專利名稱：具有一體化儲熱器的太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一體化儲熱器的太陽能集熱器，所述太陽能集 熱器包括殼體，殼體包括底板和透明蓋帽，殼體內(nèi)在漸開線鏡和透明蓋 帽之間布置有用于儲存水的儲箱，太陽能集熱器被布置成與水平方向成 角度以便儲箱具有較高端和較低端，并且其中在儲箱和透明蓋帽之間設(shè) 置有遮擋板以減少熱損失，所述遮擋板被布置在較高端，在儲箱和透明 蓋帽之間，并且遮擋板覆蓋了至少部分的儲箱的較高端以便阻止儲箱與透明蓋帽之間在較高端處的對流，其中儲箱體積的20%至60%被遮擋板覆蓋。
背景技術(shù)：
這種太陽能集熱器是本領(lǐng)域已知的，并且縮寫為ics。這種太陽能集熱器具有細(xì)長的外形，其內(nèi)放置有細(xì)長的儲箱。該儲箱被設(shè)計(jì)成吸收 太陽熱量。被吸收的熱量加熱儲箱中存在的介質(zhì)，介質(zhì)多數(shù)為水。為了 增加熱產(chǎn)量，在儲箱下方布置有面向透明蓋帽的漸開線鏡，通過這種方 式儲箱也可接收和吸收來自其底部的光輻射。通過使用這種太陽能集熱 器，儲箱中的水可以被加熱并且之后能夠被用于各種用途，通常是家用 的用途。特別的，它可以被用于盆浴，淋浴，清洗碗碟和類似情況。已知的帶有遮擋板的ICS來自US4598450,其中在開頭的第13欄提到了在 儲箱較高端提供遮擋板的可能性。結(jié)果，獲得了更高的熱產(chǎn)量。與全遮 擋的相比，材料費(fèi)用降低了。除了遮擋板尺寸減小之外，還顯示，由于熱產(chǎn)量增加，熱損失(尤其是那些夜間產(chǎn)生的)對出水的優(yōu)良性能沒有 負(fù)面影響。也就是說，在清晨也有充足的髙溫水。雖然在采集太陽能方面已經(jīng)有多年嘗試，但是大多數(shù)情況下還是通 過使用高質(zhì)的能量載體如燃?xì)夂碗妬慝@取熱水。使用這些高質(zhì)的能量載 體來生產(chǎn)低質(zhì)的能量實(shí)際上是一種浪費(fèi)。這種情況更大程度上是基于費(fèi) 用考慮的。因此為了使太陽能的利用更廣泛，其必須能夠以更好的方式 與傳統(tǒng)能量載體進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性競爭。另一重要的問題是熱水應(yīng)該在大范圍 內(nèi)可以獲得并且充分不受熱水出水時(shí)間點(diǎn)的約束。遮擋板的使用對此十 分有效。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能集熱器，其具有一體化的儲 熱器，對于使用熱水的時(shí)間點(diǎn)而言，儲熱器提供增加的產(chǎn)量和改進(jìn)的性能。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器的特征在于遮擋板留有至少部分的較低端不去遮擋，由此儲箱體積的20%至60%被遮擋板覆蓋，通 過儲箱中心軸線的虛平面，即與漸開線鏡平面平行的平面，將遮擋板分 為位置靠近透明蓋帽的部分和靠近漸開線鏡的部分，其中儲箱被所述第 一部分包圍的體積比被所述后一部分包圍的至少大15%。因此，容器較高部分的對流引起的熱損失被削弱，同時(shí)遮擋板上的 反射引起的光線損失也得以避免。經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過該方法完成實(shí)現(xiàn)增加 的產(chǎn)量，同時(shí)遮擋板使用的材料更少。由于遮擋板，儲箱內(nèi)的存物可以 將它的溫度保持更長的時(shí)間，以便在清晨也可獲得同樣充足的和/或更充 足的熱水，或者減少再次加熱的需要。嚴(yán)格地說，術(shù)語"漸開線"是指數(shù)學(xué)上精確定義的曲線，但是在本發(fā) 明的范圍內(nèi)，其包括將光投射到儲箱上的任何形狀并且優(yōu)選的是凹形的形狀，更優(yōu)選的是聚光的形狀，數(shù)學(xué)上的漸開線形狀是最優(yōu)選的。AU 530 878 ( 1983年公開)描述了一種非ICS型的太陽能集熱器， 其在殼體內(nèi)具有斗篷狀管系統(tǒng)的遮擋板。優(yōu)選的實(shí)施例的特征在于至少 部分遮擋板的表面是光學(xué)透明的。所以雖然由于遮擋板上的反射不能完全利用當(dāng)?shù)毓饩€的入射，但當(dāng) 地光線的入射可以用在很大部分上，用于加熱儲箱內(nèi)的水。在這種情況下，雖然優(yōu)選部分遮擋板是光學(xué)透明的，但是2%至5 %的儲箱最高處體積被光學(xué)不透明的部分覆蓋。這也防止水過熱。一個重要的優(yōu)選實(shí)施例的特征在于所述第一部分覆蓋的體積比第二 部分覆蓋的多至少30%，更優(yōu)選多至少50%。有利地，該實(shí)施例的特征在于遮擋板具有基本水平的較低邊緣，也 就是說與水平面的夾角最多為l(T。用這種方法，空氣就能有效地被捕集。換句話說，對流引起的熱損 失大大減少。優(yōu)選地遮擋板用聚碳酸酯制成。聚碳酸酯很容易成形，具有較好的光學(xué)透射性，尤其是優(yōu)良的熱阻。 最后，本發(fā)明涉及一種放置根據(jù)本發(fā)明的集熱器的方法，其特征在于其被放置成遮擋板的較低邊緣與水平面形成的夾角最多為±30°，優(yōu)選最多±20°，并且最優(yōu)選不超過±10°。用這種方法熱空氣最優(yōu)化地被捕集在遮擋板下方，同時(shí)被鏡反射的太陽能輻射可以很大程度地到達(dá)漸開線鏡一側(cè)的儲箱。


本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行闡述，其中圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器的俯視平面圖；圖2描繪了沿圖i中n-n線的太陽能集熱器截面圖； 圖3描繪了沿圖i中m-m線的太陽能集熱器截面圖。
具體實(shí)施方式
圖i顯示了根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器i的俯視圖。太陽能集熱器l包括殼體2，殼體2包括透明蓋帽3，其適合由有機(jī)玻璃制成，和底板 4(圖2和3)。在殼體2內(nèi)放置有儲箱5。在使用時(shí)，該儲箱5直接被太 陽輻射加熱并且為了有效地吸收太陽輻射，在其內(nèi)部設(shè)置有公知的吸收 層(未顯示)。吸收層是，例如，光譜選擇性涂層，其幾乎不輻射熱量。 這種涂層可以從DE4433963中獲知。為了增加熱產(chǎn)量，太陽能集熱器1 還包括鏡6，優(yōu)選數(shù)學(xué)上的漸開線鏡6。它聚焦光線并將光線反射到儲箱 5及其底部。為了供應(yīng)(冷)水，設(shè)置有供應(yīng)管10，其在儲箱5的最低 部分排水。為了排出(熱)水，設(shè)置有排管ll，其具有位于儲箱5較高 端的入口。到目前為止所描述的太陽能集熱器是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。根據(jù)本發(fā)明，遮擋板7設(shè)置在較高端，在儲箱5和透明蓋帽3之間。 根據(jù)可能的實(shí)施例遮擋板由絕熱材料制成，如玻璃棉，礦物棉等等。絕 熱材料在那些當(dāng)?shù)乜色@得的輻射能量多但是夜間熱輻射導(dǎo)致水溫大幅度 下降的國家(例如西班牙)尤其有用。另外，通過使用由絕熱材料形成 的遮擋板7，儲箱5上部水層的過熱可能性減少因?yàn)楸唤^熱材料覆蓋的水 就其溫度而言將更均勻。然而為了最好地利用太陽能集熱器的表面，優(yōu)選的是遮擋板是光學(xué) 透明的。遮擋板7占據(jù)了至少部分的儲箱5較高端，以便阻止儲箱和透明蓋 帽3之間在較高端處的對流。重要的是遮擋板7不僅留有至少部分的儲 箱5較低端不去覆蓋，還增加了漸開線鏡一側(cè)獲得的到達(dá)儲箱的太陽輻 射，結(jié)果由于未被覆蓋的部分，光線可以無阻礙地到達(dá)儲箱5。已知的太陽能集熱器與本發(fā)明的相比，后者損失的光線較少，熱損失被有效的削 弱，尤其是在儲箱5最熱的同時(shí)也是熱損失最多的一將被用戶使用的水 一的位置，并且由于遮擋板7較小也節(jié)約了材料。在本申請中提到了覆 蓋儲箱的體積以及術(shù)語"遮擋板"，然后遮擋板的敞開底部被看作是遮擋 板包含體積的限定平面。位于遮擋板內(nèi)的那部分儲箱體積在這里被定義 為，被遮擋板包圍的體積。在本申請中提到了與漸開線鏡平行的平面， 對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說很容易確定符合的平面的位置。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以用數(shù)學(xué)來完成，但是更具實(shí)用態(tài)度的實(shí)踐者將利用 基本知識，即當(dāng)鏡的投影的表面也就是朝向太陽的一面最大時(shí)，鏡與也 處于投影最大狀態(tài)的平板相互平行。根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器1將被放置為儲箱5具有一角度。對于布置在地面或平坦的屋頂(圖3)或類似地方時(shí)，太陽能集熱器1將設(shè)置 有腿8、 9或類似物。也可能將太陽能集熱器1放置成一端位于隆起處， 如小墻壁。太陽能集熱器1也可放置在房屋的斜面頂上。當(dāng)放置根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器1以使得儲箱5成一角度時(shí)，如 本身已知的將獲得增加的產(chǎn)量。不僅僅是因?yàn)樘柲茌椛湮崭?在 熱帶以外的地區(qū))，還因?yàn)楦行У睦昧藴囟容^低的熱水的頂部熱水層 的形成。然而，根據(jù)本發(fā)明在光學(xué)透明遮擋板的情況下，這會引起儲箱5 位置高的一端的水沸騰的問題。因此根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例遮擋板7的部分 12是光學(xué)不透明的以便2%至5%的儲箱5最高處體積被光學(xué)不透明的部 分7覆蓋。在圖3中顯示根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器的一個優(yōu)選實(shí)施例。通過 儲箱5的中心軸線的虛平面13將遮擋板7分成上部7a和下部7b，其中 被上部7a覆蓋的部分儲箱5的體積大于被下部7b覆蓋的。上部7a保存 將由于對流而達(dá)到蓋帽3并在那里將熱量釋放到環(huán)境中的空氣。有利的 是，遮擋板7的較低邊緣14基本水平，也就是說在太陽能集熱器放置好之后，其與水平面的夾角最多為±30°，優(yōu)選最多±20°并且最優(yōu)選不超過±10°。在圖3圖示的優(yōu)選實(shí)施例中較低邊緣與水平面所形成的夾角約為 6°。對于實(shí)踐者來說清楚的是，就這一點(diǎn)而言，與水平面的夾角是任意 角，不論是正的(上升)或是負(fù)的(下降)?，F(xiàn)在和之后使用符號±強(qiáng)調(diào) 這一點(diǎn)。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說清楚的是，較低邊緣是主要確定 遮擋板下方所捕集的熱空氣的遮擋板的邊緣。夾角由該邊緣的最低部分 和最高部分決定。
權(quán)利要求
1、具有一體化儲熱器的太陽能集熱器，其中所述太陽能集熱器包括殼體，殼體包括底板和透明蓋帽，殼體內(nèi)在漸開線鏡和透明蓋帽之間設(shè)置有用于儲存水的儲箱，太陽能集熱器被設(shè)置成與水平面成角度以便儲箱具有較高端和較低端，并且其中在儲箱和透明蓋帽之間設(shè)置有用于減少熱損失的遮擋板，所述遮擋板被布置在較高端，在儲箱和透明蓋帽之間，并且遮擋板覆蓋了至少部分的儲箱的較高端以便阻止儲箱與透明蓋帽之間在較高端處的對流，其特征在于遮擋板留有至少部分較低端不去覆蓋，其中儲箱體積的20％至60％被遮擋板覆蓋，通過儲箱中心軸線的，與漸開線鏡的平面相平行的虛平面將遮擋板分成位置靠近透明蓋帽的部分和靠近漸開線鏡的部分，其中儲箱被所述第一部分包圍的體積比被所述后一部分包圍的至少大15％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器，其特征在于至少部分的遮 擋板表面是光學(xué)透明的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能集熱器，其特征在于部分遮擋板是 光學(xué)不透明的，以便2%至5%的儲箱最高處體積，被光學(xué)不透明的部分覆蓋。
4、 根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的太陽能集熱器，其特征在于所述第 一部分覆蓋的體積比第二部分覆蓋的多至少30%，更優(yōu)選的多至少50%。
5、 根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的太陽能集熱器，其特征在于遮擋板 具有基本水平的較低邊緣，即與水平面的夾角最多為20°。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能集熱器，其特征在于較低邊緣與水 平面的夾角為10°。
7、 根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的太陽能集熱器，其特征在于遮擋板 由聚碳酸酯制成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l-7任一項(xiàng)所述的太陽能集熱器，其特征在于其被 放置成遮擋板的較低邊緣與水平面的夾角最多為±30°，優(yōu)選最多為±20° 并且最優(yōu)選不超過±10°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有一體化儲熱器的太陽能集熱器。該太陽能集熱器包括殼體(2)，殼體包括底板(4)和透明蓋帽(3)，其中在漸開線鏡(6)和透明蓋帽(3)之間設(shè)置有用于儲存水的儲箱(5)。根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器的特征在于透明蓋帽(3)和儲箱(5)之間設(shè)置有遮擋板(7a，7b)，其不遮擋儲箱(5)位置較低部分。通過使用根據(jù)本發(fā)明的太陽能集熱器可獲得更高的熱產(chǎn)量同時(shí)所用材料較少。
文檔編號F24J2/50GK101273237SQ200680035104
公開日2008年9月24日 申請日期2006年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月3日
發(fā)明者伊萬·朱勒·萬博霍瓦, 安東尼厄斯·伯納德斯·沙普 申請人:益康森公司