CN2273833Y - 高效太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能热水器,它由太阳辐射吸收器模块,水箱及自动供、排水装置组成,其中太阳辐射吸收器模块由保温箱体、保温玻璃、保温材料和吸收器组成,太阳辐射吸收器模块通过管道与水箱相连,其特点是吸收器为厚度小于10cm的薄空腔矩形体,它通过进、出水管与水箱的出水口和进水口连通。本实用新型加热速度快,热效率高且体积小安装方便。

Description

高效太阳能热水器

本实用新型涉及一种太阳能热水器。

已有的太阳能热水器都由太阳辐射吸收器模块、水箱、保温装置及供排水装置等部件组成，其中太阳辐射吸收器模块中的吸收器的构造大致可分成：金属通水管道型，如1944年莫斯科的阳光浴室；玻璃通水管道型；圆柱形真空玻璃管。这些热水器都可以无偿地利用太阳辐射提供热水，但由于圆形管道结构自身存在如下缺点，其一各圆管之间空隙处的太阳辐射没有充分利用；其二，数学可证，在柱状体中，圆柱体的表面积最小，体积最大，这是适于制造容器的结构，所以采用圆柱管道的吸收器，向阳面最小，管内水量最多，因而吸收器重，单位体积的水与金属的接触面也小，因此单位体积水的加热量、加热速度也小，又用材量也大；其三、圆柱真空玻璃管的安装方式是笨重的水箱置于圆管顶端，其稳定度很小，每根圆管都相应地头顶一部分水箱，结构过于笨重，并且玻璃制品的强度较差，制造技术要求却不低，所以设置热水器的位置就有一定的要求。

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种加热速度快，热效率高且体积小，安装方便的高效太阳能热水器。

本实用新型的技术解决方案：

一种高效太阳能热水器，它由太阳辐射吸收器模块，水箱及自动供、排水装置组成，其中太阳辐射吸收器模块由保温箱体(1)、保温玻璃(2)、保温材料(3)和吸收器(4)组成，太阳辐射吸收器模块通过管道与水箱(5)相连，其特征在于吸收器(4)为厚度小于10cm的薄空腔矩形体，它通过进、出水管(6)、(7)与水箱(5)的出水口(8)和进水口(9)连通。

本实用新型首次将吸收器的圆形管道结构改为薄空腔矩形体，其空间小，使吸收器轻而薄，在相同周长条件下向阳面可增大1/6多，最大限度地利用了太阳能，这样在空腔中单位体积的水与金属壁接触面增大，能使水更快更高地增温，加热速度快，热效率高。而且由多个薄空腔矩形体相连成一个宽而薄的薄形空腔时，既可节省各个相邻空腔两侧壁的材料，又可消除各个间隙，大大节约用材，重量大大减轻，安装更加方便容易。由于采用上术方案，薄形空腔太阳能热水器吸收太阳辐射能够高效地产生热水供应用户。同时由于其轻而薄，且采用分体安装，就可以装在门窗屋顶等处作遮阳，提供阴凉，也可以组装成“屋顶”，增加房屋的使用面积，还解决了屋漏及盛夏房屋顶层的蒸热等难题。巨型的热水器系统，也只需利用房屋的屋顶，不一定占用有用的场地。巨型系统提供大量的热水可作工厂锅炉的用水，节省大量的燃料，尤其在夏季，当水温由30℃提高到80℃以上时，其效果是显而易见的。对农村也是同样有用的。由此薄形空腔太阳能热水器系统具有很好的性能价值比，还是一器多用的环保产品，家庭、单位，工厂、农村和城市都可以大量使用。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型金属材料吸收器的示意图；

图3是本实用新型非金属材料吸收器的示意图。

如图1，本实用新型的水箱(5)中设有重力自动供水装置，自流/虹吸排水装置和压力补偿器，其中重力自动供水装置由重力阀(11)、浮筒(12)、水源冷水进水口(13)、杠杆及其支架(14)组成。自流/虹吸排水装置由水箱热水出水口(15)、自流软管(16)、虹吸软管(17)、电磁铁杠杆及支架(18)组成。压力补偿器(19)设在水箱(5)顶部，其内腔有上、下两活塞，它们由弹簧支撑。本实用新型太阳辐射吸收器模块中的保温箱体(1)采用活动支架(20)支撑，它可以调节保温箱体(1)的角度，以便随着太阳的高度角随地理纬度及日期和时间的变动而变动，最大限度地吸收太阳光。保温箱体(1)上的保温玻璃(2)中，制作有多条圆柱形的真空空腔，以增加强度，加强保温性能。吸收器(4)平放在保温箱体(1)中，四周及下部填充保温材料(3)。薄空腔矩形体吸收器(4)的空腔厚度最好小于1cm，其长度和宽度根据太阳辐射吸收器模块的大小来定。薄空腔矩形体吸收器(4)可以是金属材料体，如图2，其向阳一面为黑色，背面为银白色，以直接吸收太阳辐射。吸收器(4)也可为非金属材料体，但热效率较差，最好应采用透明非金属材料体，且其内放置有向阳面为黑色的金属片(10)，如图3。吸收器(4)的进、出水口(21)、(22)在保温箱体(1)的背面，它们自下而上布置，热水出水口(22)与吸收器(4)顶端保持一定距离，在吸收器(4)空腔中可有序地排列一些薄圆块或薄条块，使空腔两壁保持距离。本实用新型的吸收器(4)可以单独使用，也可组装后组成太阳能热水器系统。如果用水管将多个吸收器(4)的进、出水口(21)、(22)串联起来，则可提高整个系统的水温，甚至得到高温热水。若用水管将多个吸收器(4)的进、出水口(21)、(22)并联起来，就可增加整个系统的热水量。

本实用新型使用时，首先开启水源阀门，此时水箱(5)中无水，自动供水装置中的浮筒(12)的重量与水源水压之和超过重力阀(11)的重量，通过杠杆(14)，重力阀(11)上升，其圆锥头离开水源冷水进水口(13)的上端，冷水就进入水箱(5)。与此同时，冷水又从水箱(5)的出水口(8)通过吸收器进水管(6)进入吸收器(4)的进水口(21)。当水箱(5)中水位逐渐升高，浮筒(12)逐渐没入水中，其在水中的称重逐渐减轻，当重力阀(11)在水中的称重大于浮筒(12)在水中的称重与水源水压之和时，通过杠杆(14)使浮筒(12)上升，重力阀(11)下降，其圆锥头堵塞水源冷水进水口(13)的上端，水源被切断。如果重力阀(11)的圆锥头堵得不太紧，那时冷水不断进入水箱(5)，水位不断升高，此时浮筒(12)的称重继续降低，通过杠杆(14)会使重力阀(11)继续下降，并且压力越来越大，圆锥头堵塞进水口(13)越来越紧，直到断水为止。所以这种自动供水结构是很可靠有效的。水箱(5)中的水通过其出水口(8)经进水管(6)流进吸收器(4)的进水口(21)进入吸收器(4)以后，在薄空腔矩形体内流动并被加热。由于吸收器(4)采用薄空腔矩形体的特殊结构，则从数学可以证明，当椭圆柱体短半径趋向零(即薄空腔)时，其截面积趋于零，其长半径趋于周长的四分之一，其向阳面增大六分之一左右，故增大了单位体积的水与金属壁的接触面积，使水更快更高地增温。加热后的水从吸收器(4)的出水口(22)流出，经吸收器出水管(7)流至水箱(5)的进水口(9)进入水箱(5)中，如此循环往复。这样在水箱(5)中，由于冷水流进和水被加热，水温不断升高时，体积膨胀，水箱(5)内的空间气压增高，则水箱(5)中的空气经压力补偿器(19)下端气孔使活塞上推，空气经过通道逸出到外面。如果用户放热水，可通过自流软管(16)直接排水，也可用电磁铁通电并通过杠杆(18)将虹吸软管(17)的弯道压入水中，水箱(5)中的热水经热水出水口(15)流出。热水流出的同时，水箱(5)的空间气压降低，外界空气通过压力补偿器(19)上端气孔将活塞下压，外界空气经通道进入水箱(5)。在此同时，由于水箱(5)中热水流出而使水位降低，浮筒(12)在水中的浮力降低，称重增加，则通过杠杆(14)使重力阀(11)升高，其圆锥头上抬离开水源冷水进水口(13)，供水又重新开始。如此循环往复，就完成了本实用新型的工作过程。

Claims (5)

1、一种高效太阳能热水器，它由太阳辐射吸收器模块，水箱及自动供、排水装置组成，其中太阳辐射吸收器模块由保温箱体(1)、保温玻璃(2)、保温材料(3)和吸收器(4)组成，太阳辐射吸收器模块通过管道与水箱(5)相连，其特征在于吸收器(4)为厚度小于10cm的薄空腔矩形体，它通过进、出水管(6)、(7)与水箱(5)的出水口(8)和进水口(9)连通。

2、按权利要求1所述的高效太阳能热水器，其特征在于吸收器(4)空腔厚度最好小于1cm。

3、按权利要求1所述的高效太阳能热水器，其特征在于薄空腔矩形体吸收器(4)可以是金属材料体，其向阳一面为黑色，以直接吸收太阳辐射。

4、按权利要求1所述的高效太阳能热水器，其特征在于薄空腔矩形体吸收器(4)也可为非金属材料体，最好为透明非金属材料体，且在吸收器(4)内放置有向阳面为黑色的金属片(10)。

5、按权利要求1所述的高效太阳能热水器，其特征在于太阳辐射吸收器模块中的保温箱体(1)采用活动支架(20)支撑。

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