專利名稱：屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能熱水器，特別是一種屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器。適用于南北各地任何可以安裝太陽能熱水器的地方。
背景技術(shù)：
目前，太陽能熱水器是被廣泛使用的清潔能源裝置，它不會(huì)污染環(huán)境，不需要燃料費(fèi)用，能節(jié)約能源及資金，因此受到人們的廣泛歡迎。但是迄今為止市場(chǎng)上銷售的一般都為普通型直灑式太陽能熱水器，其真空集熱管是單排南北排列的，吸熱效果差，尤其在寒冷的冬季或高山寒冷地區(qū)，因太陽能熱水器吸熱效果太差而在冬季不能使用。而在氣溫高、日照時(shí)間長(zhǎng)的夏季，又因水溫太高而沸騰，使真空集熱管內(nèi)壁產(chǎn)生水垢，影響吸熱效率。
為解決上述問題，國(guó)內(nèi)外近年來先后發(fā)明了跟蹤式聚焦太陽能熱水器，如專利號(hào)為ZL01263358.5、ZL00245343.6、ZL00245653.2和ZL99221978.7SIZ四種發(fā)明，不管是機(jī)電跟蹤聚焦式太陽能熱水器，還是機(jī)械式跟蹤聚光太陽能熱水器都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，容易產(chǎn)生故障等缺點(diǎn)，所以難以推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，它不僅能在寒冷的冬季提供很高水溫的熱水，在春夏秋季能提供與冬季相當(dāng)?shù)母咚疁責(zé)崴?，而且在夏季能有效防止因水溫太高而沸騰，避免真空集熱管內(nèi)壁產(chǎn)生水垢。另外，該熱水器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、易被普通消費(fèi)者所接受。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，具有水箱、真空集熱管、安裝支架，其特征是安裝支架是一個(gè)立體的三角形的框架結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)面呈直角三角形，支架的高端置有水箱，水箱至支架下端設(shè)有與水箱連通的長(zhǎng)圓筒形的傳熱水箱，傳熱水箱的兩側(cè)管壁與兩支架的斜邊之間各裝有一組真空集熱管，每根真空集熱管的下方裝有鏡面材料的帶有凹面的聚光條，兩支架之斜邊和中間的傳熱水箱以及兩個(gè)裝有真空集熱管的吸熱面構(gòu)成中間高兩邊略低的屋脊?fàn)睿凑婵占療峁芩诘奈鼰崦媾c兩斜邊所在的平面形成夾角α，并且左右兩組真空集熱管相對(duì)于傳熱水箱之安裝孔所在的截面向下傾斜一個(gè)角度β，兩支架之斜邊也就是傳熱水箱與地面的傾斜角度γ以冬季正午太陽光與傳熱水箱相垂直為準(zhǔn)。
所述夾角α的度數(shù)范圍為1～45°。
所述角度β的度數(shù)范圍為3～45°。
所述水箱長(zhǎng)度與直徑之比為1∶1，橫向放置。
所述聚光條的凹面是拋物面，為鏡面材料。
相鄰兩真空集熱管的間距比普通太陽能熱水器的真空集熱管之間距大2-3倍。
本發(fā)明的有益效果是將豎直南北排列的真空集熱管改為以北高南低的傳熱水箱為對(duì)稱軸、東西兩組真空集熱管向兩邊伸展組成屋脊?fàn)?中間高、兩端低)的吸熱面。為了能進(jìn)一步增大形成上下水位差，真空集熱管的末端又向下(南)偏轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，好似一根魚的脊椎，以便于進(jìn)行冷熱水交換。另外，在真空集熱管的下面都加裝了由鏡面材料制成的聚光條。上述這些改進(jìn)不僅增加了太陽能的吸熱面積，還增加了從早到晚特別是冬季吸收太熱能的時(shí)間，即使是寒冷的冬季也能提供很高水溫的熱水，并且避免了夏季過熱沸騰的缺陷。該熱水器還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、易被普通消費(fèi)者所接收的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的立體圖。
圖2是圖1中水箱的立體圖。
圖3是圖1中傳熱水箱的立體圖。
圖4是本發(fā)明真空集熱管裝在傳熱水箱上的主視圖。
圖5是本發(fā)明真空集熱管裝在傳熱水箱上的立體圖。
圖6是本發(fā)明真空集熱管裝在傳熱水箱上的俯剖視圖。
圖7是本發(fā)明中聚光條的立體圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，本實(shí)施例屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器由有水箱1、傳熱水箱2、真空集熱管3、聚光條4、安裝支架5組成。
安裝支架5可以用角鐵焊接而成，基本上是一個(gè)三角形的框架結(jié)構(gòu)，支架的底部為2個(gè)平行四邊形，呈“八”字形布置，支架的2個(gè)側(cè)面為直角三角形，2條斜邊5-1是用來固定真空集熱管3的，在支架的最高端橫向固定一個(gè)圓筒形的水箱1，水箱的直徑較大，其長(zhǎng)徑比等于1，水箱正中開有孔1-1，其內(nèi)插裝一根長(zhǎng)圓筒形的傳熱水箱2，其頭部的內(nèi)膽2-1插入水箱1上的孔1-1中與水箱連通，并用密封圈密封，傳熱水箱2的下端固定在支架的下端，這樣傳熱水箱也成為一根斜管，北高南低，位于支架兩斜邊5-1的中間，其傾斜角度與斜邊的斜度相同。傳熱水箱2的兩側(cè)管壁上均開有2排等間距的小孔2-2，每個(gè)小孔中插入真空集熱管3，同樣用密封圈密封，真空集熱管的另一頭固定在支架的斜邊上。每根真空集熱管的下方裝有拋物面的、用鏡面材料制成的聚光條4，其作用是把太陽光聚焦于位于拋物面焦點(diǎn)上的真空集熱管上。為了使每根真空集熱管相對(duì)于傳熱水箱來說都有一個(gè)落差，以便使真空集熱管中的熱水往上升，而傳熱水箱中的冷水回流以填補(bǔ)熱水上升所留下的空缺，保證熱能自動(dòng)送入傳熱水箱中，本例將中間的傳熱水箱2位置抬高，使裝在上面的東西兩邊真空集熱管所組成的吸熱面與中間的傳熱水箱形成屋脊?fàn)睿次鼰崦媾c兩支架之斜邊5-1所在的平面有一個(gè)α為1～45°的傾角，同理，為了使落差更大，每根真空集熱管相對(duì)于傳熱水箱2之安裝孔2-2所在的截面向后傾斜一個(gè)角度β3～45°。
本發(fā)明的安裝要求是由于本發(fā)明要解決冬季因太陽能不足水溫太低而不能使用的不足，所以必須使拋物面聚光條4的凹口所在的平面與冬季的太陽光相垂直，安裝時(shí)以傳熱水箱2在冬季時(shí)與太陽光相垂直來確定傳熱水箱2與地面的夾角，但不同緯度區(qū)域所使用的太陽能熱水器其傳熱水箱與地面的夾角是不同的，應(yīng)根據(jù)不同緯度來調(diào)整，越往北的區(qū)域其夾角越大，即屋脊?fàn)钐柲軐?duì)稱吸熱面安裝得越陡。整臺(tái)熱水器的安裝位置是水箱在北，傳熱水箱從北至南向下傾斜，由真空集熱管組成的吸熱面布置在東西2個(gè)面上。
由于本發(fā)明熱水器之聚光條拋物面凹口的南北連線在冬季與太陽光始終處在垂直狀態(tài)，太陽光自日出至日落始終聚焦于真空集熱管上，這樣的構(gòu)造可確保太陽能始終聚焦于真空集熱管上，由于真空集熱管的管距比普通太陽能的管距大兩倍以上(一般是15～35厘米)，光照面積明顯增大，可使太陽能高效吸熱，使冬季的太陽能能夠達(dá)到很高的水溫。隨著天氣的轉(zhuǎn)暖，由寒冷的冬季慢慢變成春季，太陽逐漸北移，太陽光與聚光條拋物面凹口的南北連線不再垂直，聚光條聚光于真空集熱管上的有效面積逐漸減小，聚光效率下降，由于氣溫升高了，日曬的時(shí)間也增長(zhǎng)了，所以仍然可以得到很高的水溫。當(dāng)夏季時(shí)，太陽繼續(xù)北移，太陽光幾乎與地面垂直，而拋物面聚光凹口所在的面是固定不變的，與地面間有一個(gè)夾角，太陽光與拋物面聚光凹口所在的面不再垂直，偏離了一個(gè)很大的角度，聚光條聚集的光線幾乎偏離了真空集熱管，太陽能主要靠真空集熱管吸熱，相當(dāng)于普通直曬式太陽能熱水器。這樣的構(gòu)造可有效地防止夏季因水溫太高而沸騰，而使真空集熱管內(nèi)壁產(chǎn)生水垢，對(duì)冬季的吸熱效率產(chǎn)生負(fù)面影響。
權(quán)利要求
1.一種屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，具有水箱(1)、真空集熱管(3)、安裝支架(5)，其特征在于安裝支架(5)是一個(gè)立體的三角形的框架結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)面呈直角三角形，支架的高端置有水箱(1)，水箱至支架下端設(shè)有與水箱連通的長(zhǎng)圓筒形的傳熱水箱(2)，傳熱水箱的兩側(cè)管壁與兩支架的斜邊(5-1)之間各裝有一組真空集熱管(3)，每根真空集熱管的下方裝有鏡面材料的帶有凹面的聚光條(4)，兩支架之斜邊(5-1)和中間的傳熱水箱(2)以及兩個(gè)裝有真空集熱管(3)的吸熱面構(gòu)成中間高兩邊略低的屋脊?fàn)?，即真空集熱?3)所在的吸熱面與兩斜邊(5-1)所在的平面形成夾角α，并且左右兩組真空集熱管(3)相對(duì)于傳熱水箱(2)之安裝孔(2-2)所在的截面向下傾斜一個(gè)角度β，兩支架之斜邊(5-1)也就是傳熱水箱(2)與地面的傾斜角度γ以冬季正午太陽光與傳熱水箱(2)相垂直為準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，其特征在于所述夾角α的度數(shù)范圍為1～45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，其特征在于所述角度β的度數(shù)范圍為3～45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，其特征在于所述水箱(1)長(zhǎng)度與直徑之比為1∶1，橫向放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，其特征在于所述聚光條(4)的凹面是拋物面，為鏡面材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器，其特征在于相鄰兩真空集熱管(3)的間距比普通太陽能熱水器的真空集熱管之間距大2-3倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種屋脊式免跟蹤聚焦真空管太陽能熱水器。所要解決的問題是提供一種冬季也能提供高水溫?zé)崴?，而在夏季能有效防止因水溫太高而沸騰太陽能熱水器。解決該問題的技術(shù)方案是安裝支架是一個(gè)立體的三角形的框架結(jié)構(gòu)，其高端置有水箱，水箱至支架下端設(shè)有與水箱連通的長(zhǎng)圓筒形的傳熱水箱，傳熱水箱的兩側(cè)管壁與兩支架的斜邊之間各裝有一組真空集熱管，每根真空集熱管的下方裝有鏡面材料的帶有凹面的聚光條，兩支架之斜邊和中間的傳熱水箱以及兩個(gè)裝有真空集熱管的吸熱面構(gòu)成中間高兩邊略低的屋脊?fàn)?，傳熱水箱與地面的傾斜角度γ以冬季正午太陽光與傳熱水箱相垂直為準(zhǔn)。本發(fā)明可用于任何可以安裝太陽能熱水器的地方。
文檔編號(hào)F24J2/05GK1584446SQ20041002499
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者許虎良 申請(qǐng)人:許虎良