CN2735246Y - 新型平板太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

一种新型平板太阳能热水器，主要新设计有：一、二次循环连接结构(过渡水管(4)分别与多根集热管(2)和水箱(3)连接)，超薄超细集热面和“印刷电路”加工工艺，制成太阳集热器的“集成块”，以实现大批量自动化生产。二、用多种极易拆、装的“软管密封连结结构”和多种圆管集合集热面、扁管拼合集热面、集热管编织集热面和土墙双重温室结构，从而可制成大面积廉价太阳开热水装置。三、吊挂窗户式、方框窗户式等二维转动型太阳开热水器，可全天垂直接受太阳光，从而可实现太阳开热水器的窗户式、阳台化使用。上述改进能同时大幅度降低成本和提高热效率，使制造，运输，安装，使用更加方便。其成本可与煤炭，天燃气所烧开热水竞争。

Description

新型平板太阳能热水器

所属技术领域

本实用新型是一种经过进一步改进的、新型平板太阳能热水器。

背景技术

现有平板太阳能热水器中，有一种是板、管结合式，其基本结构如图1、图2.集热面是由金属板(1)上面焊接多根金属集热管(2)组成，其上表面均涂黑色光谱选择性涂层。各集热管(2)均与保温水箱(3)硬性牢固连结(连通)。集热面的底面有保温层(9)，顶部有透明面盖(5)，于是就构成集热器(10)，也与水箱(3)牢固连接。整个太阳热水器用辅助支架(6)支撑。

这种太阳热水器有如下缺陷：1)集热管(2)直接与水箱(3)硬性牢固连结，笨重的水箱(3)上要打多个孔，使连接结构、工艺都较复杂，连接成本较高。2)集热面必须转动以尽量正对太阳光，于是笨重的水箱(3)也必须一起转动，这对使用、运输和安装都极不方便。3)集热管(2)一般都较粗，直径达30--50mm，甚至达130mm以上。金属板(1)一般也较厚，厚度达5mm左右，使热水器很笨重，加工难度大，导致成本太高，散热损失也大，热效率低(仅30-50％)。

发明内容

为了克服现有平板太阳热水器的上述不足之处，本实用新型将其作了进一步改进，可以同时降低成本、提高热效率，而且制造、运输、安装、使用也更方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案，主要有如下十个新的基本结构特征，现分别说明如下：

特征一：二次循环连结结构

如图3，多根集热管(2)上端均通过多根软管(8)与一根过度水管(4)上凸出的多个进出水管(7)密封连接---连通，使水可在集热管(2)和过度水管(4)之间流动。过度水管(4)两端封口，其中一端上方，有一进出水管(26)，通过软管(23)与保温水箱(3)的进出水管(27)密封连结(连通)。此外，集热面(包括过度水管(4))背面仍有保温层(9)，顶面仍有透明面盖(5)，它们共同构成完整的集热器(10)。

这样，太阳光将多根集热管(2)中的水晒热，然后与过度水管(4)中的冷水对流循环，将过度水管(4)中的水变热——这是第一次循环。

过度水管(4)中的热水，再与水箱(3)中的冷水对流循环，最终加热水箱(3)中的水，供用户使用----这是第二次循环。

因此，这种连结结构称之为“二次循环连结结构”。它完全不影响加热水箱(3)中的水，但它能产生如下有益效果：1)不必在笨重的、还加有保温层的水箱(3)上打多个孔，也不必将多根集热管(2)与水箱(3)直接硬性连接，从而大幅度降低了加工、运输和安装的难度和复杂性，大幅度降低了成本。

2)过度水管(4)很轻便，直径较小(3-5cm即可)。它已成为集热器(10)的组成部分。它与多根集热管(2)均通过软管(8)密封连结，加工、安装、连接都很容易，成本很低。

3)软管(23)很容易与过度水管(4)和水箱(3)密封连结，也很容易拆下来。即水箱(3)与集热器(10)连结容易、分离开也容易。这使制造、运输、安装都大为简化，成本必然很低。

特征二：软管密封连结结构

多根集热管(2)与过度水管(4)的连结(连通)，和过度水管(4)的进出水管(26)与水箱(3)的进出水管(27)的连结(连通)，都采用如下各种“软管密封连结结构”：

1、如图4，过度水管(4)是软管，因此，它的软质进出水管(26)，可直接紧密套在水箱(3)的硬质进出水管(27)上密封连结(密封连结的含义是连结后不漏水，下同)。可将硬质但超细的集热管(2)的上端削尖后直接刺进软质的过度水管(4)进行密封连结，就象医用打点滴的吊针削尖了的上端直接剌进装药液的玻璃瓶的橡皮瓶盖一样。

2、也可如图5所示，软管(8)的下端与硬质集热管(2)密封连结，软管(8)的上端与短硬管(29)的下端密封连结，短硬管(29)的上端削尖后直接刺进软质过度水管(4)密封连结。

或者如图6所示，软管(38)上端开口，直接紧密套在硬质过度水管(4)上凸出的硬质进出水管(7)上密封连结。但软管(38)下端封口，多根上端削尖的短硬管(29)(其下端都密封连结软管(8)和集热管(2))分别刺进软管(38)的下端密封连结

3、如图7所示，软质的过度水管(4)上凸出多个软质的进出水管(37)，硬质的集热管(2)直接穿进进出水管(37)，只需进出水管(37)的内径比集热管(2)的外径稍小，就可靠弹性紧密密封连结。图7的左边表示连结前各部分的结构，右边表示连结后的结构

4、如图8所示，过度水管(4)是硬管，其上凸出多个进出水管(7)，与软管(8)的上端密封连结。软管(8)的下端与硬质集热管(2)的上端密封连结。过度水管(4)的进出水管(26)与软管(23)的下端密封连结，软管(23)的上端与水箱(3)的进出水管(27)密封连结。

或者集热管(2)是软管，其上端直接紧密套在硬质过度水管(4)上凸出的硬质进出水管(7)上密封连结，如图9所示。

5、仍然可以从水箱(3)上直接凸出多个进出水管(7)，并通过以上各种“软管密封连结结构”与集热管(2)密封连结，如图10和图11所示。这样，集热器(10)仍可前后转动但水箱(3)不动。

6、两端密封的集热管(2)的“软管密封连结结构”，祥见下文特征三。

以上各种“软管密封连结结构”之间各有其优缺点，在实用中应根据不同的具体情况合理选择应用，但它们共同的有益效果则是：1)要将软管连接和拆下来都非常简单和方便，成本也很低。2)由于软管的弹性，都可使水箱(3)不动而集热器(10)能前后、左右转动(二维转动)，于是可以垂直接受来自任何方向、任何高度的太阳光(祥见下文：实施例五、六)。

特征三：内充液体的全密封型集热管

如图12所示：将集热管(2)的两端完全密封，里面充满其他液体---不一定是水。为适应管内液体的热涨冷缩，集热管(2)的下端用软套(11)密封(例如用橡皮套密封)，上端可焊上冷凝端(12)，即一些金属的散热丝或片。软管(38)的上端仍与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结。但让集热管(2)的上端的一段，连同其上焊接的冷凝端(12)，一起伸进软管(38)的下端并密封连结。注意软管(38)的下端有一台阶(13)，使台阶(13)以上的软管(38)的内径要大于集热管(2)的上端外径，使软管(38)中的水能将集热管(2)的上端连同冷凝端(12)一起淹没，便于吸取其热量。图12的左边是连结前各部分的结构，右边是连结后的结构。

这种结构导致如下三种循环，它的工作原理如下：

太阳光将集热管(2)中的液体晒热，其上端的热量被软管(38)中的水吸收---上端的冷凝端(12)又加速了这种吸收---于是上端管内的液体变冷，便与上端以下管内的热液体形成第一次对流循环，不断向软管(38)内的水供给热量。

于是软管(38)中的热水与过度水管(4)中的冷水又进行第二次对流循环，不断加热过度水管(4)中的水，这种热水又与水箱(3)中的冷水进行第三次对流循环，最终加热水箱(3)中的水。

这种结构仍然完全不影响最终加热水箱(3)中的水，但它能产生如下有益效果：1)全密封的集热管(2)中的液体可以选择任何一种油或任何其他液体，于是可以选择导热率尽量高、对流换热系数尽量大的液体。它将大大加快各个管内冷热液体的上下循环，更快、更多地吸收太阳光热量，使各环节来不及散热就将热量传到水箱(3)的水中，从而又能进一步提高热效率。2)集热管(2)内选择容易产生高温的油，可高于100度，于是可提高水箱(3)中的水温。而且实验已证明：容易将水烧开成为太阳开水器，甚至成为太阳蒸汽发生器。3)集热管(2)内选择抗冻性强(凝固点低)的液体，就可提高抗冻性，便于北方冬天使用。4)全密封的集热管(2)内的液体，可永久保持清洁，不会堵塞细管(水中的泥沙可能堵塞上端开口的细管)。因此可将集热管(2)制得更细、成本更低。

特征四：超簿超细集热面

将集热面的金属板(1)制得很簿，簿到厚度仅为0.01---0.05mm(现有铜箔或铝箔)，或0.3---0.5mm(现有镀锌铁皮)。再将集热管(2)制得很细，内径可以小到1---10mm(现有铝管、铜管或不锈钢管)。

这种“超簿超细型集热面”，仍完全不影响吸热、传热和水的循环，但却可以产生如下有益效果：1)使成本大幅度降低。因使用的材料变少了。2)因超细集热管(2)中的水很少，很快就被太阳晒热，又通过循环，很快(来不及损失)就将热量传给水箱(3)中的水。而水箱(3)是高度保温的，热量更不易损失。这样就大幅度提高了热效率。

特征五：“印刷电路”加工工艺

现有技术用人工将集热管(2)焊接在金属板(1)上，工艺落后，难以大批量生产，成本高。

而本技术由于集热管(2)很细，于是可以象生产“印刷电路”或“集成电路”那样，用现有的印刷机械和技术(具体技术不再赘述)，用“印刷”的方式，将集热管(2)焊接在金属板(1)上，从而制成太阳集热器的“集成块”。其有益效果是：就象生产电子器件的集成块一样，极大的简化了工艺，实现了自动化大批量生产，从而大幅度降低了成本。

特征六：土墙双重温室结构

将上述整个太阳热水器放置于以土墙为背面的“双重温室”之中，其纵剖面构造如图13所示：将保温水箱(3)和集热器(10)放在地面(39)上由泥土堆成的泥土斜坡(34)上，后面紧挨着再筑一土墙(35)，就可取代太阳热水器的金属支架(6)。在土墙(35)和地面(39)之间和两个端面(即图13所示的三角形形状)，再盖一层或多层透明簿膜(36)(一般是塑料簿膜)，就形成一个温室。与农业上的“塑料大棚”类似。可称之为“土墙双重温室”(40)。因集热器透明面盖下面本身就是一个温室，算第一重温室。

在集热器(10)与多层透明簿膜(36)之间的地面上，再铺上一层黑色物质(41)，可以是煤炭，沥青渣，木炭灰或沥青油毡，等等。

上述结构的有益效果是：1)土墙双重温室(40)能大幅度提高环境(温室内)温度，其内部地面黑色物质(41)又可吸收集热器(10)以外的太阳光热量，使温室内温度更高。这就大幅度减少了集热器(10)和保温水箱(3)与环境的温差，减少了散热损失，从而大幅度提高了热效率。2)土墙、泥土斜坡、塑料簿膜等，成本都极低但保温性能很好。因此能够同时提高性能和降低成本。

特征七：园管集合集热面

在具有特征一----特征五的各种结构中，将多根集热管(2)作成园管并使其具有如下各种新的特征(其他原有结构均不变)：1、集热管(2)用透明材料制作，下端封口、上端开口。其下底面(半个园柱面)涂黑色光谱选择性涂层。则太阳光穿过透明的上底面和水，使园管从下底面吸收太阳光热量并加热管内的水。

2、集热管(2)作成上文特征三所述的“内充液体全密封型集热管”，并选择合适的软管密封连结结构与过度水管(4)上凸出的多个进出水管(7)密封连结。但集热管(2)有如下各种不同的具体特征：1)集热管(2)用不透明材料(例如金属)制作，其上表面涂黑色光谱选择性涂层以吸收太阳光热量。

2)集热管(2)用透明材料制作，管内充满黑色液体来吸收太阳光热量；或管内充满透明液体但下底面涂黑色光谱选择性涂层，或浸入上表面涂黑色光谱选择性涂层的多根金属片或丝(18)，以便从下底面或水中间来吸收太阳光热量并加热透明液体。如图12所示。

特征八：扁管拼合型集热面

将集热管(2)变成图14所示的扁管形状：它的大部分是表面呈矩形状的扁管(14)。长、宽不限，厚度仍簿到1-10mm，横断面呈矩形，如图15所示。扁管(14)的上端变成三角形扁管(15)的过度形状，最后变成园管(16)。因园管更便于和软管密封连结。

如图16所示，多个同样的扁管平行紧挨着，就拼合组成集热面。每个扁管上端的园管(16)，也同样通过各种“软管密封连结结构”与过度水管(4)上凸出的多个进出水管(7)密封连结。集热面底面的保温层(9)和顶面的透明面盖(5)等结构均不变。

扁管还有多种具体结构，可分为如下两类：

第一类：扁管的园管(16)开口，其他部分均封口。水可自由流进、流出扁管。这类扁管又有如下三种不同的具体结构：1、扁管(14)用金属制成，其上表面涂黑色光谱选择性涂层。它的园管(16)用各种软管密封连结结构与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结。

2、特别是，扁管(14)可用现有的型材---铝合金扣板制作。它的横断面如图17所示。市场上通常的规格是长6m，宽从几cm----十几cm，厚度可选10mm或5mm以下的，壁厚也仅1mm左右。它原来用作门窗的装饰材料。它加工容易，成本极低，有关性能极好，是理想的现成材料。

3、扁管(14)全由透明材料制作，例如透明的塑料，钢化玻璃等。在下底面涂黑色光谱选择性涂层，或如图18所示，将下底面作成全密封的夹层(17)，内装黑色液体，以取代光谱选择性涂层来吸收太阳光热量。

第二类：如图19所示，园管(16)也封口，即整个扁管全密封，里面充满各种液体。园管(16)的上端焊上冷凝端(12)(散热金属丝、片)，并选合适(特别是特征三所述)的软管密封连结结构与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结。过度水管(4)的进出水管(26)仍通过软管(23)与水箱(3)的进出水管(27)密封连结(注意台阶(13)以上的软管(8)的内径大于园管(16)的外径)。

这类扁管又有如下5种不同的具体结构：

1、它的扁管(14)由金属制造，内部充满各种液体。其上表面涂黑色光谱选择性涂层。扁管(14)的下端用软套(11)(例如橡皮套)密封，以适应扁管内液体的热涨冷缩。

2、特别是，扁管(14)用现有的铝合金扣板制作，其他结构不变。如上文所述，它能大大简化工艺，降低成本。

3、扁管(14)全透明，内充透明液体。下底面涂黑色光谱选择性涂层，或者下底面作成全密封的夹层(17)(见图18)，夹层内充满黑色液体。

4、扁管(14)仅上表面透明，内充透明液体。液体内浸放金属箔。其形状、面积与扁管(14)相当，上表面涂黑色光谱选择性涂层，用以吸收太阳光、加热透明液体。

5、扁管(14)仅上表面透明，但内充黑色液体，取代光谱选择性涂层来吸收太阳光热量。

特征七、八还能产生如下有益效果：1)用透明材料制作的扁管或园管，经市场调查，成本比同样的金属管低很多。2)太阳光穿过透明管内的透明液体，在其底面或中间的黑色光谱选择性涂层上(或黑液体中)转化成热能，使透明管表面温度仅与环境空气温度相等(已经实验证明)，因此散热损失小、热效率大幅度提高(注：涂黑金属管上表面温度远高于环境空气温度，因而散热损失大、热效率低)特征九：集热管编织集热面

如上文所述，集热管(2)很细或很簿，因此即使用硬质材料制作，不论园管或扁管，都可稍加弯曲也不影响管内的水流动、循环，更不影响吸收阳光。因此就可用“编织”的方法，将集热管(2)编成一个整体以构成集热面。就象南方人将竹子削成竹片并编成篱笆或墙壁一样。织布、织毛衣、筛网等，也用的这种编织原理。

由于集热管(2)一般竖直放置，因此编织时，水平横向放置的管或片，就只起辅助作用。管内可以不充液体，并只需要3片以上即可。具体编织结构如下：如图20所示，1)多根集热管(2)竖直平行紧挨着放置。2)一根竖放集热管(2)的中间部分紧贴中间辅助横片(63)的背面，两端则分别紧贴上下辅助横片(64)的上表面(图20左边第一根竖集热管(2))，而紧挨着的另一竖集热管(2)(图20左边第二根)则中间部分紧贴辅助横片(63)的上表面、两端紧贴上下辅助横片(64)的背面，......后面的竖集热管不断交替重复这种结构，就可编织成整体的集热面。其表面仍涂黑色光谱选择性涂层。

多根集热管(2)的上端，仍用各种软管密封连结结构与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结，如图21所示。其他结构(水箱(3)、保温层(9)、透明面盖(5)等)均不变。

这种结构的有益效果是：可以简化集热面的制造工艺并降低成本。

特征十：方框二维转动型集热器

其基本结构如图22所示：由硬质材料制成的边(19)、边(20)、边(21)、边(22)的两端互相连结，构成一方框，使集热器(10)位于方框的四条边之间。其上边缘上端的过度水管(4)与边(20)平行连结在一起，其上边缘左右两边各有一软绳(30)，其上端均与边(20)牢固连结。这样集热器(10)就被吊挂在方框的四条边之间，并与边(19)、边(21)、边(22)都不接触。这样集热器(10)就能靠软绳(30)绕边(20)前后转动，软管(8)的弹性完全可承受这种前后转动。

将方框的竖边(19)两端延长，分别伸进上下两转动轴承(24)并可在其中转动。再将两轴承(24)连结在某种固定物上(例如窗户的墙上，见下文实施例六)，这样，方框和集热器(10)也就固定在固定物上，并可绕边(19)左右转动，即边(21)将在空间画出一个竖直的园柱面。

这种结构产生的有益效果是：可使集热器(10)同时进行二维转动----软绳(30)绕边(20)的前后(或上下)转动和绕竖边(19)的左右转动。这样就可使来自任何方向(从东到西)和任何高度(与水平面的任何夹角)的太阳光，都能垂直照射在集热器(10)上，增加集热效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1和图2是现有平板太阳热水器的立体图和横截面构造图。

图3是二次循环太阳开热水器的连接结构图。

图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12是各种形式的“软管密封连结结构”的具体连结结构。

图13是土墙双重温室结构的纵剖面构造图。

图14是扁管的正面形状图。

图15、图17、图18是扁管(14)的三种横截面形状图。

图16是扁管拼合型集热面与过度水管(4)上凸出进水管(7)的软管密封连结结构的基本结构图。

图19是内充液体的全密封扁管通过有台阶(13)的软管(8)与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结的结构图。

图20、图21是集热管编织集热面的基本结构图。

图22是方框二维转动型集热器的基本结构图。

图23是园管横放式大面积太阳开热水装置的集热面的基本结构图

图24是扁管横放式大面积太阳开热水装置的集热面的基本结构图。

图25是扁管横放式和园管横放式大面积太阳开热水装置的纵剖面构造图。

图26是吊挂窗户式二维转动太阳开热水器的背面正视图。

图27是图26所示结构的纵剖面侧视构造图。

图28是方框二维转动窗户式太阳开热水器沿窗户及其墙壁的纵剖面构造图。

图29是图28所示纵剖面构造的俯视图。

图30是野外方框二维转动太阳开热水器的基本结构图。

具体实施方式

将以上10个新结构特征进行不同的有机组合，还会产生更多的新结构特征和更多的有益效果。经过仔细研究和实验，本实用新型共精选出六个具体实施例，现分别说明如下。

实施例一：二次循环式太阳开热水器

这是家庭最常用的一种产品类型。它必须具有上文特征一、二、四的特征，上文其他特征可适当选用。为适应家庭需要，水箱(3)的容水量在100公斤左右为宜，集热面积以1平方米左右为宜。整个热水器仍用辅助支架(6)支撑，其整体外观如图3所示。可放在房顶上，也可固定在窗户附近(祥见下文实施例五)。

此产品还有一个新的功能：不仅能产热水，还容易产开水。因集热管(2)超细，管内水很少，实验已证明很容易烧开。因此只要水箱(3)中的水适当的少，就可获得开水。因此本产品应称之为“太阳开热水器”。这是现有技术不具备的新的优点。

因此，用户可先烧少量开水，灌下来后再上冷水以获得热水。或买两台产品，一台主要产开水(水箱较小)，另一台主要产热水(水箱较大)。两台总成本才500元左右，比现有产品每台2000---4000多元要低得多。。

实施例二：便携式太阳开热水器

将实施例一中的太阳开热水器的有关尺寸适当变小，例如，集热面积小到0.3---0.4平方米，水箱(3)的容水量仅10---20公斤，就成为可用手轻易提起的便携式太阳热水器。可放在家庭的阳台或窗台上烧热水，然后提到厨房去用热水，也很方便。它的成本仅几十元，适合经济困难家庭使用。

使水箱(3)的容水量仅10公斤左右，集热面积仅0.3---0.5平方米，就成为便携式太阳开水器。实验证明，在北纬36.5度的青海省西宁市，它冬天每天能烧开水6、7公斤，也能满足一个家庭每天的开水之需(包括作饭和饮用，在冬至，12月22日，也能烧开)。夏季每天能烧开水10---20公斤。

它可以放在家庭的阳台或窗台上固定不动，用自来水管灌入冷水，将开水接入保温瓶，使用也很方便。加上价格便宜，对家庭已有实用价值。对野外工作者和旅行者，也可很方便的提到野外使用。

还可作成“肩挑式”太阳开热水器：将集热面积控制在0.5---0.8平方米，水箱(3)的容水量为20---30公斤。水箱(3)顶部再连一个提把，上面拴上绳子并挂在扁担的一端。扁担另一端挂同样的热水器，就可用肩膀担着走。上述尺寸和重量对肩挑也很方便。本产品成本也很低，特别是适合边远贫困农村使用。

实施例三：园管横放式大面积太阳开热水装置

如图23，多根园形集热管(2)水平横放，平行排列并与金属板(1)焊接或粘结，就构成集热面。多根集热管(2)的两端都通过各种软管密封连结结构，分别与进水管(31)和中间水管(32)上的进出水管(7)密封连结。于是冷水从进水管(31)流进集热管(2)，再流经中间水管(32)流向另一组集热管(2)......可以有多组同样结构的集热面。集热管(2)中的水被晒热后，再流经中间水管(32)，从出水管(33)流向用水处。多组集热面的总长度不限，从几十米到几十公里均可。因此这是一种大面积生产大量廉价太阳开热水的装置。

园形集热管(2)必须两端都开口，使水可以自由流进、流出。将整个装置放入土墙双重温室后，纵剖面如图25所示。与图13的区别，仅仅是用进水管(31)和出水管(33)取代了水箱(3)。该装置的其他结构特征与特征一---特征七相同。

该装置的有益效果是：现有完整的园管都长4---6米，直接用它制成长集热面，能简化加工工艺，降低成本，容易实现大面积生产。而土墙双重温室则能提高热效率(参看特征六)。

实施例四：扁管横放式大面积太阳开热水装置

将上文特征八所述的各种扁管水平横放、多个扁管平行紧挨拼合，就形成图24所示的集热面。它具有特征八的特征，还有如下新的特征：1)扁管(14)的两端都有三角形扁管(15)，再变成园管(16)。两端的园管(16)都必须开口，使水能流进流出。2)在进水管(31)和中间水管(32)上的多个进出水管(7)，均通过各种软管密封连结结构，与多个园管(16)密封连结。每个集热面的水平长度不限。多个这种集热面串联起来，可形成很长的集热面，从几十米到几十公里均可。水源的水从进水管(31)可流经任意多组集热面扁管(14)，晒热后再流经中间水管(32)，最后从出水管(33)流向用水处。因此这又是一种大面积连续产生大量廉价太阳能开热水的装置。

特别是，作为集热面主要部分的扁管(14)，可采用现有的铝合金扣板。市场现有的规格是长6m，宽10cm左右，厚几mm。每片价格才十几元。将整片这种铝合金扣板拼合成1m宽的集热面，就能获得6平方米的集热面积。能节省很多加工、连接等费用。比家用小型产品还要便宜很多。

其他结构特征(保温层(9)、透明面盖(5)等)仍然不变。将其放入土墙双重温室后，其纵剖面构造仍如图25。

本实施例同样具有实施例三的有益效果，而且造价更低。

实施例五：吊挂窗户式二维转动太阳开热水器

如图26、图27，集热器(10)上边缘两边各连结一软绳(30)，并将其分别与两连结件(25)相连结。再将两连结件(25)钉入原有窗户(45)室内一面的上墙壁(42)固定。则集热器(10)就被两软绳(30)吊挂在上墙壁(42)下面，位于室内原窗户两窗框(68)之间、与原窗户(45)平行的位置，但与原窗户隔有约几厘米的距离。这样就不影响原窗户的正常开关(特别是推拉窗)。

再将保温水箱(3)紧挨上墙壁(42)和室内天花板(44)固定。将水箱(3)的进出水管(27)和集热器(10)的过度水管(4)的进出水管(26)，分别与软管(23)的两端密封连结，或选用合适的软管密封连结结构密封连结。

这样，集热器(10)就可以靠上边缘两边的软绳(30)绕连结件(25)的后端前后转动。能转到窗外(室外，例如，处于图27中位置(69)，这时原窗户已打开)，与水平面成任意倾角，就能垂直接受任何高度(与水平面成任何夹角)的太阳光。

而且，集热器(10)还可以靠上边缘两边的软绳(30)适当的左右转动。实验证明，左右各转动30度(共转60度)是比较容易的。这就有一定能力垂直接受来自东西方向的太阳光。

软管(23)的弹性，完全可承受集热器(10)的这种前后、左右的二维转动。不影响管内水的循环流动，完全不影响集热管(2)、过度水管(4)和水箱(3)三者内部水之间的二次(或三次)对流循环，最终加热水箱(3)中的水，供用户使用。

为了使集热器(10)二维转动到所需位置后能固定不动，可在其下边缘两边各连结一根“转动角度控制支杆”(67)。将两控制支杆的中间部分与原窗台活动连接，连接点(70)固定在原窗台上不动，但两支杆(67)可沿连接点(70)前后移动。若两支杆沿连接点(70)同时前后移动，就可控制集热器(10)与水平面的倾角。若将两控制支杆一根向前移动，另一根不动或向后移动，就可控制集热器(10)的左右转动角度。

可在与原窗户连接的墙壁或窗框的室外表面上，再密切固定(不漏风)一个用透明材料制成的凸透明罩(59)，见图27。其安装位置要使方框和集热器(10)转到室外时(此时原窗户已打开)，只能在凸透明罩(59)中转动，也可防风雨、灰尘并与室内或阳台内保持同样的温度。即凸透明罩(59)与室内或阳台内共同构成一个双重温室。

凸透明罩(59)的外形可以做得很美观，并可以在每一家的窗户上，都统一规格的安装这种凸透明罩，则也不会影响室外环境的整体美观。

实施例六：方框二维转动型太阳开热水器

可将上文特征十所述的方框二维转动型集热器，安装在窗户附近，也可安装在野外。现分别叙述如下。

(一)方框二维转动窗户式太阳开热水器

其具体安装和转动结构参看图22、图28和图29。图28是窗户及墙壁的纵剖面结构图。原有窗户(45)安装在上墙壁(42)和下墙壁(43)之间。窗户(45)右边是室内或阳台内，左边是室外。将图22所示的方框二维转动型集热器的边(19)两端的上下轴承(24)，分别与两连结件(25)相连结，再将两连结件(25)分别钉入上墙壁(42)和下墙壁(43)中牢固固定(若有合适的窗框，也可将连结件(25)钉入原有窗框)。则作为转轴的边(19)就被固定并可在两上下轴承(24)中转动，于是由边(19)、边(20)、边(21)、边(22)构成的方框，连同吊挂在方框四边之间的集热器(10)，都可绕边(19)左右转动(祥见上文特征十)。

将保温水箱(3)紧挨上墙壁(42)和室内天花板(44)牢固固定。因水箱(3)的进出水管(27)和过度水管(4)的进出水管(26)分别与软管(23)的两端密封连结，并都靠近转轴边(19)，因此软管(23)完全可承受方框左右转动引起的形变，不会影响软管(23)内水的流动。

图29是图28所示结构的俯视图。下方是东方，上方是西方，左方是南方。在室内，即窗户(45)的右边，方框和集热器(10)可以从位置(46)(紧贴原窗户(45)，但隔开一定距离，不影响原窗户开关)连续转动90度到达位置(47)。这时它可以接受快落山的太阳光(51)。再连续转动90度到达位置(48)，以其背面紧贴原窗户或原墙壁，就可不影响阳台的使用面积。

方框和集热器(10)还可以从位置(46)，向室外转动90度到达室外位置(49)(这时原窗户已打开)，与墙壁垂直。此时它可以接受室外与墙壁平行的太阳光(50)(早上太阳刚升起时)。

由于集热器(10)还可靠其上边缘两边的软绳(30)绕边(20)前后转动(祥见上文特征十)，因此它可以使任意高度的太阳光垂直照射在集热器(10)上。例如，正午与水平面成70---80度倾角的太阳光(52)，也可垂直照射集热器(10)。

总之，集热器(10)通过左右、前后的二维转动，可垂直接受全天的太阳光，可达最佳的集热效果。集热管(2)中的水晒热后，与过度水管(4)中的水对流循环，再与水箱(3)中的水对流循环，最终加热水箱(3)中的水。

可在与窗户连接的墙壁或窗框的室外表面上，再密切固定(不漏风)一个用透明材料制成的凸透明罩(59)，见图28、图29。其具体结构和功能与实施例五中的凸透明罩(59)完全相同。

为了使集热器(10)转动到所需位置后固定不动，还需要在方框和集热器(10)之间连结一个可以调节集热器(10)前后转动角度的“前后转动固定支杆”(60)(见图28)，并在方框和原窗户窗框之间连接可以调节方框-集热器(10)左右转动角度的“左右转动固定支杆”(61)(见图29)

方框和集热器(10)的二维转动，并不影响原有窗户的开关。但必要时，集热器(10)也可安装在原有窗户的窗框内，并可前后转动。特别是安装在可左右转动开关的单层玻璃窗的窗框内。当然，此时原窗户须作少量必要的改变，如转轴(活页)要加强，窗框不再安玻璃、大小要适当改变，等等。

本实施方案和上文实施例五的方案，都属于“窗户式”、“阳台化使用”，产生了众多的有益效果：1、它实际上在室内稳定环境中使用，避免了风沙，雨雪，冰雹，潮气的腐蚀等不利因素，可大幅度降低对材料性能的要求，延长了使用寿命，从而降低了成本。

2、室内或阳台内与凸透明罩一起，形成一个温室---双重温室。提高了环境温度，减少了热水器与环境的温差，减少了散热损失，从而大幅度提高了热效率。在北方还能避免冬季冻坏。

3、与房顶使用相比，它的安装，使用，维修更加方便得多。

4、适合阳台使用的用户，比房顶使用的用户要多很多。从而大幅度扩大了市场，将给更多的人民带来好处。

如此等等。总之，它从现在的房顶化使用，变到阳台化使用，以上众多的优越性，说明它是使用方式上的一场革命；另外，它同时能获得太阳能开水和热水，又是使用效果上的一场革命。

(二)野外方框二维转动太阳开热水器

其基本结构如图30：将上文特征十中方框的边(19)两端的转动轴承(24)固定在一根竖杆(62)上，再将竖杆(62)固定在室外的某种固定物(63)上。例如，将它象电线杆一样竖直插入野外的地面上，山坡上，或固定在房顶上、建筑物的室外墙壁上。则方框和集热器(10)可绕竖杆(62)左右任意转动。由于集热器(10)同样可靠其上边缘两边的软绳(30)绕边(20)前后任意转动，因此它可垂直接受任何方向和任何高度的太阳光。在方框和集热器(10)之间仍连结有可以调节集热器(10)前后转动角度的“前后转动固定支杆”(60)(见图30)，并在方框和竖杆(62)间连接可以调节方框-集热器(10)左右转动角度的“左右转动固定支杆”(61)(见图30)

再将水箱(3)固定在竖杆(62)上，水箱(3)原来的进出水管(27)仍用软管密封连结结构与过度水管(4)的进出水管(26)密封连结。从水箱(3)再引出一个进出水管(58)与来自水源或用水处的进出水管(33)连结。

这样，集热管(2)中被太阳晒热的水，可通过上文所述的“二次循环”，将水箱(3)中的水变热，热水通过进出水管(58)和进出水管(33)流向用水处。而水源的冷水也同样可以从进出水管(33)和进出水管(58)流进水箱(3)---这样就构成完整的野外方框二维转动太阳开热水器。

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总之，本实用新型的太阳开热水器所烧开水、热水，经核算，其成本可与煤炭、天燃气所烧开热水竞争，从而有可能实现21世纪人类太阳能热利用的长远目标：即全社会的人民生活和工业用开水、热水，主要由太阳能供给。

Claims (10)

1、一种平板太阳能热水器，它由多根金属管(2)焊接在金属板(1)上构成集热面，其上表面涂黑色光谱选择性涂层，并与保温层(9)、透明面盖(5)一起构成集热器(10)，集热管(2)下端封口、上端开口并与水箱(3)硬性牢固连通，整个热水器由支架(6)支撑，其特征是：1)多根集热管(2)的上端，均用各种“软管密封连结结构”与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连通，过度水管(4)的进出水管(26)，也选用合适的“软管密封连结结构”，与水箱(3)的进出水管(27)密封连通；2)超簿的金属板(1)的厚度为0.01--0.5mm，超细的集热管(2)的内径为1--10mm；3)用“印刷电路”的技术和工艺，将多根超细集热管(2)，用“印刷”的方式焊结在金属板(1)上。

2、根据权利要求1所述的平板太阳能热水器，其特征是：将整个太阳热水器放置于有如下结构的土墙双重温室之中：集热器(10)和水箱(3)放置于泥土斜坡(34)上，后面紧靠土墙(35)，土墙(35)与地面(39)之间和两个端面上盖有多层透明簿膜(36)，在多层透明簿膜(36)与集热器(10)之间的地面上，铺有黑色物质(41)。

3、根据权利要求2所述的平板太阳能热水器，其特征是：“软管密封连结结构”具有如下各种具体结构：1)过度水管(4)是软管，它的软质进出水管(26)直接紧密套在水箱(3)的硬质进出水管(27)上密封连结，多根硬质集热管(2)的上端削尖后直接刺进软质过度水管(4)密封连结；

2)软管(8)的下端紧密套在硬质集热管(2)的上端密封连结，软管(8)的上端紧密套在短硬管(29)的下端密封连结，短硬管(29)的上端削尖后刺进软质过度水管(4)密封连结；或者多根这种上端削尖的短硬管(29)(其下端仍密封连结软管(8)和集热管(2))分别刺进下端封口的软管(38)，软管(38)开口的上端紧密套在硬质过度水管(4)上或水箱(3)上凸出的硬质进出水管(7)上密封连结；

3)硬质集热管(2)紧密穿进软质过度水管(4)上凸出的软质进出水管(37)密封连结；

4)过度水管(4)是硬管，软管(23)的两端分别紧密套在水箱(3)的硬质进出水管(27)上和过度水管(4)的硬质进出水管(26)上密封连结；而软管(8)的两端分别紧密套在硬质集热管(2)的上端和过度水管(4)上凸出的硬质进出水管(7)上密封连结；

5)软质集热管(2)紧密套在硬质过度水管(4)上凸出的硬质进出水管(7)上密封连结；

6)软管(38)的上端口紧密套在硬质过度水管(4)上凸出的硬质进出水管(7)上密封连结，两端密封的硬质集热管(2)的下端用软套(11)密封，上端连同其上焊接的冷凝端(12)均伸进软管(38)的下端紧密连结，软管(38)的下端经过台阶(13)后内径变大，使伸进软管(38)的集热管(2)的外径小于软管(38)的内径；

7)用以上各种“软管密封连结结构”将多根集热管(2)分别与从水箱(3)凸出来的多个进出水管(7)密封连结。

4、根据权利要求3所述的平板太阳能热水器，其特征是：1)集热管(2)是用透明材料制作的下端封口、上端开口的园管，其下底面这一半园柱面涂黑色光谱选择性涂层；

2)集热管(2)是两端均封口、上端焊有冷凝端(12)的园管，并选用合适的“软管密封连结结构”将其上端连同冷凝端(12)与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结；则集热管(2)可用不透明材料制作，管内充满各种液体；或者集热管(2)用透明材料制作，管内充满黑色液体，或下底面涂黑色光谱选择性涂层而管内充满透明液体，或管内充满的透明液体里面浸有多根金属片或丝(18)，其上表面涂黑色光谱选择性涂层。

5、根据权利要求4所述的平板太阳能热水器，其特征是：1)集热管(2)变成如下形状的扁管：扁管(14)下端封口，上端变成三角形扁管(15)，再变成园管(16)；扁管(14)的厚度为1---10mm，其横截面呈矩形；

2)多个这种形状的扁管平行拼合组成集热面；

3)园管(16)开口，并用各种“软管密封连结结构”与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结；则扁管(14)可用金属制作(其中之一是用现有的“铝合金扣板”制作)，其上表面涂黑色光谱选择性涂层；或者扁管(14)也可用透明材料制作，则下底面涂黑色光谱选择性涂层，或将下底面制成全密封的夹层(17)，内部充满黑色液体；

4)园管(16)封口，其上端焊冷凝端(12)，并用各种“软管密封连结结构”将园管(16)连同冷凝端(12)与过度水管(4)上凸出的进出水管(7)密封连结；则扁管(14)可用金属制作(其中之一是现有的铝合金扣板)，内部充满各种液体，其上表面涂黑色光谱选择性涂层，扁管(14)的下端套有密封软套(11)；或者扁管(14)用透明材料制作，内部充满透明液体，则下底面涂黑色光谱选择性涂层，或下底面作成全密封的夹层(17)，内部充满黑色液体；或者扁管(14)仅上表面透明，内部充满黑色液体，或内部充满透明液体，其中浸有金属箔，金属箔的上表面涂黑色光谱选择性涂层。

6、根据权利要求5所述的平板太阳能热水器，其特征是：集热面是将集热管(2)(包括园管和扁管)用如下“竹片编篱笆”的方法编织而成：1)集热管(2)均竖直平行放置；2)水平放置的辅助横管只需要3根以上；3)一根竖放的集热管(2)的中间部分紧贴中间横片(63)的背面、两端分别紧贴两上下辅助横片(64)的上表面，而相邻的另一竖放集热管(2)的中间部分则紧贴中间横片(63)的上表面，两端分别紧贴两上下辅助横片(64)的背面，其他集热管(2)也这样交替放置，就可以编织成整块的集热面。

7、根据权利要求4所述的平板太阳能热水器，其特征是：1)多根园形集热管(2)水平横放，焊接在金属板(1)上构成集热面，并与底面保温层(9)、透明面盖(5)连结构成集热器(10)；2)集热管(2)两端都开口，都分别选用适当的“软管密封连结结构”，分别与中间水管(32)和进水管(31)或另一中间水管(32)上凸出的进出水管(7)密封连结；3)多个中间水管(32)均分别与多个出水管(33)连接。

8、根据权利要求5所述的平板太阳能热水器，其特征是：1)多个扁管(14)水平横放，平行拼合组成集热面，并与透明面盖(5)、保温层(9)连结构成集热器(10)，扁管(14)的制造材料之一是现有的铝合金扣板；2)每个扁管(14)的两端都变成三角形扁管(15)、再变成开口的园管(16)；3)扁管(14)两端的园管(16)，都选用合适的“软管密封连结结构”分别与中间水管(32)和进水管(31)或另一中间水管(32)上凸出的进出水管(7)密封连接；4)多个中间水管(32)均分别与多个出水管(33)连接。

9、根据权利要求4或5、6所述的平板太阳能热水器，其特征是：1)集热器(10)的上边缘两边各连结有软绳(30)，软绳(30)分别与两连结件(25)相连结，两连结件(25)钉入室内原窗户的上墙壁(42)，从而使集热器(10)吊挂在室内上墙壁(42)下面；

2)水箱(3)紧挨天花板(44)和上墙壁(42)固定，水箱(3)的进出水管(27)和集热器(10)的过度水管(4)的进出水管(26)，选用合适的软管密封连结结构密封连结；

3)在集热器(10)的下边缘两边各连结一根“转动角度控制支杆”(67)，该两支杆的中间部分与原窗台活动连接，连接点(70)固定，但两支杆(67)可沿连接点(70)前后移动；

4)在原窗户室外的墙壁上，密切固定有凸透明罩(59)，集热器(10)转到室外时只能在凸透明罩(59)中转动。

10、根据权利要求4或5、6所述的平板太阳能热水器，其特征是：1)硬质的边(19)、边(20)、边(21)、边(22)两端互相连结构成一方框，集热器(10)位于方框的四边之间，其上边缘上端的过度水管(4)与边(20)平行连结在一起，其上边缘左右两边连结的软绳(30)的上端均与边(20)连结，使集热器(10)被吊挂在方框中并可以靠软绳(30)绕边(20)前后转动，在方框和集热器(10)之间，连接有前后转动固定支杆(60)；方框的边(19)两端延长、分别伸进两轴承(24)并可在其中转动；

2)将与两轴承(24)连结的连结件(25)穿进上墙壁(42)或原窗户的窗框和下墙壁(43)或原窗户的窗框固定，从而使方框和集热器(10)被固定在墙壁上并可绕边(19)左右转动，在方框和原窗户窗框之间连接有左右转动固定支杆(61)；水箱(3)紧挨天花板(44)和窗户的上墙壁(42)固定，水箱(3)的进出水管(27)和集热器(10)的过度水管(4)的进出水管(26)，都尽量靠近边(19)，并选用合适的软管密封连结结构互相密封连结；在原窗户室外的墙壁上，密切固定有凸透明罩(59)，集热器(10)转到室外时只能在凸透明罩(59)中转动；

3)将方框的边(19)两端的轴承(24)固定在竖杆(62)上，再将竖杆(62)固定在室外的固定物(63)上，水箱(3)固定在竖杆(62)上，水箱(3)的另一进出水管(58)与进出水管(33)连结。在方框和集热器(10)之间仍连结有可以调节集热器(10)前后转动角度的“前后转动固定支杆”(60)，并在方框和竖杆(62)间连接可以调节方框-集热器(10)左右转动角度的“左右转动固定支杆”(61)。

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