CN202002334U - 一种聚光太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种聚光太阳能热水器属于建筑采光技术领域，特别涉及太阳光线聚光装置的结构及阳光传导装置的设计。本实用新型包括聚光器、水箱、集热管和固定支架，聚光器、水箱和集热管通过固定支架连接为一个整体；聚光器为带有充水阀门和排水阀门的充水透镜，该集热管位于充水透镜与充水透镜的聚焦点之间，该集热管为一端封闭一端开口的圆管，其开放端与水箱连通，封闭端固定在固定支架上。本装置以较低成本实现太阳光聚集，降低热水器成本，提高冬天及光线较弱天气的热水供应效果和加热速度。

Description

一种聚光太阳能热水器
技术领域
本实用新型属于建筑采光技术领域，特别涉及太阳光线聚光装置的结构及阳光传导装置的设计。
背景技术
太阳能热水器的好处显而易见，节能、环保、安全，是目前较为实用和普及的太阳能应用装置，在城市和农村应用广泛。
就其结构来说，目前的太阳能热水器主要有以下几类：
1、从集热部分来分
真空玻璃管太阳能热水器：是目前吸热效率最高的集热部分，它的优点在于，不需要在集热部分在增加保温层，而且现在的真空玻璃管无论在抗高温，抗打击和保温上，性能都是一流的，也被绝大部分太阳能热水器生产厂家所采用。其缺点在于体积比较庞大，管中容易集结水垢。
金属平板太阳能热水器：是在传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性，将吸收的热量传于水箱中。其有点是外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不容易损坏。缺点在于：保温要花很大的代价，成本高，间接的就是增加消费者负担；
2、从结构来分类
普通式太阳能热水器：就是将真空玻璃管直接***水箱中，利用加热水的循环，使得水箱中的水温升高，这是目前厂家都采用的。也是一只流行到现在的最常规的热水器。一般此类热水器只有顶层能用，并且屋顶的面积有限。
分体式热水器：分体式热水器是为了解决不是顶层用户也能使用太阳能热水器而诞生的。分体式的循环有2种，一种是靠水的自然循环，这种热水器热交换效率很低，远远不能满足用水要求；另一种是靠泵循环热交换，这也是为了解决自然循环效率低的问题，使用泵循环，可以明显改善水的热交换。
3、从水箱受压来分
承压式太阳能热水器：目前，无论是哪一种分体式热水器，都有一个致命的缺点，必须使用承压式水箱，这是所有分体式热水器的基本思路，这就直接考验你的集热部分的密封性能；还有制造承压水箱成本极高，也存在安全性问题，一般要求耐压7个大气；而且循环效果不是很理想。
非承压式太阳能热水器：目前装在屋顶的普通太阳能热水器都是属于非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶和家里的高度落差，使用水时产生压力。其安全性，成本，使用寿命都比比承压式要显著得多。
上述太阳能热水器***都面临共同的问题和不足：
1.冬天或阳光较弱时，热水温度不够。使得购买太阳能热水器的用户必须同时购买电热水器或燃气热水器。
2.集热管面积较大，使得太阳能热水器生产、运输、安装过程容易损坏，整体成本较高。
3.不可以根据太阳的朝向进行移动，从而降低了采光率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有太阳能热水器的缺点，提出一种聚光太阳能热水器。本实用新型可以减小集热管面积，大幅度降低热水器成本，另一方面提高冬天热水供应效果和加热速度。
本实用新型包括聚光器、水箱、集热管和固定支架，该聚光器、水箱和集热管通过固定支架连接为一个整体；其特征在于，所述的聚光器为带有充水阀门和排水阀门的充水透镜，集热管位于充水透镜与充水透镜的聚焦点之间，集热管为一端封闭一端开口的圆管，其开放端与水箱连通，封闭端固定在固定支架上。
所述的充水透镜为两片能相互密封扣合的镜片。所述的充水透镜的直径可为50cm-300cm，焦距可为50cm-300cm。
本实用新型在固定支架下端还可设有圆形或椭圆形导轨。
本实用新型所述固定支架为两个分可立的第一固定支架和第二固定支架；所述的聚光器和集热管共用一个固定支架，水箱单独使用另一个固定支架；所述聚光器的开放端通过适当直径的耐高温橡胶或塑料软管与水箱连通，封闭端固定在固定支架上；在该固定支架的下端，一端设有半圆形导轨，另一端连接有万向轮。
本实用新型的特点及效果：
本装置以较低成本实现太阳光聚集，降低热水器成本，提高冬天及光线较弱天气的热水供应效果和加热速度。
本实用新型是以透明材料作为密封的外壳，中间充水的方法大规模低成本制造大型的透镜，利用透镜原理实现太阳光的聚集。大面积的充水透镜，以及小面积的集热管与水透镜配合使用，使阳光汇聚后集中对集热管内的水加热，提高热水的温度，小面积集热管又较少了冷热水的对流时间，从而实现快速加热，并确保冬天情况下的加热效果。充水透镜成本低，集热管面积大幅度减小，大大降低了成本。
本实用新型可用于生产和改造各类太阳能热水器。
附图说明
图1为本实用新型实施例1结构示意图。
图2为本实用新型实施例2结构示意图。
图3为本实用新型实施例3结构示意图。
图4为本实用新型的集热管与传统热水器的集热器尺寸比较示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式说明如下：
实施例一，本实用新型聚光太阳能热水器，如图1所示。包括聚光器和水箱106、集热管107、固定支架108，聚光器、水箱和集热管通过固定支架108连接为一个整体。其中，聚光器固定在固定支架108上，集热管位于聚光器和的聚光器聚焦点之间，其开放端与水箱连通，封闭端固定在固定支架108上；水箱固定在固定支架108上。聚光器为设置有充水阀门104和排水阀门105的充水透镜，在充水透镜内充填纯净水103。
实施例二，本实用新型聚光太阳能热水器，如图2所示。包括聚光器和水箱106、集热管107、固定支架108，并在固定支架108下安装圆形或椭圆形导轨109，在固定支架下端脚安装有可在导轨上滑动的滑块，聚光器、水箱和集热管通过固定支架连接为一个整体。其中，聚光器固定在固定支架108上，集热管位于聚光器和的聚光器聚焦点之间，其开放端与水箱连通，封闭端固定在固定支架108上；水箱固定在固定支架108上。固定支架108可沿导轨109转动，从而吸收不同方向的阳光。聚光器为设置有充水阀门104和排水阀门105的充水透镜，在充水透镜内充填纯净水103。
实施例三，本实用新型聚光太阳能热水器，如图3所示。包括聚光器和水箱106、集热管107和固定支架，并在固定支架下安装半圆形或半椭圆形导轨，在固定支架下端脚安装有可在导轨上滑动的滑块或滚轮等使支架适应太阳方位旋转的机构，同时还可设置位置限定机构，使支架具备抗风能力。本实施例固定支架为两个分立的第一固定支架和第二固定支架；聚光器和集热管107共用第一固定支架201，水箱单独使用第二固定支架205。其中，聚光器固定在第一固定支架201上，集热管位于聚光器和的聚光器聚焦点之间，其开放端通过适当直径的耐高温橡胶或塑料软管204与水箱连通，封闭端固定在第一固定支架201上；第一固定支架201的一脚下端202安装有滑块，可沿半圆形或椭圆形导轨移动，从而吸收不同方向的阳光，另一脚下端203安装有万向轮或轴承基座，可以跟随脚202沿导轨上的移动而原地旋转。水箱固定在第二固定支架205上，第二固定支架205保持固定不动。聚光器为设置有充水阀门104和排水阀门105的充水透镜，在充水透镜内充填纯净水103。
上述各实施例的充水透镜的镜片可以使用玻璃等材质制作，但成本要高。充水透镜镜片材质采用超白玻璃成型(无铁，透光率高)，对于透光率要求不高的***也可用透光率较好的塑料、有机玻璃。在安装现场向透镜内充装蒸馏水、纯净水或自来水，并进行防腐处理，使其具备透镜功能，并大大降低透镜整体成本和运输质量。在拆卸或转移前，可以用排水阀门104将透镜内的液体排空，降低透镜重量。为便于运输和携带，充水透镜可以加工成两片可相互扣合的半壳体，使用时用螺母密封固定，并进行充水；也可以用透光性较好的柔性塑料或橡胶制造成可相互密封扣合的两片镜片。
本实用新型的充水透镜直径和焦距可根据需要设计，直径为50cm～300cm，焦距为50cm～300cm，甚至更大范围。
本实施例的充水阀门103、排水阀门104可以采用密封螺栓或其它阀门。
本实施例集热管107总的集热面积一般为20cm×20cm(0.04平方米)左右，可用1至10根直径为20cm至2cm的集热管实现，集热管数量越多，每根集热管的直径就可越小，典型的集热管可用3根直径6cm，长度为20cm的集热管实现。安装时调节透镜的聚光光斑略小集热管面积即可。传统热水器的集热器一般用8至12根直径为8cm左右，长度为1.2m左右的集热管，集热面积超过1平方米。本实施例集热管面积仅为普通热水器集热管面积的4％，远小于普通热水器的集热管面积，可大大节约材料、制造和运输成本。
图3为本实施例的集热管107的尺寸与普通热水器的集热器的比较，图3中301为传统多根集热管组成的热水器集热器，其尺寸一般为1平方米左右。本实用新型的水箱及水箱温度检测、加水、排水配件采用常规产品。
本实用新型发明的聚光太阳能热水器，集热管面积与普通家用热水器相比减少60％至90％，聚光器将光线汇聚到集热管，从而较小集热管面积。本实施例采用充水透镜可使成本大幅度降低。

Claims (5)

1.一种聚光太阳能热水器，该热水器包括聚光器、水箱、集热管和固定支架，该聚光器、水箱和集热管通过固定支架连接为一个整体；其特征在于，所述的聚光器为带有充水阀门和排水阀门的充水透镜，集热管位于充水透镜与充水透镜的聚焦点之间，集热管为一端封闭一端开口的圆管，其开放端与水箱连通，封闭端固定在固定支架上。
2.根据权利要求1所述的聚光太阳能热水器，其特征在于，所述的充水透镜为两片相互密封扣合的镜片。
3.根据权利要求1或2所述的聚光太阳能热水器，其特征在于，所述的充水透镜的直径为50cm-300cm，焦距为50cm-300cm。
4.根据权利要求1或2所述的聚光太阳能热水器，其特征在于，在固定支架下端设有圆形或椭圆形导轨。
5.根据权利要求1或2所述的聚光太阳能热水器，其特征在于，所述固定支架为两个分立的第一固定支架和第二固定支架；所述的聚光器和集热管共用第一固定支架支撑，水箱用第二固定支架支撑；还包括一耐高温橡胶或塑料软管和一半圆形或半椭圆形导轨，该软管一端与所述集热管的开放端连通，该软管另一端与水箱连通；该第一固定支架的一端脚安装在所述的半圆形或半椭圆形导轨上，固定支架的另一端脚连接有万向轮。
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