CN2189723Y - Cpc聚光式太阳能自动开水器 - Google Patents

Abstract

CPC聚光式太阳能自动开水器，其太阳能中温 集热器采用优化设计的复合抛物面反射器进行聚光， 与带选择性表面及透光隔热结构的接受器相匹配，配 以自动排出开水及补水装置连结成系统，使该装置能 够在固定安装或季节性调整倾角情况下，全年有效地 吸收太阳辐射煮沸水，并能完全自动地排出开水及补 水，具有良好的集热性能，而且结构新颖精巧，造价不 高，使用方便，利于实用。

Description

本实用新型属于一种以太阳能为热源的水加热装置。

太阳能开水器是以太阳辐射作能源把水加热至沸腾的装置。为提高太阳的辐射效果，通常采用聚光器，通过聚光器把太阳辐射能聚集到吸热管，将管内的水加热到沸腾，现有太阳能开水器，采用的聚光器有圆柱式抛物面聚光器，圆的渐开线反射面聚光器等，前者需要复杂而昂贵的跟踪装置，后者的缺点是聚光比较低。

本实用新型的目的是提供一种不需太阳跟踪器，可以固定安装或仅需季节性调整角度，且具有较高聚光比，因而热效率较高的太阳能开水器。

本实用新型的进一步目的是提供一种可自动运行的全天候太阳能开水器。

本实用新型主要组成部份包括：1、由内部通水的管式接受器和反射器组件组成的CPC聚光型中温集热器；2、自动排开水及补水装置；3、开水——热水箱。

所说的反射器采用非成象聚光的CPC复合抛物面槽形反射器，该槽形反射器根据边缘光线理想聚光原理而设计，其截面曲线为对称于光轴的抛物线与圆弧线的复合曲线，且与位于反射器聚光区的接受器的形状相匹配，接受器和反射器组件安装在上为透光盖板的热盒式壳体中。接受器吸热表面有选择性涂层，外面罩以抑制自然对流热损之透光隔热结构，接受器可为金属内管组件，也可采用全玻璃真空集热管产品，可将数根接受器用专门的密封件连接成相互串联或相互并联的形式。自动排开水装置连接在接受器的出水端和开水——热水箱的进水端之间。

补水装置由浮球式补水箱和止逆伐组成，自动排开水装置可采用汽压式开水自动排出伐，汽压式开水自动排出伐根据系统阻力及温度压力状况而优化设计，当管内水温达到沸点以后，可通过自身产生的蒸汽压力自动将开水从排水管压出至开水箱。然后补水箱自动补水。

在开水自动排出伐之下可以安装接力式小型辅助电热器，以便在有电源供给的场合下，当太阳辐射强度不够或阴天时予以补充加热，形成全天候产开水的开水器。

自动排开水装置如采用热力定温放水伐自动排开水，也可达到同样效果，还可兼作热水器。

本实用新型的反射器有较理想的聚光作用，全年固定安装或季节性调节倾角，均可有效聚集太阳辐射，固定安装时，几何聚光比达1.65，季节调整时可达3.10，大大提高了热效率，由此可相应减少吸热管的数量，简化结构，降低造价，且能完全自动运行，可以形成一种结构紧凑精巧的太阳能自动开水装置。本装置只需有阳光照射，完全不需用电就可自动运行产开水，在有电的地方，采用接力式辅助电加热器，只需消耗小量电，即可在早上或阴雨天全天候自动产开水。该装置可以推广应用到小型或大面积开水热水工程。

以下是本实用新型的图面说明：

图1为CPC聚光式太阳能开水器的整体结构示意图；

图2为CPC聚光式太阳能中温集热器结构示意图；

图3为并联式连接的接受器结构示意图；

图4为串联式连接的接受器结构示意图；

图5为一种阵列连接的大面积太阳能开水器方案示意图；

图6为圆管接受器的聚光器截面曲线图；

图7为垂直扁管接受器的聚光器截面曲线图；

图8为设有接力式辅助电热器的开水排出伐的结构示意图。

以下根据附图详述本实用新型的结构细节：

实施例一

本实施例的结构如图1、图2、图3所示，包括由接受器2和CPC聚光式反射器3等组件构成的CPC聚光式太阳能中温集热器1，接受器和反射器组件安装在上为透光盖板的热盒式壳体4中，并固定在支架5上，接受器组件由5根圆管形全玻璃真空集热管2b以并联方式通过过渡密封联接件8连接在集管7上，补水箱11经过止逆伐6接到集管的进水端，汽压式自动开水排出伐9接在集管7的出水端和开——热水箱12之间，汽压式自动开水伐9的下端设有接力式辅助电热器10（如图8所示），上述CPC聚光式反射器3的截面曲线如图6所示，其接受器为圆管形接受器，其反射器截面曲线以光轴OO′为对称轴的半边对称曲线是圆弧线GP和抛物线PP′的复合曲线，圆弧线GP的圆心为C点，半径为CG，G点位于接受器内管M的底部，C点在接受器的内管壁上，该点到G点之间的弧度角ψ为3／5π～19／30π之间。抛物线PP′的焦点为接受器内管的顶部F点，该抛物线轴与光轴OO′的夹角θa为反射器的接受半角，抛物线PP′与圆弧线GP的结合点P为抛物线轴的垂线在圆弧线GP上的切点。本实施例的采光面积约为1.2m²，全年固定安装、自动运行，其聚光比为1.65，热效率可达45％以上。

实施例二

本实施例的总体结构类似于图1、图2，区别在于其CPC聚光式太阳能中温集热器的接受器采用4根垂直扁铜管外套玻璃罩管构成的吸热管2a，以串联的方式连接而成（如图4所示），其CPC聚光式反射器的截面曲线则如图7所示，其接受器内管N为垂直扁管，反射器截面曲线以光轴OO′为对称轴的半边对称曲线是圆弧线de和抛物线ee′的复合曲线，圆弧线de以接受管垂直扁管N的顶部F′点为圆心，以垂直扁管高度为半径，抛物线ee′的焦点也为F′，圆弧线de和抛物线ee′的结合点e是抛物线的顶点，抛物线ee′的轴F′e与光轴OO′的夹角θa为反射器的接受半角。本实施例采光面积为1.72m²，以季节性调整倾角，聚光比为3.10，太阳辐射在550W／m²以上就可产开水，在气温约35℃太阳辐射850W／m²下，自动运行产开水，热效率42％，产开水量最大可达4.65kg／m².hr。

实施例三

本实施例由8个CPC聚光式太阳能中温集热器1阵列联接成大面积太阳能开水器，如图5所示，图中6为止逆伐，9为自动开水排出伐，11为补水箱，12为开水——热水箱。

Claims (5)

1、一种聚光式太阳能自动开水器，包括由内部通水的管式接受器和反射器组件组成的中温集热器，自动排开水及补水装置，开水-热水箱，其特征在于所说的反射器为非成象聚光的CPC复合抛物面槽形反射器，槽形反射器的截面曲线为对称于光轴的抛物线与圆弧线的复合曲线，且与位于反射器聚光区的接受器的形状相匹配，接受器和反射器组件安装在上为透光盖板的热盒式壳体中，自动排开水装置连接在接受器的出水端和开水-热水箱的进水端之间。

2、按权利要求1所述的聚光式太阳能自动开水器，其特征在于所说的中温集热器的接受器为圆管形接受器，反射器截面曲线以光轴OO′为对称轴的半边对称曲线是圆弧线GP和抛物线PP′的复合曲线，圆弧线GP以点C为圆心，以CG为半径，C点在接受器的内管壁上，该点到接受器内管底部G点的弧度角ψ为3／5π～19／30π之间，抛物线PP′的焦点为接受器内管的顶部F，抛物线轴与光轴OO′的夹角θa为反射器的接受半角，抛物线PP′与圆弧线GP的结合点P为抛物线轴的垂线在圆弧线GP上的切点。

3、按权利要求1所述的聚光式太阳能自动开水器，其特征在于所说的中温集热器的接受器采用其内管为垂直扁管的接受器，反射器截面曲线以光轴OO′为对称轴的半边对称曲线是圆弧线de和抛物线ee′的复合曲线，圆弧线de以接受器垂直扁管顶部F′点为圆心，以垂直扁管高度为半径，抛物线ee′的焦点也为F′，圆弧线de和抛物线ee′的结合点e是抛物线的顶点，抛物线ee′的轴F′e与光轴OO′的夹角θa为反射器的接受半角。

4、按权利要求1所述的聚光式太阳能自动开水器，其特征在于所说的自动排开水装置采用汽压型自动开水排出伐。

5、按权利要求4所述的聚光式太阳能自动开水器，其特征在于所说的自动开水排出伐设置有接力式辅助电加热装置。

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