CN102444976A

CN102444976A - 光伏热水器

Info

Publication number: CN102444976A
Application number: CN2010105050193A
Authority: CN
Inventors: 许明德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-02
Filing date: 2010-10-02
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明公开一种日常使用的光伏热水器，其特征是它的集能器是太阳能电池，太阳能电池用导线与太阳能电池最大功率点自动***、储水桶中的直流电热管连结，因此安装可十分随意、方便，储水桶可装在卫生间；在出水管之前串联一个出水大管，其中央有一个交流市电动态加热管。本发明可实现在有较强阳光的日子，仅用太阳能就能使出水温度达到需求温度；在太阳光不强的日子，出水温度稍低于需求温度时，热水笼头一开，交流市电动态电加热管自动加热，也能使出水温度立即达到需求温度；在连续多日无太阳的冬天，可手动或自动设定预加热交流电热管预热储水桶中的水。由于加装了防电墙，在常规的防触电措施失效时，仍能保证使用者的安全。

Description

光伏热水器

技术领域

本发明涉及一种日常使用的太阳能光伏热水器，属于太阳能热水器领域。

背景技术

现有技术的太阳能热水器，其基本模式都是用太阳的光能加热传热工质，再由传热工质把热能传递给储水桶中的水，使储水桶中的水升温；为防止集热器中热能的散失，集热器很难做到轻巧而显得十分笨重。根据传热工质的热能传递给储水桶中的水的方式分类，现有技术的太阳能热水器分成直插式和分体式二大类。直插式太阳能热水器只能安装在屋顶，多层住房、高层住房只有靠近屋顶的住户才能使用。分体式太阳能热水器按其安装方式又可分二大类：一类是每户一套(每户一个集热器，一个储水桶)，集热器装在能接受太阳光的墙面，储水桶装在阳台内，其主要缺点是安装困难及储水桶离卫生间较远；另一类是太阳能热水器***，多个集热器群安装在屋顶，用管道与一个或多个大储水桶连接，并配备传热工质循环泵和辅助加热设备(锅炉等)，再与各用户用管道连结，用户用热水表计量，其主要缺点是造价较高、安装难度大、运行费用较高。

本发明提供一种解决上述二类热水器缺点的一种光伏热水器。

发明内容

本发明目的在于提供一种用太阳能电池产生的电能加热储水桶中的水，且在吸收太阳能不足时既能用交流市电预加热，又能用交流市电动态电加热，电能利用率高，使用方便，用电安全性能高的光伏热水器。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：储水桶外桶1与内桶3之间充填绝缘的保温层2；自来水进水管11的上端口封闭，靠近进水管11上端的侧壁开有多个侧向出水孔；进水管11的下方顺次串联进水管防电墙12、流量开关13、单向阀兼泄压阀14；出水管8的上方顺次串联出水管防电墙7、出水大管6；出水大管6安装在内桶3的内部；交流市电动态电加热管5安装在出水大管6的中央，其电源接头镶嵌在保温层2中；预加热交流电热管4、温度传感器9、直流电热管10安装在内桶3内的左侧；直流电热管10用导线与太阳能电池最大功率点自动***15连结；太阳能电池最大功率点自动***15用导线与光伏模块阵列16连结。本发明各部件的连结使用常规方式，各种管道与储水桶外桶1连结处都用绝缘材料隔开。

本发明与目前市场上的太阳能热水器相比较，具有如下显而易见的优点：

1、本发明光伏热水器的集能器用太阳能电池，太阳能电池的优点是安装方便，一切能采集到阳光的地方都可安装，更容易与各类建筑物一体化，甚至可做成太阳能玻璃幕墙，美观并实用。

2、本发明光伏热水器的太阳能电池与储水桶中的直流电热管10用导线连接，连接十分方便，储水桶的安装位置可以十分随意，一般可安装在卫生间。

3、储水桶安装在卫生间，热水出口离使用者几乎零距离，不存在热水管道中有冷水的问题。

4、室外无连接管道，不存在冬天防冻问题。

5、本发明光伏热水器中还附有交流市电补充加热功能。交流市电补充加热有二种方式：当温度传感器9测得储水桶中的水温稍低于用户需要水温时，热水笼头一打开，交流市电动态电加热管5就能自动加热；当温度传感器9测得储水桶中的水温低于用户需要水温较多时，可手动或自动启用预加热交流电热管4对储水桶中的水预热。

本发明与目前市场上的预热式电热水器相比较，具有如下显而易见的优点：

1、本发明光伏热水器在阳光充足的日子，傍晚时水温足够高，淋浴不再需要用交流市电加热。

2、在阳光不很充足的日子，傍晚时水温不够高，储水桶内的水温高于自来水的水温，与用户需要的温度差距不大时，热水笼头打开后，交流市电动态电加热管5立即自动通电加热，用户立即能用到水温足够高的热水，不需预热，十分方便。

3、交流市电动态电加热管5只对流出的水加热，避免了预热式电热水器对整桶水加热，用不完的热水热能散失浪费。

4、目前市场上的产品一般采用三个常规的安全措施(提高电器的绝缘性能、外壳接地、加装漏电保护器)，本发明加装了进水管防电墙12和出水管防电墙7，在常规的防触电措施失效时，仍能保证使用者的安全。

本发明与即时式电热水器相比较，具有如下显而易见的优点：

1、本发明太阳能光伏热水器在阳光充足的日子，傍晚时水温足够高，淋浴不再需要用交流市电加热。

2、在阳光不很充足的日子，傍晚时水温不够高，储水桶内的水温高于自来水的水温，与用户需要的温度差距不大，由此交流市电动态电加热管5的设计功率可以较小，工作电流由此而较小，可降低电源导线的线径要求。

3、当储水桶内的水温与用户需要的温度差距较大时，本发明可启动预热，使储水桶内水温与用户需要的温度差距缩小。由此交流市电动态电加热管5的设计功率可以较小，工作电流由此而较小，可降低电源导线的线径要求。

4、本发明加装了进水管防电墙12和出水管防电墙7，如前所述，提高了用电安全性。

本发明与现有使用太阳能电池的方法相比较，具有如下显而易见的优点：

1、现有使用太阳能电池的方法之一，是用蓄电池把太阳能电池在阳光充足时发出的但没用去的电能，转变成化学能储藏在蓄电池中，再在需要用电时，把化学能转变成电能。要用蓄电池储藏大量电能，蓄电池的费用十分大。本发明中用储水桶内的水储藏能量，省去了蓄电池和相关控制电路的费用。

2、现有使用太阳能电池的方法之二，是将太阳能电池发出的电能，用逆变器转变成交流电后向交流电网输送。这样做一是逆变设备和控制器需要化一大笔钱，更要紧的是，太阳能电池发出的电能与阳光强弱相关，阳光强弱变化无常，向交流电网输送的电能功率波动极大，这是个大问题。本发明中用储水桶内的水储藏能量，光伏电流的波动不影响储能效果，方法简单科学，成本低廉。

附图说明

附图为光伏热水器示意图，各种管道与储水桶外桶1、内桶3的连结方法在图中没有画出来。控制电路和相关导线在图中没有画出来。

具体实施方式

由于太阳光的强度是随时变化的，所以光伏模块阵列16的输出电压和输出阻抗是随时变化的，直流电热管10的电阻值在一定温度时是一个定值，只有当光伏模块阵列16的输出阻抗与直流电热管10的电阻值匹配(数值相等)时，光伏模块阵列16的输出功率才能最大。由此本发明在光伏模块阵列16与直流电热管10之间串联一个太阳能电池最大功率点自动***15。

本发明中用户用水时水流是这样流动的：当用户打开热水笼头后，水在自来水压力下，顺次进入单向阀兼泄压阀14、流量开关13、进水管防电墙12、进水管11、内桶3、出水大管6、出水管防电墙7、出水管8、热水笼头。

单向阀可保证自来水断水时，仍能保证内桶3中有充足的水。

水从进水管11进入时，通过侧向出水孔流入内桶3，由于水是水平方向流入内桶3的，保证了桶下部的冷水向上把热水压出，因冷水的密度大于热水，冷水与热水不会混合。

当用户打开热水笼头后，水流会促使流量开关13动作，交流市电动态电加热管5对水流加热(当储水桶内温度高于设定值时，交流市电电源电路被自动切断，交流市电动态电加热管5不工作)，由于交流市电动态电加热管5只对出水大管6中的水流加热，所以出水大管6中的水升温较快，用户能及时得到热水；也由此，交流市电动态电加热管5产生的热水几乎100％地被利用。

由于交流市电动态电加热管5的功率不宜做得太大(交流市电动态电加热管5的功率越大，交流市电电源电路的线径就需越大)，所以经交流市电动态电加热管5加热的水升温的范围有限，当储水桶中的水温太低时，在用水前要用预加热交流电热管4预热桶中的水，预热后水的最高温度可由电气控制***控制。预加热交流电热管4的工作状态可手动设定，也可自动设定。设定内容可包括加热开始时间，加热总时间，加热达到的最高温度等。

本发明的产品保证用电安全的措施除了常规的安全措施(提高电器的绝缘性能、外壳接地、加装漏电保护器)外，还加装了进水管防电墙12和出水管防电墙7，当常规的安全措施失效时，仍能保证安全。

在有光线的时候，光伏模块阵列16就能产生电流流过直流电热管10，使储水桶中的水升温。当储水桶中的水升温接近100℃(例如达到95℃左右)时，温度传感器9获得的高温信号传递给控制电路，控制电路驱使太阳能电池最大功率点自动***15内的相关电路断开，阻止光伏模块阵列16继续对储水桶中的水加热，防止储水桶中的水因过热而产生高压强，保证储水桶的安全。当控制电路产生故障而使储水桶中的水压强升高过大时，单向阀兼泄压阀14中的泄压阀会自动动作，一小部分水会泄出储水桶，自动降低储水桶中的水压强。

以上所述，对于熟悉本领域的技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种光伏热水器，其特征是它的储水桶外桶(1)与内桶(3)之间充填绝缘的保温层(2)；自来水进水管(11)的上端口封闭，靠近进水管(11)上端的侧壁开有多个侧向出水孔；进水管(11)的下方顺次串联进水管防电墙(12)、流量开关(13)、单向阀兼泄压阀(14)；出水管(8)的上方顺次串联出水管防电墙(7)、出水大管(6)；出水大管(6)安装在内桶(3)的内部；交流市电动态电加热管(5)安装在出水大管(6)的中央，其电源接头镶嵌在保温层(2)中；预加热交流电热管(4)、温度传感器(9)、直流电热管(10)安装在内桶(3)内的左侧；直流电热管(10)用导线与太阳能电池最大功率点自动***(15)连结；太阳能电池最大功率点自动***(15)用导线与光伏模块阵列(16)连结。