FR2873191A1 - Rigging non-tracting focusing vacuum piping solar water heater - Google Patents
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Abstract
Description
Domaine de l'inventionField of the invention
La présente invention concerne un chauffe-eau solaire, et notamment un chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes. Elle est adaptée à n'importe quel endroit où le chauffe-eau peut être installé. The present invention relates to a solar water heater, and in particular a vacuum tube solar water heater having a focus that freely follows a profile with two slopes. It is suitable for any location where the water heater can be installed.
Etat de la technique io Le chauffe-eau solaire est actuellement un dispositif à énergie propre largement répandu, il ne produit pas de pollution sur l'environnement, il n'a pas besoin de carburant, l'énergie et les coûts sont donc réduits, il est chaudement accueilli par les utilisateurs. Jusqu'à maintenant, cependant, les chauffes eau solaires existant sur le marché sont du type général direct avec ses tubes à vide servant de collecteur de chaleur que l'on étend selon la direction nord sud en une seule rangée, il a un faible effet d'absorption, notamment lors d'un hiver froid ou dans des zones montagneuses froides pour des raisons de faible effet d'absorption du chauffe-eau solaire, et il ne pourrait pas être utilisé en hiver. Par contre, pendant un été chaud et avec un soleil qui brille longtemps, de l'incrustation de tartre peut se former sur l'intérieur de la paroi des tubes à vide servant de collecteur de chaleur à cause de l'eau bouillante, et l'efficacité d'absorption en est ainsi affectée. State of the art io The solar water heater is currently a clean energy device widely used, it does not produce pollution on the environment, it does not need fuel, energy and costs are reduced, it is warmly welcomed by users. So far, however, the solar water heaters on the market are of the direct general type with its vacuum tubes as heat collector that is extended in the north-south direction in a single row, it has a weak effect absorption, especially during a cold winter or in cold mountainous areas for reasons of low absorption effect of the solar water heater, and it could not be used in winter. On the other hand, during a hot summer and with a sun that shines for a long time, incrustation of scale may form on the inside of the wall of the vacuum tubes which serve as a heat collector because of the boiling water, and absorption efficiency is thus affected.
Pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, les chauffes eau solaires à foyer suiveur ont été inventés ces dernières années dans ce pays et à l'étranger, comme cela est par exemple décrit dans les documents de brevet No. ZL01263358.5, ZL00245343.6, ZL00245653.2, et ZL99221978.7SIZ, que ce soit le chauffe-eau solaire à foyer suiveur mécanique électrique ou le chauffe-eau solaire à foyer suiveur mécanique, ils présentent tous les problèmes d'une structure compliquée, un coût de fabrication élevé entraînant facilement des dysfonctionnements, ils sont ainsi difficiles à rendre populaire. In order to solve the above-mentioned problems, solar hot water heaters have been invented in recent years in this country and abroad, as is for example described in patent documents No. ZL01263358.5, ZL00245343. 6, ZL00245653.2, and ZL99221978.7SIZ, whether it is the solar water heater with electric mechanical follower focus or the solar water heater with mechanical follower focus, they present all the problems of a complicated structure, a manufacturing cost high easily causing malfunctions, they are difficult to make popular.
Contenu de l'invention Le but de la présente invention est de fournir un chauffe-eau à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes, qui 2873191 2 approvisionnerait non seulement en eau chaude en hiver mais approvisionnerait en eau chaude de la même façon au printemps et en été, et empêcherait effectivement l'eau de bouillir en été pour éviter que des incrustations de tartre se forment sur la paroi intérieure des tubes à vide servant de collecteur de chaleur. Par ailleurs, le chauffe-eau a une structure simple avec un coût de fabrication réduit et il est apte à être utilisé par un utilisateur ordinaire. Content of the Invention The object of the present invention is to provide a vacuum tube water heater having a fireplace that freely follows a two-slope profile, which would not only supply hot water in winter but supply hot water similarly in the spring and summer, and effectively prevent water from boiling in the summer to prevent scaling from forming on the inner wall of vacuum tubes as a heat sink. Moreover, the water heater has a simple structure with a reduced manufacturing cost and is suitable for use by an ordinary user.
L'arrangement technique selon la présente invention est: un chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes, io comprenant: un réservoir à eau, un support d'installation et des tubes à vide servant de collecteur de chaleur, caractérisé en ce que: le support d'installation a une structure à ossature triangulaire avec deux côtés formant des triangles rectangles, il y a un réservoir à eau sur la partie supérieure du support, un fût à eau conducteur de chaleur relié au réservoir à eau est disposé entre le réservoir à eau et la partie inférieure du support, chaque groupe de tubes à vide servant de collecteur de chaleur est monté entre les deux parois du fût à eau conducteur de chaleur et les bords en biais des deux supports, les barres collectrices à surface réfléchissante et concave sont situées en dessous de chaque tube à vide collecteur de chaleur; le bord en biais des deux supports, le fût à eau conducteur de chaleur au centre et les deux surfaces d'absorption de chaleur sur lesquels les tubes à vide collecteurs de chaleur sont installées forment un profil à deux pentes plus élevé au centre et plus bas sur les deux côtés, c'est à dire que la surface d'absorption de chaleur sur laquelle les tubes à vide collecteurs de chaleur sont installés et la surface sur laquelle les deux bords en biais sont installés forment au sommet un angle a, et deux groupasdroite et à gauche de tubes à vide collecteurs de chaleur sont inclinés vers le bas en faisant un angle R par rapport à la section transversale dans laquelle sont disposés les trous d'installation du fût à eau conducteur de chaleur, la condition de référence de l'angle incliné y entre les bords en biais des deux supports c'est à dire le fût à eau conducteur de chaleur et le sol est que: la lumière du soleil de midi est perpendiculaire au fût à eau conducteur de chaleur en hiver. The technical arrangement according to the present invention is: a vacuum tube solar water heater having a focus which freely follows a two-slope profile, comprising: a water tank, an installation support and vacuum tubes serving heat collector, characterized in that: the installation support has a triangular frame structure with two sides forming right triangles, there is a water tank on the upper part of the support, a heat conductive water drum connected to the water tank is arranged between the water tank and the lower part of the support, each group of vacuum tubes serving as a heat sink is mounted between the two walls of the heat-conducting water drum and the angled edges of the two brackets, the collector bars with reflective and concave surface are located below each vacuum tube heat collector; the angled edge of the two supports, the heat-conducting water drum in the center and the two heat-absorbing surfaces on which the heat-collecting vacuum tubes are installed form a higher two-slope profile in the center and lower on both sides, ie the heat-absorbing surface on which the heat-collecting vacuum tubes are installed and the surface on which the two angled edges are installed form at the top an angle α, and two Right and left groups of heat-collector vacuum tubes are inclined downwards at an angle R with respect to the cross-section in which the installation holes of the heat-conducting water drum are arranged, the reference condition of the inclined angle y between the angled edges of the two supports ie the heat conducting water drum and the ground is that: the midday sunlight is perpendicular to the conductive water drum of heat in winter.
Ledit angle a au sommet varie entre 1 et 45 . Said angle at the apex varies between 1 and 45.
Ledit angle R varie entre 3 et 45 .Said angle R varies between 3 and 45.
2873191 3 Le rapport Longueur/Diamètre dudit réservoir à eau est 1:1, et le réservoir est installé de façon transversale. 2873191 3 The length / diameter ratio of the water tank is 1: 1, and the tank is installed transversely.
La surface concave de ladite barre collectrice est une sorte de surface parabolique, et est composée d'un matériau réfléchissant. The concave surface of said bus bar is a kind of parabolic surface, and is composed of a reflective material.
La distance entre deux tubes à vide collecteurs de chaleur adjacents est deux à trois fois plus grande que pour celle des tubes à vide collecteurs de chaleur d'un chauffe-eau solaire d'usage courant. The distance between two adjacent heat-collector vacuum tubes is two to three times greater than that of the heat-collecting vacuum tubes of a commonly used solar water heater.
Les effets bénéfiques selon la présente invention sont: les tubes à vide collecteurs de chaleur originaux agencés verticalement dans la direction sud io nord sont modifiés pour avoir comme axe de symétrie le fût à eau conducteur de chaleur qui est plus élevé vers le nord et plus bas vers le sud, deux groupes de tubes à vide collecteurs de chaleur s'étendent à l'est et à l'ouest vers les deux côtés pour composer une surface d'absorption de chaleur à deux pentes (plus élevée au centre et plus basse sur les deux côtés). Pour produire une différence de niveau d'eau en hauteur, l'extrémité des tubes à vide collecteurs de chaleur dévie d'un angle pour s'éloigner de la partie inférieure (sud), comme une vertèbre de poisson, afin d'aider les échanges d'eau chaude et d'eau froide. Par ailleurs, les barres collectrices fabriquées en matériau réfléchissant sont installées en dessous des tubes à vide collecteurs de chaleur. Les améliorations ci-dessus n'agrandissent pas seulement la zone d'absorption de l'énergie solaire, mais augmentent aussi le temps d'absorption d'énergie solaire du matin au soir, notamment en hiver, il pourrait approvisionner en eau chaude même pendant un hiver froid et empêcher l'eau de bouillir en été. Le chauffe-eau a une structure simple avec un faible coût de fabrication et il est apte à être accueilli par des utilisateurs ordinaires. The beneficial effects according to the present invention are: the original heat-collecting vacuum tubes arranged vertically in the south direction north are modified to have as axis of symmetry the heat conducting water drum which is higher towards the north and lower southward, two groups of heat-collecting vacuum tubes extend east and west to both sides to form a two-slope heat absorption surface (higher in the center and lower in Both sides). To produce a water level difference in height, the end of the heat-collecting vacuum tubes deviates at an angle away from the bottom (south), such as a fish vertebra, to assist exchange of hot and cold water. In addition, the collector bars made of reflective material are installed below the heat collector vacuum tubes. The above improvements not only increase the area of absorption of solar energy, but also increase the solar energy absorption time from morning to evening, especially in winter, it could supply hot water even during a cold winter and prevent the water from boiling in the summer. The water heater has a simple structure with a low manufacturing cost and is suitable to be welcomed by ordinary users.
Brève description des dessins ci-joints Brief description of the attached drawings
La figure 1 est une vue en perspective montrant la présente invention. Fig. 1 is a perspective view showing the present invention.
La figure 2 est une vue en perspective montrant le réservoir à eau de la figure 1. Figure 2 is a perspective view showing the water reservoir of Figure 1.
La figure 3 est une vue en perspective montrant le fût à eau conducteur de chaleur de la figure 1. FIG. 3 is a perspective view showing the heat conducting water drum of FIG.
2873191 4 La figure 4 est une vue de devant montrant les tubes à vide collecteurs de chaleur installés sur le fût à eau conducteur de chaleur selon la présente invention. Fig. 4 is a front view showing the heat collecting vacuum tubes installed on the heat conducting water drum according to the present invention.
La figure 5 est une vue en perspective montrant les tubes à vide collecteurs de chaleur installés sur le fût à eau conducteur de chaleur selon la présente invention. Fig. 5 is a perspective view showing the heat collecting vacuum tubes installed on the heat conducting water drum according to the present invention.
La figure 6 est une vue de dessus montrant les tubes à vide collecteurs de chaleur installés sur le fût à eau conducteur de chaleur selon la présente invention. Fig. 6 is a top view showing the heat collecting vacuum tubes installed on the heat conducting water drum according to the present invention.
io La figure 7 est une vue en perspective montrant les barres collectrices selon la présente invention. Fig. 7 is a perspective view showing the bus bars according to the present invention.
Description des modes de réalisations Description of the embodiments
Comme le montrent les figures en accompagnement, le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon le mode de réalisation préféré comprend: un réservoir à eau 1, un fût à eau conducteur de chaleur 2, des tubes à vide collecteurs de chaleur 3, des barres collectrices 4 et un support d'installation 5. As shown in the accompanying figures, the vacuum tube solar water heater having a fireplace that freely follows a two-slope profile according to the preferred embodiment comprises: a water tank 1, a heat conducting water drum 2 , heat collector vacuum tubes 3, busbars 4 and an installation support 5.
Le support d'installation 5 peut être constitué de cornières soudées et a de base une ossature triangulaire, la partie inférieure du support est constituée de deux parallélogrammes et elle présente un profil évasé, les deux côtés du support ont un profil en forme de triangle rectangle, deux bords en biais 5-1 sont prévus pour maintenir les tubes à vide servant de collecteur de chaleur 3, le réservoir à eau en forme de colonne 1 est fixé transversalement sur la partie supérieure du support, le réservoir à eau a un diamètre important avec un rapport Longueur/Diamètre de 1, le trou 1-1 est ouvert au centre du réservoir à eau, le fût à eau conducteur de chaleur 2 en forme de colonne allongée est inséré dans ce dernier, le récipient intérieur 2-1 de sa tête est inséré dans le trou 1-1 sur le réservoir à eau 1, il est relié au réservoir à eau et est scellé avec des bagues d'étanchéité, la partie inférieure du fût à eau conducteur de chaleur 2 est fixée à la partie inférieure du support de telle façon que le fût à eau conducteur de chaleur se présente aussi sous la forme d'un tube incliné plus élevé au nord et plus bas au sud, il est placé au milieu des deux bords en biais de support 5-1, son angle d'inclinaison est le même que celui des bords en biais. Les deux parois du fût à eau conducteur de 2873191 5 chaleur 2 comportent deux rangées de trous équidistants 2-2, un tube à vide collecteur de chaleur 3 est inséré dans chaque trou et est aussi scellé avec des bagues d'étanchéité, l'autre extrémité du tube à vide collecteur de chaleur est fixée sur le bord en biais du support. Les barres collectrices 4 faites de matériau réfléchissant et ayant une surface parabolique sont situées dessous chaque tube à vide collecteur de chaleur et elles ont pour rôle de focaliser la lumière du soleil sur le tube à vide collecteur de chaleur placé au foyer de la surface parabolique. Pour assurer une différence de chute à partir de chacun des tubes à vide collecteurs de chaleur vers le fût à io eau conducteur de chaleur, de sorte à laisser l'eau chaude à l'intérieur du tube à vide collecteur de chaleur aller vers le haut et l'eau froide dans le fût à eau conducteur de chaleur refluer pour remplir l'espace laissé par l'eau chaude montante et ainsi assurer que l'énergie thermique soit transférée automatiquement dans le fût à eau conducteur de chaleur, dans le présent mode de réalisation, la position du fût à eau conducteur de chaleur 2 au centre est rehaussée, de sorte que la surface d'absorption de chaleur composée de tubes à vide collecteurs de chaleur est et ouest installés dessus et le fût à eau conducteur de chaleur au centre formerait un profil à deux pentes, c'est à dire qu'il y a au sommet un anglea de 1 à 45 entre la surface d'absorption de chaleur et la surface sur laquelle sont installés les deux bords en biais de support 5-1, de façon similaire, afin d'augmenter la différence de chute, chaque tube à vide collecteur de chaleur est incliné vers l'arrière d'un angle R de 3 à 45 par rapport à la section transversale dans laquelle sont disposés les trous d'installation 2-2 du fût à eau conducteur de chaleur 2. The installation support 5 may consist of welded angles and has a triangular framework, the lower part of the support consists of two parallelograms and it has a flared profile, the two sides of the support have a profile in the shape of a right triangle two angled edges 5-1 are provided to hold the vacuum tubes as a heat sink 3, the column-shaped water tank 1 is fixed transversely to the upper part of the support, the water tank has a large diameter with a length / diameter ratio of 1, the hole 1-1 is open in the center of the water tank, the elongated column-like heat conducting water drum 2 is inserted into the latter, the inner container 2-1 of its head is inserted into hole 1-1 on the water tank 1, it is connected to the water tank and is sealed with sealing rings, the lower part of the heat conducting water drum 2 is attached to the lower part of the support so that the heat conducting water drum is also in the form of a higher inclined tube to the north and lower to the south, it is placed in the middle of the two edges at an angle of support 5-1, its angle of inclination is the same as that of the edges at an angle. The two walls of the heat conductive water barrel 2 comprise two rows of equidistant holes 2-2, a vacuum heat collector tube 3 is inserted into each hole and is also sealed with sealing rings, the other end of the vacuum tube heat collector is fixed on the edge of the support slant. The collector bars 4 made of reflective material and having a parabolic surface are located below each vacuum tube heat collector and they have the role of focusing the sunlight on the vacuum heat collector tube placed at the focus of the parabolic surface. To ensure a drop difference from each of the heat collector vacuum tubes to the heat conducting water drum, so that hot water inside the vacuum heat collector tube can go upward. and the cold water in the heat-conductive water drum flows back to fill the space left by the rising hot water and thus ensure that the thermal energy is automatically transferred into the heat-conducting water drum, in the present mode. the position of the heat conductive water drum 2 in the center is raised, so that the heat absorbing surface composed of east and west heat collecting vacuum tubes installed on it and the heat conducting water drum at center would form a profile with two slopes, ie there is at the top an angle of 1 to 45 between the heat absorbing surface and the surface on which are installed the two edges at a support angle 5- 1, similarly, in order to increase the falling difference, each vacuum heat collector tube is inclined rearward by an angle R of 3 to 45 with respect to the cross section in which the holes are arranged. 2-2 installation of the heat conducting water drum 2.
Les exigences pour l'installation de la présente invention sont: en raison du fait que la présente invention est faite pour résoudre le problème dû au fait que le chauffe-eau ne pouvait pas être utilisé en hiver à cause d'une énergie solaire faible et d'une température d'eau inférieure, donc la surface sur laquelle la cavité des barres collectrices paraboliques 4 doit être placée perpendiculairement à la lumière du soleil en hiver, dans l'installation, l'angle au sommet entre le fût à eau conducteur de chaleur 2 et le sol est déterminé par le fait que le fût à eau conducteur de chaleur 2 est perpendiculaire à la lumière du soleil en hiver, par ailleurs pour que les chauffes eau solaires puissent être utilisés dans des zones de latitudes différentes, les angles au sommet entre leurs fût à eau conducteur de chaleur et le sol devront être 2873191 6 différents, de cette manière, il doit être ajusté selon les différentes latitudes, plus il se trouve vers le nord, plus son angle au sommet devrait être grand, c'est à dire plus la surface d'absorption de chaleur à énergie solaire à deux pentes installées de façon symétrique devrait être raide. La position d'installation du chauffe-eau complet est comme ceci: le réservoir à eau du coté nord, le fût à eau conducteur de chaleur s'incline vers le bas du nord au sud, et les surfaces d'absorption de chaleur composées des tubes à vide sont placées sur les surfaces est et ouest. The requirements for the installation of the present invention are: due to the fact that the present invention is made to solve the problem due to the fact that the water heater could not be used in winter because of low solar energy and of a lower water temperature, therefore the surface on which the cavity of the parabolic collector bars 4 must be placed perpendicular to the sunlight in winter, in the installation, the apex angle between the conductive water drum of heat 2 and soil is determined by the fact that the heat conducting water drum 2 is perpendicular to the sunlight in winter, moreover so that the solar water heaters can be used in different latitudes, the angles at top between their heat-conducting water wells and the soil will have to be 2873191 6 different, in this way it must be adjusted according to the different latitudes, the further it is towards the e north, the greater the angle at the summit should be, ie the more symmetrically installed two-sided solar energy heat absorption surface should be steep. The installation position of the complete water heater is like this: the north-side water tank, the heat-conducting water drum tilts down from north to south, and the heat-absorbing surfaces composed of Vacuum tubes are placed on the east and west surfaces.
En raison du fait que la ligne nord-sud de la cavité parabolique d'une barre io collectrice de la présente invention de chauffe-eau est toujours perpendiculaire à la lumière du soleil en hiver, et que la lumière du soleil est toujours focalisée sur les tubes à vide collecteurs de chaleur du lever au coucher du soleil, alors cette sorte de structure assurerait une énergie solaire toujours focalisée sur les tubes à vide collecteurs de chaleur, puisque la distance des tubes à vide collecteurs de chaleur est deux fois plus grande que celle du type à énergie solaire ordinaire (15 à 35 cm en général), alors la zone d'éclairage est évidemment agrandie, l'énergie lumineuse pourrait être efficacement absorbée, et l'énergie solaire en hiver pourrait atteindre une température d'eau élevée. Lorsque le temps se réchauffe, le soleil se déplace graduellement vers le nord en même temps que l'hiver froid bascule lentement vers le printemps, la ligne nord sud entre la lumière du soleil et la cavité parabolique d'une barre collectrice n'est plus perpendiculaire, la zone efficace de focalisation sur les tubes à vide collecteurs de chaleur par les barres collectrices est graduellement diminuée, et l'efficacité de focalisation est par conséquent réduite, une eau chaude, est cependant obtenue du fait que la température de l'air est plus élevée et que le temps d'éclairage par le soleil est allongé. Lorsque le soleil va plus loin vers le nord en été et que la lumière du soleil est presque perpendiculaire au sol, mais que la surface sur laquelle la cavité collectrice parabolique est placée, est fixée et fait un angle au sommet avec le sol, alors la lumière du soleil n'est plus perpendiculaire à la surface sur laquelle la cavité collectrice parabolique est positionnée, mais dévie d'un angle important, la lumière du soleil focalisée par les barres collectrices est déviée des tubes à vide collecteurs de chaleur et l'énergie solaire est presque entièrement absorbée par les tubes à vide collecteurs de chaleur, de la même manière que pour les chauffes eau solaires de type direct ordinaire. Avec cette structure, on peut 2873191 7 empêcher efficacement l'eau de bouillir en été, les incrustations de tartre formées sur la paroi intérieure des tubes à vide collecteurs de chaleur peuvent être évitées, et l'influence négative sur l'efficacité d'absorption en hiver est ainsi éliminée. Due to the fact that the north-south line of the parabolic trough of a collector bar of the present water heater invention is always perpendicular to the sunlight in winter, and that the sunlight is still focused on the heat collector vacuum tubes from sunrise to sunset, so this kind of structure would ensure solar energy always focused on the heat collector vacuum tubes, since the distance of the heat collector vacuum tubes is twice as large as that of the ordinary solar energy type (15 to 35 cm in general), then the lighting zone is obviously enlarged, the light energy could be efficiently absorbed, and the solar energy in winter could reach a high water temperature. As the weather warms, the sun moves gradually northward as the cold winter slowly shifts toward the spring, the north-south line between sunlight and the parabolic cavity of a collector bar is no longer perpendicular, the effective focusing area on the heat collecting vacuum tubes by the busbars is gradually decreased, and the focusing efficiency is therefore reduced, hot water, however, is obtained because the air temperature is higher and the lighting time by the sun is lengthened. When the sun goes further north in the summer and the sunlight is almost perpendicular to the ground, but the surface on which the parabolic collecting cavity is placed, is fixed and at an angle to the top with the ground, then the sunlight is no longer perpendicular to the surface on which the parabolic collector cavity is positioned, but deviates from an important angle, the sunlight focused by the collector bars is deflected from the heat collector vacuum tubes and the energy Solar energy is almost entirely absorbed by the heat-collecting vacuum tubes, in the same way as for ordinary direct-type solar water heaters. With this structure, water can be effectively prevented from boiling in the summer, scale scale deposits formed on the inner wall of the heat-collecting vacuum tubes can be avoided, and the negative influence on the absorption efficiency can be avoided. in winter is thus eliminated.
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