專利名稱:散射吸收式太陽能熱水器的制作方法
本實用新型屬于太陽能集熱器的改進。
已有的太陽能熱水器對日光的吸收裝置，大部分是非散射式吸收，利用涂有黑色吸收日光的鐵板或茶色玻璃管，對太陽光一次性吸收。其結(jié)構(gòu)原理，基于以下兩種基本形式的不同變化，一種是雙層玻璃套管帶有“V”形反射鏡型；另一種是黑色鐵板型。前者利用雙層玻璃套管中內(nèi)層玻璃為淡茶色，直接吸收太陽光，同時吸收射入“V”形反射鏡面的反射陽光，一并轉(zhuǎn)化為熱能加熱套管內(nèi)的水。這類結(jié)構(gòu)，管狀玻璃造價高，雖增加了一個“V”形反射鏡，僅并沒有增加日光的照射有效空間平面，照射面積仍為“V”形反射鏡面上端鏡距寬。大于管子直徑的陽光經(jīng)過反射，透過玻璃管一次后，又被反射出去，其次直接照到管子上的陽光，只有沿管子的中心線是相對管子表面的“垂直照射”，除此之外都是非垂直照射，使吸收日光的效率大大降低。另一種平面黑色鐵板結(jié)構(gòu)吸收日光層〔註2〕，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，優(yōu)于管狀結(jié)構(gòu)，它對日光一次性吸收，吸收不掉的光被反射掉，因此吸收效率仍不理想。近年來改進的玻璃管型太陽能熱水器〔註1〕，如圖1在玻璃管下部和兩管側(cè)部填充保溫材料(1)，而在兩個相鄰玻璃管(2)之間的保溫材料中嵌一夾角為78°的兩面日光反射鏡(4)及保溫玻璃蓋(3)。這種熱水器吸熱效率優(yōu)于上述兩種，熱水器自重11.5公斤，在環(huán)境氣溫為23～32℃時，日產(chǎn)熱水量117公斤／平方米，水溫為55.4℃。但由于是雙管式非散射吸收日光層，仍有一部分吸收不完全的日光，直接被反射掉，沒有充分利用太陽能。
本實用新型的目的是通過改進結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用新的吸收日光方式，以得到充分利用太陽能，提高熱效率，同時具有造價低，便于普及推廣的太陽能熱水器。
本實用新型基于日光首先照在疏松的散射式吸收層，由于吸收層疏松多孔或雜亂無規(guī)的表面，使日光很難被反射掉而被吸收，一部分未被吸收盡的日光透過散射吸收層，進入由散射吸收層復蓋的黑暗水體，相當于一個暗室的黑盒子，被這種黑盒子再次吸收一次，黑盒子底部相當于一個鐵板型太陽能熱水器的平面吸收層，當光被黑色水槽吸收不完全時，反射回去的光，不僅再次被復蓋的散射吸收層吸收，而且在吸收層中再次散射，致使光線很難跑出黑暗水體，從而大大提高了對日光的吸收效率，以達到提高太陽能熱水器的熱效率。本發(fā)明的散射式太陽能熱水器如圖2，由(5)外殼對保溫材料起保護作用，可用三合板或0.5～1毫米的鐵皮或防水紙箱加工而成；(6)保溫材料用聚氯乙烯硬泡沫塑料或木屑；(16)日光吸收層采用黑色海綿狀無毒聚氨酯軟泡沫塑料或黑色無毒的合成纖維的氈、絨、炭毯或多孔疏松的木炭，也可以采用黑色搪瓷細鐵紗網(wǎng)的多層結(jié)合體；(11)水槽由厚度為0.5毫米的鐵皮燒以黑色搪瓷做成；(13)U形橡膠密封方圈；(12)U形密封鐵邊；(15)鋼化玻璃；(14)保溫用普通玻璃；(9)出水口；(10)密封螺母；(8)密封；(7)密封套管；(17)注水口所組成。
本實用新型的散射吸收式太陽能熱水器還可以連接一個太陽能伺服機構(gòu)，使太陽能熱水器在日照時間內(nèi)，在該伺服機構(gòu)作用下，在一定范圍內(nèi)可跟蹤太陽，可進一步提高太陽能熱水器的熱效率。該伺服機構(gòu)如圖3由(18)為一個可密封的圓筒；(24)為馬口鐵外殼；(23)為保溫材料；(26)為彈簧滑筒；在筒(18)頂部涂黑色，受日照后，筒內(nèi)注入的氨液(19)在常溫下為液體；溫度升高后筒內(nèi)的氨液汽化使在波紋管套管(27)下的橡皮波紋管(20)膨脹，從而壓縮彈簧座(21)下的壓縮彈簧(22)迫使下面的傳動連桿(25)向外移動，移動的距離在0～80毫米范圍內(nèi)，根據(jù)需要調(diào)整的角度大小，可以選擇適當?shù)倪B接部位，并按當日的天氣予報，可以調(diào)整伺服機構(gòu)的波紋管傳動連桿的長度，以便有效地跟蹤太陽，保持日光與太陽能熱水器吸收日光層的垂直照射。玻璃蓋(29)本實用新型的散射式太陽能熱水器由于改進了對日光的吸收方式，選用了散射吸收式的材料作為吸收層，使得熱水器的熱效率有顯著的提高，而且由于結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，便于維修，可更換吸收層，造價低等優(yōu)點，利用在一般樓房陽臺安裝使用，日產(chǎn)熱水量20公斤／0.15平方米，水溫50～75℃。比已有的非散射吸收式太陽能熱水器熱效率高非散射式吸收 散射式吸收(2)黑色鐵板式 改進玻璃管式 聚氨酯軟泡沫塑料吸收日光層環(huán)境氣溫 25～35 23～32 15～35(℃)＊日產(chǎn)熱水量50～60 117 120(公斤／平方米)水 溫50～55 55.4 58～75(℃)＊日產(chǎn)熱水量按每日從900～1600照射7小時計實例1按圖(2)結(jié)構(gòu)加工下列部件外殼580×380×130用三合板作成；水槽用厚度0.5的鐵皮加工成尺寸為500×300×70的水槽并燒以黑色搪瓷；水槽玻璃蓋520×320×3的鋼化玻璃；保溫材料用聚氯乙烯硬泡沫塑料；外層保溫玻璃用2毫米厚的普通玻璃；散射吸收式材料采用10毫米厚的無毒黑色海綿狀聚氨酯軟泡沫塑料，用鐵絲做一框架，將吸收層支撐起來，使它靠近水槽玻璃距離5～10毫米處。按圖2結(jié)構(gòu)裝置進行裝配，水槽玻璃與水槽之間用U形橡膠方型密封圈密封。玻璃與水槽之間用U形鐵邊夾緊。外層保溫玻璃嵌入硬泡沫塑料內(nèi)，邊縫用瀝青密封好，熱水器自重6.5公斤。將本太陽能熱水器安裝在一般住宅樓房陽臺，用支架安裝在日照處如圖4。
水量10公斤／0.15平方米環(huán)境氣溫℃ 日照時間 水溫℃13－26 900～1200 5815－28 900～1200 6335 840～1230 75實例2用500×300×0.5共6層疊成的黑色搪瓷細鐵紗網(wǎng)多層結(jié)合體代替實例1的海綿狀聚氨酯吸收日光層，其他條件與實例1相同，只是太陽能熱水器最高水溫比實例1情況低一度，但低溫時溫度上升快1／10左右。
實例3在實例1的熱水器上連接1個太陽能伺服機構(gòu)如圖3；將伺服機構(gòu)的馬口鐵外殼(24)與需要轉(zhuǎn)動的太陽能熱水器連接如圖4太陽能熱水器(30)；太陽能熱水器的支架軸(34)；太陽能熱水器支架軸頂端滾珠(33)；太陽能空芯方形鐵支架主體(37)；伺服機構(gòu)支撐桿(39)；伺服機構(gòu)(35)；伺服機構(gòu)固定箍(31)；伺服機構(gòu)與太陽能熱水器連接螺釘(32)；樓房陽臺水泥體(40)；太陽能熱水器支架與陽臺固定彎螺桿(38)；太陽能熱水器支架與陽臺固定三角鐵(41)。
圖1是近年來改進的玻璃管型太陽能熱水器。
圖2是本實用新型的散射式太陽能熱水器。
圖3是本實用新型的散射式太陽能熱水器相連接的太陽能伺服機構(gòu)。
圖4為本實用新型的太陽能熱水器與伺服機構(gòu)的連接方式的正視圖和俯視圖將伺服機構(gòu)(圖3)的馬口鐵外殼(24)用伺服機構(gòu)固定箍(31)和連接螺釘(32)與太陽能熱水器(30)相連接，太陽能熱水器通過其支架軸(34)的兩端滾珠(33)連接在空芯方形鐵支架主體(37)的兩端，通過三角鐵(41)固定在水泥體(40)上，伺服機構(gòu)可移動的傳桿(25)的一端固定在鐵支架主體上的伺服機構(gòu)支撐桿(39)上，以保持伺服機構(gòu)與固定支架通過伺服機構(gòu)移動傳桿做相對運動。
〔註1〕《雙筒式太陽能熱水器》1981年8月北京太陽能研究所產(chǎn)品介紹。
〔註2〕《太陽能及其應用1975年，科學出版社出版，冷長庚著。
權(quán)利要求
1.一種由水槽，黑色吸收日光層，水槽玻璃構(gòu)成的太陽能熱水器，其特征在于采用疏松，多孔結(jié)構(gòu)的散射性吸收日光層置于水槽玻璃下5～10毫米處，使與下部黑色水槽形成黑暗水體。
2.如權(quán)利要求
1所述的太陽能熱水器，其特征在于所述疏松，多孔結(jié)構(gòu)的散熱性吸收日光層是海綿狀無毒的聚氨酯軟泡沫塑料、無毒的合成纖維織成的氈、絨、炭毯、多孔的木炭，搪瓷細鐵紗網(wǎng)的多層結(jié)合體。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的太陽能熱水器，其特征在于裝有可跟蹤太陽的伺服機構(gòu)，該伺服機構(gòu)由一個頂部涂黑色的密封圓筒(18)，馬口鐵外殼(24)，保溫材料(23)，彈簧滑筒(26)，注入液氨(19)，波紋管套管(27)，橡皮波紋管(20)，壓縮彈簧(22)及可向外移動的傳動連桿(25)，玻璃蓋(29)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求
3所述的太陽能熱水器，其特征在于所述的裝有伺服機構(gòu)是將伺服機構(gòu)的馬口鐵外殼(24)與太陽能熱水器(30)相連接，太陽能熱水器通過其支架軸(34)的兩項端滾珠(33)連接在空芯方形鐵支架主體(37)兩端并固定在水泥體(40)上，伺服機構(gòu)可移動的傳桿一端固定在鐵支架主體上的伺服機構(gòu)支撐桿(39)上，以保持伺服機構(gòu)與固定支架通過伺服機構(gòu)移動傳桿做相對運動。
專利摘要
一種散射吸收式太陽能熱水器，用黑色多孔材料吸收日光層(16)，并與黑色水槽(11)形成黑暗水體，經(jīng)反復散射和吸收，獲得極高熱效率。夏季可日產(chǎn)50～75℃、20公斤水/0.15平方米，連接一個太陽能伺服機，使熱水器跟蹤太陽，提高了日照效率。
文檔編號F24J2/00GK86205437SQ86205437
公開日1987年11月7日 申請日期1986年7月31日
發(fā)明者崔耀華, 王庚禮 申請人:崔耀華導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan