CN2470756Y

CN2470756Y - 太阳能热水器

Info

Publication number: CN2470756Y
Application number: CN01212601U
Authority: CN
Inventors: 邝建设
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-01-09
Anticipated expiration: 2011-02-28

Abstract

本实用新型提供一种太阳能热水器,它由支架8、反射器5、集热管4、平板玻璃3,水箱2及管路和阀组成,其反射器5为三弧面广角反射膜,它由一侧的主反射面,另一侧的辅助反射面和次反射面组成,主反射面上端与平板玻璃贴近,下端即反射器底部与辅助反射面的下端相接,辅助反射面的上端与次反射面的下端相接,次反射面的上端与平板玻璃相贴近,三个反射面的焦点均落在集热管内,其水箱上部有一竖起的倒L型调节管,在进水管路中有减压阀。

Description

太阳能热水器

本实用新型涉及一种太阳能热水器，特别是多弧面广角反射膜式真空瓶太阳能热水器。

太阳能作为取之不尽、用之不竭的新能源，已被人们不断开发、利用，其中较为成功的是太阳能热水器。现有技术中的太阳能热水器大多由集热器、循环水管、储水箱构成，其中集热器又分为真空管集热器和翼板式集热器，虽各有自身的特点和优点，但吸热效率仍然有限，不能充分利用太阳热能，人们对于热水器的根本要求是提供热水，而且气候温度愈低时对水的温度要求愈高，也就是说冬天对水温(相对气温)的要求更高，一般的焖晒式以及常规的平板式太阳能装置难以达到要求，因此提出了各种曲面的反射膜。从专利文献检索以及国内外用于工业的太阳能装置来看，广泛使用的抛物面以及各种曲面如W型等均为对称形聚能面，在增加太阳光的聚集照度，提高集热温度，从理论上起到较好的作用，但由于太阳与地球运行规律这个客观因素，实际用于家用热水器的并不多，如抛物面形有理想落实焦点，但如果入射角稍有偏差，反射线就可能飘移出集热管外，达不到预想的效果，因此需要设置良好的自动跟踪阳光系统，使制造成本增大，目前没有普及应用。又如W型反射膜，虽有兼顾入射角的变化及聚热效果这两个因素的设计思路，但由于W型的对称形式，难以兼顾集热管两边聚焦效果，因而两边的曲面的开口(宽度)较窄，所以难以达到理想的温度要求。

另外，目前热水器的给水机构，有浮球阀法，需要在热水箱中增加安装浮阀的空间，既增加成本又易出故障。还有电极控制法，需配备控制电源、电子器件，电磁阀等，既增加了二次能耗，又增加了成本。总之现有技术均较复杂，成本高，不方便。

本实用新型的目的是设计一种结构简单效率高的反射膜，实现自身跟踪阳光的效果，简化自动给水机构，使整个装置结构简单，造价低、热效率高。

本实用新型的技术方案是这种太阳能热水器，它由支架8、反射器5、集热管4、平板玻璃3，水箱2及管路和阀组成，其反射器5为三弧面广角反射膜，它由一侧的主反射面5-1，另一侧的辅助反射面和次反射面组成，主反射面上端与平板玻璃贴近，下端即反射器底部与辅助反射面的下端相接，辅助反射面的上端与次反射面的下端相接，次反射面的上端与平板玻璃相贴近，三个反射面的焦点均落在集热管内。

上述的太阳能热水器，其反射器反射面的主开度M为4-6倍的D，D是集热管的直径。

上述的太阳能热水器，其主反射面的焦点O落在集热管腔截面的上部，辅助反射面的焦点O₁落在集热管腔截面的中部，次反射面的焦点O₂落在集热管腔截面的下部。

上述的太阳能热水器，其反射面均为抛物面，其截面抛物线公式X²＝2PY中，主反射面P取140-160，辅助反射面P取40—50，次反射面P取20-25。

上述的太阳能热水器，其辅助反射面与次反射面的接点B贴近集热管并在过集热管轴心O₅与平板玻璃成45°角的直线上。

上述的太阳能热水器，其水箱上部有一竖起的倒L型调节管1，在进水管路中有减压阀10。

本实用新型的优点是：

1、打破了聚热膜传统的对称形式，由于辅助反射面能将从主反射面反射过来飘移至集热管外的反射光线再次反射至集热管内，它与主反射面配合提高了反射角的变化范围，巧妙地将主反射面一年四季太阳入射线47°的变化范围都有效地被聚集到集热管上，形成了广角有效聚焦面，有跟踪太阳光照的功能，省略了自动跟踪系统。三个反射面可满足春夏秋冬各季节太阳照射角度的变化需要。

2、L形调节管与减压阀配合使用，用最简单的方法实现恒压全自动给水的目的，而且安全可靠，同时可实现进水管与出水管供用一个管道，简化了安装系统，克服了太阳能热水器双管道安装的诸多缺点，降低了管路费用。由于管道安装在整个循环系统的最低部位，有自动清洗热水器管道的功能。

下面对附图进行说明，图1是本实用新型剖视整体示意图。图2是总体管路连接图。图中1是倒L型调节管、2是水箱、3是平板玻璃、4是集热管、5是反射器、6是保温材料、7是底壳、8是可调节角度的支架、9是进出水管、10是节流阀、11是调温阀、12是出水管口、13是节流阀、14是调温阀、15是进水管口、16是单向瓣膜、17是金属弯管。图2是反射器中反射膜结构示意图、图中5-1是主反射膜、5-2是辅助反射膜、5-3是次反射膜、O是主反射膜焦点、O₁是辅助反射膜焦点、O₂是次反射膜焦点、B是5-2与5-3的接点、3是平板玻璃、4是集热管。O₃是集热管轴心。α是一年四季太阳光线在纬度方向变化范围。M是主开度、N是辅助开度、H为深度。

下面结合附图说明本实用新型的实施例：

按照上述技术参数，主反射膜弧长取174～185mm，辅助反射膜弧长42～50mm，次反射膜弧长56～64mm。倒L型调节管高600mm，弯管部分200mm。当集热管直径D＝40mm时，主开度M取160～238mm，辅助开度N为50～68.8mm，集热器深度H为85～93mm，集热管可设4-8根平行放置，接近平板玻璃，两端由金属弯管17连接。在集热箱两侧有反射板垂直于平板玻璃，即与集热管垂直。热水器所采用的集热管，其两端通过同径金属弯管连接成为一个串联逐级加热的盘管。其最上端通入水箱的上部，在该端的出口，有一单向瓣膜16控制水的流向，盘管的下部，用水管连接到水箱下部接口，从而将水箱和盘管组成了一个循环系统。其中，除了盘管部分是金属材料外，其余水循环管道以及水箱部分全部采用阻热材料制造，整个系统采用发泡材料保温。热水器聚能面板与地平面成β角，β＝(23.5＋X)°(X为摆放处的纬度值)放置。安装好后，打开进水阀，调节减压阀，使水位至L调节管低于上弯管处，这样就能保证水由自来水管道经过限流阀，减压阀串联供水，当水位达到调压管该高度后，减压阀自动关闭，当用水后水位下降到一定高度时，水压会自动打开减压阀供水，从而实现了恒压全自动供水。当阳光照射广角反射膜时，集能管温度迅速升高，并传递至连接金属弯管部分时，由于冷、热水比重不同，使得弯管处水向上流动，从而产生循环系统的基本动力，当水流到盘管的最上端后推动单向瓣膜进入热水箱，而水箱的下部温度较低的水又通过盘管下端重新进入集热管进一步加热，就这样，只要水存在温差，循环就不会停止。当水箱的水温等于当时集热管温度时，循环趋向停止。热水可随时使用。另外，考虑到高温导致气体的溶解度的降低使得集热管内的水会产生气泡，在水箱的最上部安装的调节管1，也是一根呼吸调节管，随着上升的热流进入水的气泡可经其放出。没有光照时盘管会散失热能，从而使盘管内水温降低，循环动力有反向趋势，但由于单向瓣膜有自动阻止逆向流动的特点，所以使得热水器有着极好的保温效果。由于减压阀和L形调节管的恒压全自动给水功能，可实现进水管与出水管供用一个管道，由于供水管与用水管供用一个管道9，安装在整个循环系统的最低部位，有自动清洗热水器管道的功能。

Claims

1、一种太阳能热水器，它由支架(8)、反射器(5)、集热管(4)、平板玻璃(3)，水箱(2)及管路和阀组成，其特征是反射器(5)为三弧面广角反射膜，它由一侧的主反射面(5-1)，另一侧的辅助反射面(5—2)和次反射面(5—3)组成，主反射面上端与平板玻璃贴近，下端即反射器底部与辅助反射面的下端相接，辅助反射面的上端与次反射面的下端相接，次反射面的上端与平板玻璃相贴近，三个反射面的焦点均落在集热管内。

2、根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征是反射器反射面的主开度M为4-6倍的D，D是集热管的直径。

3、根据权利要求1或2所述的太阳能热水器，其特征是主反射面的焦点O落在集热管腔的上部，辅助反射面的焦点O₁落在集热管腔的中部，次反射面的焦点O₂落在集热管腔的下部。

4、根据权利要求1-3之一所述的太阳能热水器，其特征是反射面均为抛物面，其截面抛物线公式X²＝2PY中，主反射面P取140-160，辅助反射面P取40—50，次反射面部取20-25。

5、根据权利要求1-4之一所述的太阳能热水器，其特征是辅助反射面与次反射面的接点B贴近集热管并在过集热管轴心O₃与平板玻璃成45°角的直线上。

6、根据权利要求1-5之一所述的太阳能热水器，其特征是水箱上部有一竖起的倒L型调节管(1)，在进水管路中有减压阀(10)。