專利名稱：全期高效太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于太陽能熱水器，特別是一種四季全期均適用的太陽能熱水器。
目前公開使用的太陽能熱水器有悶曬式，管板式和聚光式三種類型。其中悶曬式、管板式的太陽能熱水器，熱效率低，使用期短，只能夏秋兩季使用；現(xiàn)有的聚光式太陽能熱水器，有如CN86210410U“多級高效太陽能開水器”實用新型專利，其末級為園的漸開線聚光板(簡稱ICC)與雙層真空玻璃管組合的集熱器，熱效率比前兩類有所提高，但是漏光較多，結(jié)構(gòu)復雜，特別是雙層真空玻璃管，加工困難，成本高。此外，還有槽開拋物面和復合拋物面(即CPC)聚光器如南昌節(jié)能研究所研制的由CPC聚光器和平板集熱器組成的二級加熱太陽能開水器。CPC聚光半角小，需要定期調(diào)節(jié)跟蹤太陽光軸的設施。
本實用新型的任務是提供一種由復合園弧截光曲面的聚光板與金屬集熱管組合的集熱器所構(gòu)成的太陽能熱水器。
本實用新型是通過如下方案實現(xiàn)的在儲水箱下部連通集熱器，組成整體結(jié)構(gòu)，集熱器是由若干金屬集熱管排列焊接在聚光板上的若干相鄰復合園弧截光曲面末段弧的交接處，每根金屬集熱管的上端與儲水箱連通，下端封閉。該集熱管接受太陽直射及由聚光板復合園弧截光曲面聚光反射的太陽光能，加熱集熱管中的水，熱水上升，至儲水箱，冷水下降，形成熱循環(huán)。本實用新型的關(guān)鍵在于聚光板上的每個復合園弧截光曲面，該曲面至少由三段園弧所形成，其曲面符合下列數(shù)學模式R21＝X21＋(Y1－R)2..........(1)R22＝(X2－R)2＋Y22..........(2)R23＝(X3－R)2＋(Y3＋b)2..........(3)式中R、R1、R2、R3－－－分別為集熱管、首段園弧、中段園弧、末段園弧的半徑。
b－－－－集熱管園心至末段園弧園心的垂直距離。
X1、Y1，X2、Y2，X3、Y3－－－－分別為復合園弧截光曲面首段園弧，中段園弧、末段園弧上任意一點的坐標值。
以下結(jié)合附圖祥細描述本實用新型結(jié)構(gòu)和實施方式。


圖1表示全期高效太陽能熱水器正視圖。
圖2表示
圖1沿A－－－－A剖視圖。
圖3表示全期高效太陽能熱水器側(cè)剖視圖。
圖4表示聚光板復合園弧截光曲面及聚光特性。
如
圖1、圖2、圖3、表示的全期高效太陽能熱水器，包括殼體1，裝入殼體上部的儲水箱3，與儲水箱連通的集熱器2殼體上面的透明蓋板5，及支撐殼體的支架6所組成。殼體1由玻璃鋼靠模制成，其底面和側(cè)面裝置絕熱保溫材料層4，儲水箱 和集熱器安裝在該絕熱保溫材料上；儲水箱的左側(cè)上方裝有浮球閥7，浮球閥的自身外螺紋及壓緊螺母與儲水箱側(cè)壁固聯(lián)，進水管9與浮球閥螺紋連接；儲水箱的右側(cè)下方有出水管8，集熱囂是由集熱管11與帶有復合園弧截光曲面12的聚光板15所構(gòu)成。聚光板是用金屬薄板模壓成型，其中復合園弧截光曲面12至少由三段園弧所形成，如圖4表示是由三段園弧的連續(xù)型線所構(gòu)成。該三段園弧的形成是以集熱管已知半徑R為基準所定的基園，該基園的表達式R2＝X2＋Y2－－－－－－－(4)式中X－－－－為基園上任意一點的水平坐標值。
Y－－－－為基園上任意一點的垂直坐標值。
并依前述數(shù)學模式(1)、(2)、(3)，按作圖法畫出該三段園弧。其作圖法是以基園園心O為坐標原點，首段園弧的園心定在Y軸與基園上交點O1，過O1作平行于X軸的直線，在該直線上截取O1A＝πR，以O1為園心，以R1＝πR為半徑畫弧， 為首段園??；中段園弧的園心是在X軸與基園交點O2，以R2＝R1－ R為半徑，畫弧 為中段園?。荒┒螆@弧的園心是從O2點始作Y軸平行線與 交于C點，Y軸與基園下交D點，連接C、D，作線段DC垂直平分線與從O2點始所作Y軸的平行線交于O3，以O3為園心，以R3＝O3C為半徑，畫弧 為末段園弧。依此在聚光板15上形成若干復合園弧截光曲面，該曲面鍍鉻拋光或貼敷鍍鋁薄膜。該復合園弧截光曲面，采光角大，聚光能力強，它接受太陽直接輻射能，又接受散射及反射能。若干金屬集熱管平行排列，并各自焊接在相鄰復合園弧截光曲面末段園弧的交接處。集熱管為導熱性能好的薄壁金屬管，其外表面涂敷太陽能吸收涂料，如黑鉻涂料、黑鎳涂料等。每個集熱管的上端均與儲水箱的底部連通，并直接焊在一起，下端封閉，構(gòu)成獨立的熱交換單元。儲水箱3與集熱器2焊裝后，整體置入殼體1的絕熱保溫材料層4內(nèi)，并用螺栓13、14與殼體緊固在一起，對于儲水箱3吸收太陽直射能的表面，涂敷太陽能吸收涂料。殼體上面用透明蓋板5封閉。支架6與殼體采用鉸接，支架下部設置調(diào)節(jié)螺絲10，用以調(diào)整熱水器的安放傾角。
當儲水箱3的水位低于予定水位時，浮球閥7打開，冷水由進水管9進入儲水箱3，當水位上升到予定水位時，浮球閥7關(guān)閉，集熱管11內(nèi)的水由復合園弧截光曲面12聚光加熱，管內(nèi)的水隨著溫度的升高，密度降低，比重下降，不斷地上升到儲水箱3內(nèi)，儲水箱3內(nèi)的冷水不斷下沉到集熱管11內(nèi)，如此形成熱水器內(nèi)水的主循環(huán)系統(tǒng)。儲水箱3本身又是集熱體箱壁吸收太陽能后，溫度升高予熱了箱內(nèi)的水。同理，熱水升到箱上部，冷水沉到箱底部，形成了熱水器內(nèi)水的付循環(huán)系統(tǒng)。如此，主付系統(tǒng)反復循環(huán)，使儲水箱3內(nèi)的水溫很快上升到設計溫度。
另外，集體使用的大面積采光系統(tǒng)熱水器布陣排列可以采用公共儲水箱，若干個集熱器2并聯(lián)裝在封閉的外殼體內(nèi)，然后將其并聯(lián)或串聯(lián)相應的與儲水箱進出口連接。
該型太陽能熱水器，采光角大，聚光性能好，熱效率高，結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，成本低。與目前使用最多的管板式太陽能熱水器相比，每平方米采光面積產(chǎn)水量提高30％以上，成本降低20％。該型太陽能熱水器，每平方米采光面積冬季日產(chǎn)50升40℃以上的熱水，夏季可日產(chǎn)160升。適用于為家庭、旅館、機關(guān)、學校及工廠等單位淋浴、洗漱等提供熱水。
權(quán)利要求1.一種全期高效太陽能熱水器，包括殼體1，裝入殼體上部的儲水箱3，殼體上面的透明蓋板5及支撐殼體的支架6所組成，其特征是在殼體下部裝入與儲水箱連接的集熱器2，集熱器上并聯(lián)排列的集熱管11與儲水箱連通，每個集熱管固聯(lián)在聚光板15上相鄰復合園弧截光曲面12末級園弧交接處。
2.按照權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征是聚光板15上的每個復合園弧截光曲面12至少由三段園弧所形成，其中首段園弧是以曲率半徑R21＝X21＋(Y1－R)2所定。中段園弧是以曲率半徑R22＝(X2－R)2＋Y22所定。末段園弧是以曲率半徑R23＝(X3－R)2＋(Y3＋B)2所定的連續(xù)型線所形成。
3.按照權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征是集熱管11上端與儲水箱連通焊連，下端封閉。
4.按照權(quán)利要求1和3所述的太陽能熱水器，其特征是集熱管為薄壁金屬管，其外表面涂敷太陽能吸收涂料。
專利摘要全期高效太陽能熱水器，包括殼體、儲水箱、集熱器、透明蓋板、絕熱保溫材料及支架所構(gòu)成。儲水箱置于密封殼體內(nèi)陽光直射面涂有太陽能吸收涂料，其本身為集熱體；若干個由金屬集熱管和復合圓弧截光曲面所構(gòu)成的集熱器相互并聯(lián)，上端與儲水箱底部連通，下端封閉。該熱水器采光角大，聚光能力強，能接受陽光的直接輻射能，又能接受散射和反射能。
文檔編號F24J2/06GK2098655SQ91205309
公開日1992年3月11日 申請日期1991年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月2日
發(fā)明者龐金輝, 楊振宇, 王中山 申請人:龐金輝