CN2603919Y - 高效智能型太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

一种高效智能型太阳能热水器，它的智能控制器以单片计算机为核心构成，能根据安装的经度、纬度、日期时间、安装朝向等参数，实现对太阳位置的软件跟踪。能把太阳光能量密度提高数倍后，再照射到位于焦线处的聚热管上，可使聚热管一年四季都处在太阳光垂直直射的方位上，大大延长太阳垂直照射时间，太阳光能量密度大幅提高，下支架1和上支架2支撑着反射镜3、聚热管4、聚光透镜5；反射镜3和聚光透镜5通过齿轮链条传动装置8与智能控制驱动器6相联；并可绕聚热管4旋转。

Description

高效智能型太阳能热水器
技术领域
本实用新型涉及一种具有全自动跟踪光源并聚焦太阳光能量的高效智能型太阳能热水器。
背景技术
近年来，在太阳能的光热应用方面，已有很多太阳能热水器生产厂家在生产和推广平板式或真空管式太阳能热水器，这些传统的太阳能热水器在使用中存在以下问题：
1、传统的太阳能热水器是直接接受太阳光的照射，由于太阳光的能量密度低，在最好的垂直照射条件下，最大值也仅有每平方米1000瓦左右，因此，照射的太阳能量密度低，无法获得高温热源。
2、传统的太阳能热水器在安装时须先选定一个朝南的方位，然后再以一定的倾角固定在地面上。但是，由于太阳的位置是不断变化的，每天在变，四季也在变。导致传统的太阳能热水器受太阳光垂直照射时间短，吸收的太阳能量少。无法在一年四季都产生高温热水。
3、由于传统的太阳能热水器都以朝南的方位和一定的倾角固定在地面上。受太阳光照射角度和建筑物方位的限制，一般只能安装在平坦的屋顶上或空旷的地方，现在城市中的很多建筑都是斜面屋顶，除了朝南的斜面屋顶外，其它的斜面屋顶都不能安装。安装场地受到限制，使用局限性很大。
4、安装在平坦屋顶上的传统的太阳能热水器，其进出水管随着楼层的增加而加长，散热面积大大增加，损失的热量导致水温降低。
5、传统的太阳能热水器效率低，为了确保供水量和供水温度，通常只能采用增加聚热板面积的办法来解决，导致它的占地面积大，现在城市建设高速发展，高
层建筑越来越多，每个住户拥有的屋顶面积越来越小，根本不可能保证让每个住户都能在屋顶上安装传统的太阳能热水器，在城市使用空间日趋紧张的今天，限制了它的推广应用。
6、目前，也有些技术方案也可以全方位跟踪太阳位置，方法一般分为两类：一是用机械方法跟踪，此法由于跟踪装置体积大、笨重、精度低，故障率高，所以市场上未见成熟商品。二是用电子传感器检测太阳位置，再由电子装置判断处理实现跟踪，此法需要较多的传感器才能准确判断出太阳位置，因而接线多、工艺复杂、故障率高，所以市场上也未见成熟商品。
综上所述，传统的太阳能热水器受太阳光垂直照射时间短，吸收的太阳能量少。即使是目前最好的真空管式太阳能热水器，夏天也只能产生八、九十度的热水，冬天只能产生四、五十度的热水，水温除了家庭淋浴外，很难找到其他应用领域。根据联合国统计，240度以下的用热，占人类能源消耗总量的百分之五十，而且主要是集中在100度以上。所以，要想为太阳能的光热应用找到广阔的市场，就必须提高太阳能热水器的出水温度，使之可以在冬天也能产生八、九十度的热水，甚至于生产出100度以上的高温蒸汽。并且该太阳能热水器的体积又要足够小，使之可以在阳台或窗边等空间狭小的地方也能安装使用，提高太阳能热水器的适用性。
发明内容
针对上述传统太阳能热水器存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有全自动跟踪光源并聚焦太阳光能量的高效智能型太阳能热水器，它的智能控制驱动器以单片计算机为核心构成，能够根据在安装时通过便携式输入器输入的安装地点经度、纬度、日期时间和安装朝向等4个参数，计算出该太阳能热水器的实际控制方案，全方位的跟踪太阳位置，实现对太阳位置的软件跟踪。它能把太阳光能量密度提高数倍后，再照射到位于焦线处的热水器聚热管上，可以使太阳能热水器的聚热管一年四季都始终处在太阳光垂直直射的方位上，既大大延长了太阳垂直照射的时间，又使太阳光能量密度大幅度提高，太阳能利用率得到极大提高。
本实用新型由太阳能聚热管，太阳光聚焦装置，自动跟踪光源智能控制器、控制软件和驱动执行装置等组成，反射镜、聚热管、聚光透镜安装在下支架和上支架之间，反射镜和聚光透镜通过步进电机或电磁液压阀驱动装置与单片计算机为核心的控制驱动器相联，并可相对于其焦线位置的聚热管旋转。
所述安装在聚热管上下方的反射镜和聚光透镜可同时采用，也可只用其一。
所述上支架高度调节杆可以电动或液压升降。
所述齿轮链条传动装置可以采用电动或液压转动结构。
它采用现代先进的计算机控制技术、光学技术和机电技术巧妙的组合而成，是光、机、电一体化产品，以单片计算机为核心的智能控制驱动器，能够根据在安装时通过便携式输入器输入的安装地点经度、纬度、日期时间和安装朝向等4个参数，计算出该太阳能热水器的实际控制方案，全方位的跟踪太阳位置，实现对太阳位置的软件跟踪和齿轮链条传动装置的控制。和现有技术及产品相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
1、本实用新型可把太阳光能量密度提高数倍后，再照射到处在焦线位置的太阳能热水器的聚热管上，使聚热管上的温度大幅度提高，使之获得高温热源。
2、本实用新型能跟踪太阳位置，使聚热管一年四季都始终处在太阳光垂直直射的最佳工作条件下，使聚热管直射时间大大增加，吸收的太阳能量多。
3、本实用新型由于能跟踪太阳位置，并聚焦太阳光能量，所以太阳能利用率大幅度提高，不但夏天能产生高温热水，在冬季也能产生高温热水。在日照好的地区，可产生高温蒸汽，极大的扩展了太阳能光热应用的范围。
4、本实用新型使太阳能利用率大幅度提高，所以，在出水温度和供水量与传统的太阳能热水器相同的条件下，体积可大大减小，重量减轻，占地面积小，因此，即可安装在屋顶上，又可安装在有日照的阳台内，甚至于室内有阳光的窗子边。如果安装在平坦的屋顶上或空旷的地方，安装密度可以大大提高。如果安装在东西单朝向的阳台或斜面屋顶上时，也可达到很好的使用效果。
5、本实用新型由于体积小，重量轻，占地面积小，可就近安装在有日照的阳台内，其进出水管很短，散热面积小，损失的热量很低。
6、本实用新型由于采用计算机软件控制，控制器无传感器，体积小、重量轻，它能自动根据安装地的日照条件，选择最佳控制方案。节约了大量的硬处理元件，可靠性极高。
7、本实用新型在出水温度和供水量与传统的太阳能热水器相同的条件下，比传统太阳能热水器体积小、重量轻。节约下来的材料成本可补偿控制器的费用，因此本实用新型制造成本接近传统的太阳能热水器，具有安装操作简便、适用性广、制作成本低，可靠性高的特点，从而大幅度提高其实用性。
由此可见，本实用新型具有能高效率利用太阳能，供水温度高，安装位置适应性广，占地面积小等传统的太阳能热水器无法比拟的优点。对推广使用可再生能源，减少环境污染、节约资源将起到十分积极的作用。
附图说明
图1为本实用新型的一种立体结构示意图。
图2为本实用新型在早晨、中午、傍晚时的光路示意图。
图3为本实用新型由多个聚光透镜5和反射镜3、及聚热管4等部件构成的一种组合式结构示意图。
图4和图5为本实用新型在不同季节时的侧面示意图。
具体实施方式下面结合附图进一步描述。
本实用新型提出的太阳能热水器由进水管及下支架1、出水管及上支架2、反射镜3、聚热管4、聚光透镜5、智能控制驱动器6、上支架高度调节杆7、齿轮链条传动装置8等部分构成。下支架1和上支架2支撑着由反射镜3、聚热管4、聚光透镜5和齿轮端板构成的结构单元。冷热水通过进水管及下支架1、出水管及上支架2，用软管与储水箱连通。反射镜3和聚光透镜5固定在齿轮端板上，并可绕着穿过齿轮端板的聚热管4旋转，图2为聚光透镜5或反射镜3随着早晨、中午、傍晚时的阳光10绕着聚热管4旋转时的光路示意图。
上支架高度调节杆7可以电动或液压升降。齿轮链条传动装置8可以电动或液压转动。智能控制驱动器6以单片计算机为核心构成，它能够根据在安装时通过便携式输入器输入的安装地点经度、纬度、日期时间和安装朝向等4个参数，计算出该太阳能热水器的实际控制方案，控制步进电机或电磁液压阀驱动装置，使该太阳能热水器的反射镜3、聚光透镜5绕着聚热管4旋转，跟踪太阳的每天升降。同时驱动上支架高度调节杆7升降，跟踪四季太阳的高度，如图4，5所示。使处于焦线位置的聚热管4，一年四季都始终处在太阳光垂直直射并高度聚焦的最佳工作条件下，以此获得高温热水。由于不采用传感器探测太阳的位置，避免了现有的各种电子跟日装置易受云层和各种反射光干扰、传感器多接线复杂故障率高，以及机械跟日装置体积大重量重位置不精确等弊病。此外，智能控制器还可轻松实现冬季对太阳能热水器聚热管和水箱的防爆保护。
在本实用新型中，聚光透镜5和反射镜3可同时采用，也可只用其一。

Claims (5)

1、一种高效智能型太阳能热水器，它由进水管及下支架(1)、出水管及上支架(2)、反射镜(3)、聚热管(4)、聚光透镜(5)、智能控制驱动器(6)、上支架高度调节杠(7)、齿轮链条传动装置(8)等部分构成，其特征在于：反射镜(3)、聚热管(4)、聚光透镜(5)安装在下支架(1)和上支架(2)之间，反射镜(3)和聚光透镜(5)通过步进电机或电磁液压阀驱动装置与单片计算机为核心的控制驱动器(6)相联，并可相对于其焦线位置的聚热管(4)旋转。
2、根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：安装在聚热管(4)上下方的反射镜(3)和聚光透镜(5)可同时采用，也可只用其一。
3、根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：上支架高度调节杆(7)可以电动或液压升降。
4、根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：齿轮链条传动装置(8)可以采用电动或液压转动结构。
5、根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：以单片计算机为核心的智能控制驱动器(6)，能够根据在安装时通过便携式输入器输入的安装地点经度、纬度、日期时间和安装朝向等4个参数，计算出该太阳能热水器的实际控制方案，全方位的跟踪太阳位置，实现对太阳位置的软件跟踪和齿轮链条传动装置(8)的控制。
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