述凸透镜阵列(43)的一面上设有所述导热翅片(45)，所述集热管(5)位于所述导热翅片(45)中。

3.根据权利要求2所述的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，位于所述储热水箱(1)和所述导热翅片(45)中的所述集热管(5)呈蜿蜒曲折状延伸。

4.根据权利要求3所述的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，位于所述储热水箱(1)和所述导热翅片(45)中的所述集热管(5)呈弹簧状。

5.根据权利要求2所述的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，所述凸透镜阵列(43)由多个凸透镜规则排列组成。

6.根据权利要求2所述的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，所述带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器还包括辅助电加热装置(9)，所述辅助电加热装置(9)包括电热元件(91)，所述电热元件(91)安装于所述储热水箱(1)中用于为所述储热水箱(1)中的水加热；所述辅助电加热装置(9)分别和所述控制系统(3)以及供电模块连接。

7.根据权利要求1所述的带凸透镜阵列聚能模块的太阳能光热利用电热水器，其特征在于，所述集热管(5)内部的导热介质为防冻液或导热油。

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