專利名稱：集成式太陽熱水器系統(tǒng)的制作方法
關(guān)于太陽集熱裝置，特別是家用太陽熱水器系統(tǒng)的發(fā)明。
應(yīng)用廣泛的太陽熱水器，具體產(chǎn)品大多是吸收體或集熱元件的形式及其布置整體一致，制造方便，但未能充分利用直射光的品位和漫射光的富集(利用聚光可提高輸出溫度使產(chǎn)品性能改進(jìn);利用空氣預(yù)熱可使熱能成本大幅下降)。事實(shí)上，各種太陽能集熱裝置仍有待開發(fā)。
本發(fā)明的目的是要提供一種熱損更小、輸出溫度和熱效率更高并可在寒冬滿足需用的太陽能集熱裝置、特別是家用太陽熱水器系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用其高低溫部分分別置于較中間和較邊緣位置的吸收體或采用與水路或氣路各部分不同溫度條件相適應(yīng)的質(zhì)量或特性不一致的隔熱或集熱元件來制造集熱器、并與蓄熱或熱交換部件及串于水路或氣路中的手動或自動控制閥、特別是控制精度誤差較大的模糊控制閥組成熱水器系統(tǒng)及各種太陽能集熱裝置，需要時可配置體外反光板、空氣預(yù)熱器、陽光跟蹤或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、防溢防凍器件、高位水箱、定向送水取水管、工作模式切換機(jī)構(gòu)及輔助加熱器。
本發(fā)明采用將低溫集熱部分包圍高溫部分以及將高中低溫元件適當(dāng)組合以減少集熱器通過透光隔熱層和周邊的光熱損失;使用體外反光板和空氣預(yù)熱器可增加對集熱器的供熱;體外反光板還能有效提高熱效率、輸出溫度和對冬季、早晚及微弱陽光的利用率;采用模糊控制和定向送水取水可實(shí)現(xiàn)最佳集熱供熱;帶輔助電加熱的全天候系統(tǒng)方便可靠，和單用煤、電比每m2系統(tǒng)每年節(jié)煤1噸并省工200小時或節(jié)電900瓩·時。
附

圖1給出本發(fā)明的一個實(shí)施例。這是一臺帶反光板的集成式直流平板熱水器的右視和正視，也作安裝和結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，殼體1框住透明隔熱體2，內(nèi)裝按箭頭和虛線3示的水路從外盤向內(nèi)的管板吸收體4和絕熱材料。吸收體4溫度最高部分為水平布置處于集熱器中部靠近一維微聚光體外反光板5一側(cè)帶向上翻邊6和選擇性吸收膜的長條體7;翻邊6可捕獲更多的反射光;設(shè)定溫度50±20℃的模糊控制閥可用雙金屬片的一個自由端輕壓膠管制造并裝于長條體7后面;被重點(diǎn)隔熱(包括加一層透光隔熱層)的長條體7及其前段吸收體(斜線示)長時間為反射光映照，一旦受熱使后面的閥門打開，熱水就被壓入保溫水箱。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)以后，進(jìn)水沿水路為吸收體逐步加熱并輸出;反光板5的傾角可用陽光跟蹤或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8調(diào)整。反光板5也可置于上方或不用;也可在吸收體最高溫度處貼置菲透鏡來聚光;進(jìn)水外串一段管板吸收體空氣預(yù)熱器在氣溫較高的場合能有效提高集熱效率;圖示熱水器可與保溫水箱組成集熱器系統(tǒng)。用自來水或高位水箱作水源，將熱水器置于陽臺外并高置保溫水箱可制造全自動家用太陽能淋浴系統(tǒng);在水箱內(nèi)安裝由一個可關(guān)閉進(jìn)水的常開閥和一個可接通保溫水箱底部與集熱器進(jìn)口的常閉閥組成的浮子式微動閥門組工作模式切換機(jī)構(gòu)可在水箱將滿時自動(也可另用手動切換)將直流模式切換成循環(huán)模式，反之亦然;用盤式盒體吸收體代替管板吸收體并用自動或手動放水可制造集成式悶曬或半悶曬熱水器;寒冬日落后可將熱水器斷水再用通過閥門與熱水器水管連通的如氣壓式保溫瓶用的壓氣裝置9排水防凍。
全天候熱水器系統(tǒng)的輔助電加熱器采用溫控或采用一個帶定時器的千瓦級主加熱器和一個百瓦級副加熱器來保溫或預(yù)熱、特別是直流系統(tǒng)用水箱水位控制來延時開啟副加熱器可進(jìn)一步節(jié)電并方便使用。
如圖1的直流系統(tǒng)樣機(jī)，采光1m2加0.5m2反光板總重23kg。在上海一月的雪地里，中午2個小時水溫達(dá)70℃，6小時共獲得45℃熱水45kg。
附圖2給出本發(fā)明的另一個實(shí)施例。這是一臺采用多種元件的集成式中溫集熱器的右半剖和正視。圖中，殼體1框住透明隔熱層2，盤式管板吸收體3(這3個部分可不用)按箭頭和虛線4示的流體通道串接帶聚焦反光板5、分別為受光面不隔熱及用玻管和真空隔熱的管狀集熱元件6、7和8組成集成式加熱體。這類裝置最高可輸出100℃以上的熱能。
附圖3表明光功率如曲線1時，具特性2的模糊控制系統(tǒng)可得到比具有特性3和4兩系統(tǒng)所得之和更多的熱能并且經(jīng)一段時間后第一個系統(tǒng)的熱水溫度最高。(光功率對閥門打開的時間積分即為系統(tǒng)集熱量)。
附圖4描述了本發(fā)明的一個改進(jìn)。這是一個保溫水箱的結(jié)構(gòu)圖。圖中帶垂直浮條1的浮閥2隨貯水增加使進(jìn)水減速增溫;一端上浮帶能將冷水旁路(將冷水引出管道)的(雙金屬片)冷水旁路閥3和4的定向送水管5能將低中高溫進(jìn)水分送至水箱6的低中高處;由進(jìn)、出水管7和8及一端上浮的吸水管9組成有噴射抽吸作用的定向取水管10，當(dāng)貯水上熱下冷時，如出水流速慢則冷水經(jīng)進(jìn)水管7流出;流速快時則進(jìn)水管7外側(cè)的閥11因壓差及在吸水管9出口為流出的熱水加熱的敏感元件(雙金屬片)12收縮的雙重作用而關(guān)閉使熱水流出。(定向送水取水管應(yīng)絕熱)
權(quán)利要求
1.太陽集熱裝置、特別是熱水器系統(tǒng)，由集熱器和蓄熱及熱交換部件等組成，視需要可含有體外反光板、空氣預(yù)熱器、陽光跟蹤或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、防溢防凍器件、定向送水取水管、高位水箱、工作模式切換機(jī)構(gòu)及輔助加熱器、其特征在于含有其高、低溫部分分別置于較中間和較邊緣位置的吸收體、特別是取吸收體最高溫度部分重點(diǎn)隔熱并水平布置于集熱器中部的一側(cè)、能長時間為體外一維聚光反光板反光映照的長條體或含有與水路氣路各部分不同溫度條件相適應(yīng)的、質(zhì)量和特性不一致的隔熱或集熱元件并且其水路氣路中串有手動及自動控制閥、特別是精度誤差大的模糊控制閥。
2.如權(quán)利要求1所述的集熱裝置，其特征在于含有與管板吸收體出口相串接的聚焦式管狀及真空集熱元件或置于管板吸收體上方的菲透鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的集熱裝置，其特征在于含有其高溫部分為帶有向上翻邊和/或選擇性吸收膜的管板吸收體。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的集熱裝置，其特征在于含有安置于集熱器下方或上方的一側(cè)的微聚光體外反光板。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的集熱裝置，其特征在于在保溫水箱內(nèi)含有由一個可關(guān)閉進(jìn)水的常開閥和一個可接通保溫水箱底部與集熱器進(jìn)口的常閉閥組成的浮子式微動閥門組構(gòu)成的工作模式切換機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的集熱裝置，其特征在于含有一個帶垂直浮條的流速的控制浮閥。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的集熱裝置，其特征在于保溫水箱內(nèi)含有一根一端上浮并帶冷水旁路控制閥、特別是帶一個以上雙金屬片冷水旁路控制閥的定向送水管。
8.如權(quán)利要求1或2或3所述的集熱裝置，其特征在于保溫水箱內(nèi)含有一根由進(jìn)水管、出水管和一根一端上浮的吸水管組成的具有噴射抽吸作用的定向取水管，在進(jìn)水管外側(cè)含有一個受取水流速及定向取水管內(nèi)溫度控制的閥門、特別是由置于吸水管口的雙金屬片受熱收縮而關(guān)閉的閥門。
9.如權(quán)利要求1或2或3所述的集熱裝置，其特征在于保溫水箱內(nèi)含有溫控電加熱裝置或含有由一個帶定時器的千瓦級主加熱器和一個百瓦級帶回加熱器、特別是由保溫水箱內(nèi)水位控制的副加熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供采用將管板吸收體的高溫部分置于中間位置并輔以反光板和采用與水路氣路各部分不同溫度條件相適應(yīng)的質(zhì)量或特性不一致的隔熱或集熱元件制造的太陽熱水器和各種太陽能集熱裝置。它們具有熱損小、輸出溫度、熱效率和對冬季、早晚、低強(qiáng)度及多云天氣陽光的利用率高等優(yōu)點(diǎn)；還提供采用模糊控制閥和定向送水取水管的最佳集熱和供熱的熱水器系統(tǒng)的設(shè)計。樣機(jī)帶反光板的平板熱水器在上海雪地中午出水溫度70℃。
文檔編號F24J2/04GK1074997SQ92108319
公開日1993年8月4日 申請日期1992年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月28日
發(fā)明者施國梁 申請人:施國梁