專利名稱：采用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及太陽能熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
背景技術(shù)：
太陽能集熱器是太陽能熱水器的主要部件。它主要是以水為載體將太陽能轉(zhuǎn)換成熱 能，從而實(shí)現(xiàn)太陽能熱水器的應(yīng)用。
第一代太陽能集熱器是平板的，它是將集熱與儲(chǔ)水分開，儲(chǔ)水罐是保溫的。通過集熱 板將熱水傳送到儲(chǔ)水罐。但是這種裝置有幾個(gè)難題A、晚上不能保溫，儲(chǔ)水罐中的熱水 溫度受到影響；B、冬天結(jié)冰、容器爆裂；C、熱效率低。
現(xiàn)在也有在平板集熱器上進(jìn)行改進(jìn)的產(chǎn)品，如平板里面不是直接用水來吸收熱量，而 是通過在里面再布銅管，將水放在銅管中，達(dá)到集熱的目的。這個(gè)設(shè)施解決了容器爆裂問 題，但是其他問題沒有解決。同時(shí)它帶來了造價(jià)大幅度上漲。其價(jià)格超過現(xiàn)在的太陽能集 熱管產(chǎn)品。
第二代太陽能集熱器是集熱管。其主要特點(diǎn)是在于將兩個(gè)玻璃管之間形成真空，同時(shí) 在內(nèi)管的外壁涂上漸變鋁氮鋁膜。
這種集熱器解決了保溫、防凍問題，同時(shí)由于漸變鋁氮鋁膜使用增加熱效率，減少了 熱輻射。但是這個(gè)產(chǎn)品又帶來了新的問題，就是在熱水與冷水匯集時(shí)玻璃管會(huì)爆炸。
采用上述集熱管的太陽能熱水器結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括真空集熱玻璃管陣列101、 儲(chǔ)水桶102，以及將集熱管、陣列和儲(chǔ)水桶固定連接在一起的支撐結(jié)構(gòu)，其中，圓柱形儲(chǔ) 水桶安裝在支撐結(jié)構(gòu)的豎直支架的頂部103，位于真空集熱管上方，集熱管陣列的背板1011 下端與在支撐結(jié)構(gòu)的底座104相連，上端與支撐結(jié)構(gòu)的豎直支架的頂部103相連，真空集 熱管的下端封閉，上端開口，上端開口直接插入到儲(chǔ)水桶的若干個(gè)插孔中并用密封圈密封， 儲(chǔ)水桶上開園插孔的個(gè)數(shù)與采用真空集熱玻璃管列陣的管子個(gè)數(shù)相同；這是由于集熱管的 下端封閉，是上端單向開口，所以儲(chǔ)水桶必須高于集熱管，這樣才能產(chǎn)生對流，使集熱管 中的熱水對流到儲(chǔ)水桶中。如果儲(chǔ)水桶低于集熱管的上口，則集熱管的上端無法與儲(chǔ)水桶 連接，對流就無法發(fā)生，如果通過介質(zhì)傳熱方式將集熱管中的熱量傳到儲(chǔ)水桶，將各個(gè)集 熱管中的介質(zhì)并聯(lián)起來再連接到儲(chǔ)水桶中不僅困難，而且效果極慢而影響太陽能的吸收。 該裝置且重心高，存在安全隱患；造價(jià)高；支架需要經(jīng)常維護(hù)；影響市容環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有太陽能熱水器存在的不足之處，設(shè)計(jì)出一種新型的釆用真
空平板集熱的太陽能熱水器裝置，該集熱器具有熱效率高、防凍性能好、不破裂、造價(jià)低 的特點(diǎn)，且采用該集熱器的太陽能熱水器不但可以實(shí)現(xiàn)冷熱水環(huán)路對流，轉(zhuǎn)換效率高，而 且整體裝置重心低，安全；不需要經(jīng)常維護(hù)；較小影響市容環(huán)境。
本發(fā)明提出的一種采用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲(chǔ)水容器， 以及固定集熱器和儲(chǔ)水容器的支撐結(jié)構(gòu)；其特征在于，該集熱器為真空平板集熱器，該真 空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管接口和下進(jìn)水管接口，該集熱器和儲(chǔ)水容器均 固定在支撐結(jié)構(gòu)的底座上，該儲(chǔ)水容器位于該真空平板集熱器的上下進(jìn)出管接口之間，所 述的儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲(chǔ)水容器 的下出水管接口與該真空平板集熱器的下進(jìn)水管接口相連，使儲(chǔ)水容器與真空平板集熱器 中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對流。
本發(fā)明提出的另一種采用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲(chǔ)水容器， 以及固定集熱器和儲(chǔ)水容器的支撐結(jié)構(gòu)；其特征在于，該集熱器放置在室外，儲(chǔ)水容器放 置在室內(nèi)，該集熱器為真空平板集熱器，該真空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管 接口和下進(jìn)水管接口 ，該支撐結(jié)構(gòu)包括固定該真空平板集熱器的室外支撐架和固定該儲(chǔ)水 容器的室內(nèi)支撐架，所述的安裝在室內(nèi)的儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水管接口通過管道與安裝在室外 的真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲(chǔ)水容器的下出水管接口通過管道與該真 空平板集熱器的下進(jìn)水管接口相連，使儲(chǔ)水容器與真空平板集熱器中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對 流。
本發(fā)明的特點(diǎn)及效果-
本發(fā)明采用的集熱器具有熱效率高、散熱低、不結(jié)冰，防凍性能、不破裂、優(yōu)點(diǎn)；采 ft該集熱器的熱水器，由于真空平板集熱裝置的進(jìn)水口在下面，出水口在上面，只要在進(jìn) 出水口之間放置儲(chǔ)水容器，這樣熱水就進(jìn)入儲(chǔ)水容器?？梢詫?shí)現(xiàn)冷熱水環(huán)路對流，轉(zhuǎn)換效 率高，而且整體裝置重心低，安全；減少支架結(jié)構(gòu)從而減低造價(jià)，不需要經(jīng)常維護(hù)；不限 于放在屋頂，可以掛在建筑物陽面的外墻壁上；還可實(shí)現(xiàn)集熱器與儲(chǔ)水器分離，儲(chǔ)水器放 置在室內(nèi)，僅把集熱器放在室外，不限于放在屋頂，可以掛在建筑物陽面的外墻壁上，較 小影響市容環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為已有采用真空集熱玻璃管的熱水器裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的將集熱器與儲(chǔ)水器結(jié)合成一體的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)施例1的真空平板太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3中的柵板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的將集熱器與儲(chǔ)水器分離的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本實(shí)施例2的真空平板太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明設(shè)計(jì)的采用真空平板集熱器的熱水器裝置結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下 實(shí)施例l:為組合式太陽能熱水器裝置
本實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括真空平板集熱器201、儲(chǔ)水桶202，以及將該
集熱器和儲(chǔ)水桶固定連接在一起的管道和支撐結(jié)構(gòu)，該真空平板集熱器的上、下端分別開 有上出水管接口和下進(jìn)水管接口 (圖中未示出)，該集熱器和儲(chǔ)水桶均固定在支撐結(jié)構(gòu)的
底座203上，該儲(chǔ)水桶位于該真空平板集熱器的上下進(jìn)出管接口之間，所述的儲(chǔ)水桶的上 進(jìn)水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲(chǔ)水桶的下出水管接口與該 真空平板集熱器的下進(jìn)水管接口相連，使儲(chǔ)水桶與真空平板集熱器中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對 流，冷水從儲(chǔ)水容器的下出水口經(jīng)過真空平板集熱器的下進(jìn)水口進(jìn)入真空平板集熱器，在 真空平板集熱器中經(jīng)過太陽光的照射吸收熱量變熱向上流動(dòng)，再經(jīng)過真空平板集熱器的上 出水口、儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水口進(jìn)入儲(chǔ)水容器，如此不斷對流循環(huán)，儲(chǔ)水容器中的水溫越來 越高，從而達(dá)到集熱儲(chǔ)熱的效果。
本實(shí)施例的真空平板集熱器為一種單個(gè)集熱器的結(jié)構(gòu)，如圖3、 4所示，由兩個(gè)套在 一起的扁平內(nèi)箱體1和外箱體2構(gòu)成，該兩箱體之間用柵筋片3形成的方格網(wǎng)絡(luò)連接，該 柵筋片3上設(shè)有圓通孔31，使兩個(gè)箱體之間的空隙是貫通，如圖4所示，在外箱體的上端 設(shè)置一個(gè)可以抽真空的閥門21，通過抽真空閥門，將兩個(gè)箱體之間的空氣抽出，形成真空 層；在該箱體的上、下端面還分別設(shè)有直通內(nèi)箱體的出水管接口 11和進(jìn)水管接口 12;該 外箱體的前面板為有機(jī)玻璃透明板材，兩側(cè)面板、上下端面板及后面板均為有不透明的塑 料板，該內(nèi)箱體各面板均由不銹鋼板制成，該內(nèi)箱體與外箱體前面板對應(yīng)的面板的外表面 涂有漸變鋁氮鋁膜(漸變鋁氮鋁膜及其制備工藝均為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù))。
本實(shí)施例集熱器(外箱體)的尺寸是長約2000毫米，高約2000毫米，厚約200毫米， 壁厚根據(jù)所用材質(zhì)而定。
內(nèi)箱體的尺寸是長約1900毫米，約高1900毫米，厚約100毫米。
本實(shí)施例的內(nèi)外箱體之間的空隙為50毫米，柵筋片為橫豎相交的帶有圓通孔的不銹鋼 條，厚度為2毫米。其上的圓孔直徑為10毫米。
上述集熱器的具體尺寸只用于舉例說明，根據(jù)實(shí)際用水量的大小，可以增加或減少箱 體尺寸，如果箱體尺寸加大或縮小，其柵筋片的尺寸也相應(yīng)改變。還可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的用 水量采用多個(gè)集熱器組合成的集熱器陣列。
實(shí)施例2:為分離式太陽能熱水器裝置
本實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)如圖5所示包括真空平板集熱器201、儲(chǔ)水桶202，以及將該集熱 器和儲(chǔ)水桶連接在一起的管道和分別固定的支撐結(jié)構(gòu)，該真空平板集熱器的上、下端分別 開有上出水管接口和下進(jìn)水管接口，該支撐結(jié)構(gòu)包括固定該真空平板集熱器的室外支撐架 205，和固定該儲(chǔ)水容器的室內(nèi)支撐架(圖中未示出)，真空平板集熱器通過室外支撐架205 傾,斜立于建筑物的向陽的外墻表面上，較小影響市容環(huán)境。安裝在室內(nèi)的儲(chǔ)水桶的上進(jìn)水
管接口通過穿過墻體的管道與安裝在室外的真空平板集熱器的上出水管接口相連，儲(chǔ)水桶 的下出水管接口通過管道與該真空平板集熱器的下進(jìn)水管接口相連，放置在室內(nèi)的儲(chǔ)水容 器的高度僅限于其下出水口高于集熱板的下進(jìn)水口，高多少?zèng)]有上限，根據(jù)安裝現(xiàn)場靈活 而定，使儲(chǔ)水容器與真空平板集熱器中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對流，冷水從儲(chǔ)水容器的下出水口 經(jīng)過真空平板集熱器的下進(jìn)水口進(jìn)入真空平板集熱器，在真空平板集熱器中經(jīng)過太陽光的 照射吸收熱量變熱向上流動(dòng)，再經(jīng)過真空平板集熱器的上出水口、儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水口進(jìn) 入儲(chǔ)水容器，如此不斷對流循環(huán)，儲(chǔ)水容器中的水溫越來越高，從而達(dá)到集熱儲(chǔ)熱的效果。 本實(shí)施例的真空平板太陽能集熱器為一種4個(gè)箱體的組合的集熱器陣列結(jié)構(gòu)，如圖6 所示，
本實(shí)施例的每個(gè)箱體的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，只是將上排的兩個(gè)箱體10的下端進(jìn)水 管接口與下排的兩個(gè)箱體20的上端出水管接口相連通，將上排的兩個(gè)箱體10的上端出水 管接口相連構(gòu)成一個(gè)總出水管接口 30;下排的兩個(gè)箱體20的下端進(jìn)水管接口相連構(gòu)成一 個(gè)總進(jìn)水管接口 40;構(gòu)成集熱器平板陣列。
本實(shí)施例的每個(gè)集熱器的外箱體的尺寸是長約1200毫米，高約1000毫米，'厚約100 亳米。
內(nèi)箱體的尺寸是長約1180毫米，約高980毫米，厚約80毫米。 本實(shí)施例的內(nèi)外箱體之間的空隙約為IO毫米，柵筋片為橫條的帶有圓通孔的塑料條，
厚度約為0.5毫米。其上的圓孔直徑約為5毫米。
上述集熱器具體尺寸及個(gè)數(shù)只用于舉例說明，根據(jù)實(shí)際用水量的大小，可以增加或減
少集熱器的個(gè)數(shù)和箱體尺寸，如果箱體尺寸加大或縮小，其柵筋片的尺寸也相應(yīng)改變。
權(quán)利要求
1、一種采用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲(chǔ)水容器，以及固定集熱器和儲(chǔ)水容器的支撐結(jié)構(gòu)；其特征在于，該集熱器為真空平板集熱器，該真空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管接口和下進(jìn)水管接口，該集熱器和儲(chǔ)水容器均固定在支撐結(jié)構(gòu)的底座上，該儲(chǔ)水容器位于該真空平板集熱器的上下進(jìn)出管接口之間，所述的儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲(chǔ)水容器的下出水管接口與該真空平板集熱器的下進(jìn)水管接口相連，使儲(chǔ)水容器與真空平板集熱器中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對流。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，該該集熱器由兩個(gè)套在一起的扁平內(nèi)、外 箱體構(gòu)成，該集熱器的內(nèi)、外箱體之間用柵筋片網(wǎng)絡(luò)連接，該柵筋片上設(shè)有通孔，使兩個(gè) 箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設(shè)置一個(gè)抽真空的閥門，通過該抽真空閥門，將 兩個(gè)箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、下端面還分別設(shè)有直通內(nèi)箱體 的出水管接口和進(jìn)水管接口；該外箱體的前面板為透明板材，對應(yīng)內(nèi)箱體的面板的外表面 涂有漸變鋁氮鋁膜。
3、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該集熱器由多個(gè)由兩個(gè)套在一起的扁平 內(nèi)、外箱體構(gòu)成的平板集熱器陣列，該每個(gè)集熱器的內(nèi)、外箱體之間用柵筋片網(wǎng)絡(luò)連接， 該柵筋片上設(shè)有通孔，使兩個(gè)箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設(shè)置一個(gè)抽真空的 閥門，通過該抽真空閥門，將兩個(gè)箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、 下端面還分別設(shè)有直通內(nèi)箱體的出水管接口和進(jìn)水管接口；該外箱體的前面板為透明板 材，對應(yīng)內(nèi)箱體的面板的外表面涂有漸變鋁氮鋁膜；該平板集熱器陣列的同一行的每個(gè)平 板集熱器的下端進(jìn)水管接口與下一行的同列平板集熱器的上端出水管接口相連通，最上行 的每個(gè)平板集熱器的上端出水管接口相互連通構(gòu)成總的出水管接口，最下行的每個(gè)平板集 熱器的下端進(jìn)水管接口相互連通構(gòu)成總的進(jìn)水管接口 。
4、 如權(quán)利要求l、 2或3所述的裝置，其特征在于，所述外箱體的前面板采用透光的 玻璃或有機(jī)玻璃板，其它面板采用不透明的不銹鋼或塑料板；所述內(nèi)箱體采用不銹鋼或塑 料板。
5、 一種采用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，包括集熱器、儲(chǔ)水容器，以及固定 集熱器和儲(chǔ)水容器的支撐結(jié)構(gòu)；其特征在于，該集熱器放置在室外，儲(chǔ)水容器放置在室內(nèi)， 該集熱器為真空平板集熱器，該真空平板集熱器的上、下端分別開有上出水管接口和下進(jìn) 水管接口，該支撐結(jié)構(gòu)包括固定該真空平板集熱器的室外支撐架和固定該儲(chǔ)水容器的室內(nèi) 支撐架，所述的安裝在室內(nèi)的儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水管接口通過管道與安裝在室外的真空平板 集熱器的上出水管接口相連，所述的儲(chǔ)水容器的下出水管接口通過管道與該真空平板集熱 器的下進(jìn)水管接口相連，使儲(chǔ)水容器與真空平板集熱器中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對流。
6、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該該集熱器由兩個(gè)套在一起的扁平內(nèi)、外 箱體構(gòu)成，該集熱器的內(nèi)、外箱體之間用柵筋片網(wǎng)絡(luò)連接，該柵筋片上設(shè)有通孔，使兩個(gè) 箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設(shè)置一個(gè)抽真空的閥門，通過該抽真空閥門，將 兩個(gè)箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、下端面還分別設(shè)有直通內(nèi)箱體 的出水管接口和進(jìn)水管接口；該外箱體的前面板為透明板材，對應(yīng)內(nèi)箱體的面板的外表面 涂有漸變鋁氮鋁膜。
7、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該集熱器由多個(gè)由兩個(gè)套在一起的扁平 內(nèi)、外箱體構(gòu)成的平板集熱器陣列，該每個(gè)集熱器的內(nèi)、外箱體之間用柵筋片網(wǎng)絡(luò)連接， 該柵筋片上設(shè)有通孔，使兩個(gè)箱體之間的空隙貫通，在該外箱體的一端設(shè)置一個(gè)抽真空的 閥門，通過該抽真空閥門，將兩個(gè)箱體之間的空氣抽出，形成真空層；在該集熱器的上、 下端面還分別設(shè)有直通內(nèi)箱體的出水管接口和進(jìn)水管接口；該外箱體的前面板為透明板 材，對應(yīng)內(nèi)箱體的面板的外表面涂有漸變鋁氮鋁膜；該平板集熱器陣列的同一行的每個(gè)平 板集熱器的下端進(jìn)水管接口與下一行的同列平板集熱器的上端出水管接口相連通，最上行的每個(gè)平板集熱器的上端出水管接口相互連通構(gòu)成總的出水管接口，最下行的每個(gè)平板集 熱器的下端進(jìn)水管接口相互連通構(gòu)成總的進(jìn)水管接口 。
8、 如權(quán)利要求5、 6或7所述的裝置，其特征在于，所述外箱體的前面板采用透光的 玻璃或有機(jī)玻璃。
9、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，放置在室內(nèi)的儲(chǔ)水容器的出水口位置高 于集熱板的下進(jìn)水口位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用真空平板集熱的太陽能熱水器裝置，屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，包括集熱器、儲(chǔ)水容器，以及固定集熱器和儲(chǔ)水容器的支撐結(jié)構(gòu)；其特點(diǎn)為集熱器為真空平板集熱器，所述的儲(chǔ)水容器的上進(jìn)水管接口與該真空平板集熱器的上出水管接口相連，所述的儲(chǔ)水容器的下出水管接口與該真空平板集熱器的下進(jìn)水管接口相連，使儲(chǔ)水容器與真空平板集熱器中的水實(shí)現(xiàn)冷熱水對流。還可將集熱器放置在室外，儲(chǔ)水容器放置在室內(nèi)。該集熱器具有熱效率高、防凍性能好、不破裂、造價(jià)低的特點(diǎn)，且采用該集熱器的太陽能熱水器不但可以實(shí)現(xiàn)冷熱水環(huán)路對流，轉(zhuǎn)換效率高，而且整體裝置重心低，安全；不需要經(jīng)常維護(hù)；較小影響市容環(huán)境。
文檔編號(hào)F24J2/05GK101187505SQ20071030384
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者夏靖友 申請人:北京清大匯友科技有限責(zé)任公司