專利名稱：平板式太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種采用太陽曬熱金屬管、板把熱量傳遞給管內(nèi)冷水使之升溫并自然形式單向循環(huán)流動(dòng)的一種熱水器。
地球上的能量絕大部分來自于太陽，但億萬年前由生物轉(zhuǎn)化儲(chǔ)積下來的能量——煤炭、石油、天然氣等礦物能源的儲(chǔ)量是有限的，用掉一點(diǎn)就少一點(diǎn)，只有太陽的光和熱是取之不盡，用之不竭的，從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)看，人類在能源開發(fā)上的最佳選擇只能是高效利用太陽能，直接利用太陽熱能的一種方式就是太陽能熱水器，它用太陽光的熱量加熱冷水使之升溫，讓人得到可供生產(chǎn)、生活用的熱水，目前已有的太陽能熱水器大多采用真空玻璃管集熱，靠冷熱水比重的不同在同一傾斜盲管內(nèi)形成上層水面向太陽被加熱后比重變小向上流入儲(chǔ)水箱并居水箱上層，水箱下層的冷水因比重較大不斷沿真空玻璃管的背陽管壁下沉形成自然循環(huán)使儲(chǔ)水箱中的水不斷升溫變熱，真空玻璃管的真空不存在空氣對(duì)熱的傳導(dǎo)，使管中熱水只剩輻射散溫，保溫性能好，因此這種集熱方式效率較高，但是由于儲(chǔ)水箱、管道等設(shè)備的保溫不可能也采用真空方式，因而總的集熱效果并不太佳，相反還存在一些不易克服的缺點(diǎn)，如玻璃管的強(qiáng)度較低，對(duì)溫差劇變過于敏感，很容易因操作不當(dāng)干曬后進(jìn)水使管炸裂，而且盲管排水、清洗都不方便，更不用說進(jìn)行酸洗除垢等檢修了，這樣往往會(huì)逐步降低它的集熱效率甚至縮短工作壽命。
本實(shí)用新型的目的是提供一種強(qiáng)度高、不易損壞又能排盡積水和雜質(zhì)、能方便地進(jìn)行定期酸洗清除掉水垢且集熱效率高的太陽能熱水器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它的集熱、儲(chǔ)水部件都用金屬材料制造，集熱管采用導(dǎo)熱能力較高的銅、鋁管，集熱管上接熱水管，下連冷水管，形成一個(gè)讓集熱管中的水單向流動(dòng)的集熱器，集熱管朝陽一面能直接受陽光照射接收熱量，背光一面則緊貼在集熱板上以使集熱板的熱量能盡快通過集熱管傳導(dǎo)給管中的水，集熱管和集熱板上都涂上吸熱涂層，它們組成一個(gè)牢固的整體裝在框架內(nèi)，集熱器的后面是保溫層，前面是靠一層或二層玻璃等無色透明材料隔成的溫室，框架裝在支承架上向陽調(diào)整一個(gè)合適的角度后固定，儲(chǔ)水桶裝于框架的上面，外包保溫材料，內(nèi)腔與集熱器的冷、熱水管聯(lián)接，還裝有進(jìn)出水管、排氣孔、溢流孔等。為了在嚴(yán)寒時(shí)能排凈熱水器內(nèi)的積水以免凍壞以及排除積存在熱水器內(nèi)的水中雜質(zhì)，在冷水管上也即熱水器的最低水位處設(shè)一放水孔，平常堵著，需要時(shí)打開它可以放盡熱水器中的全部存水。
熱水器中冷熱水的自然循環(huán)流動(dòng)同樣靠冷熱水的比重差形成，在儲(chǔ)水桶內(nèi)，由熱水管送來的熱水因比重較輕集中于上層，外部冷水由桶底進(jìn)水孔進(jìn)入后因比重略大自然儲(chǔ)積在下層，由于水的導(dǎo)熱系數(shù)不大，熱水把熱量傳導(dǎo)給冷水較慢，因此工作中桶內(nèi)的上下層水能保持一定的溫差，而且桶底冷水通向集熱器冷水管的冷水進(jìn)水管裝在熱水器背后的保溫層內(nèi)，得不到太陽的照射和熱水器的熱輻射，仍能維持桶底的低水溫不使水的比重變小以維持自然循環(huán)的動(dòng)力，這樣儲(chǔ)水桶內(nèi)的冷水不斷流進(jìn)熱水器內(nèi)被陽光加熱后再回流到儲(chǔ)水桶，使桶內(nèi)水溫逐漸升高。
太陽光透過玻璃等透明材料照射到集熱管和集熱板上，由涂上吸熱涂層的金屬管、板所吸收，金屬管、板升溫后又將熱量傳導(dǎo)給管內(nèi)的冷水使之升溫，由于集熱器后有保溫層相隔，前面又有一層或二層玻璃隔離成的溫室，空氣和玻璃等的導(dǎo)熱能力又低，這樣就使得到陽光照射后溫度升高和周圍氣溫相比已成了熱源的集熱器不易通過固體傳熱和冷熱空氣對(duì)流向外散發(fā)熱量，由輻射損失的熱量也較少，當(dāng)然隨著集熱器和儲(chǔ)水桶內(nèi)水溫的不斷提高與外界溫差擴(kuò)大，它們向外散發(fā)的熱量也越來越多，最終吸熱和散熱趨于平衡再曬也不能升溫。不難看出，平板式熱水器與真空管熱水器相比雖然在保溫上稍遜一些，但也僅只是真空管的真空使通過空氣的熱傳導(dǎo)損失低一些而已，由輻射損失的熱量并無差別，而在管道部位、儲(chǔ)水桶上的散熱也是一樣的，而況，真空管獲得的熱量主要是陽光直射到管內(nèi)水上的能量，未照到水上的陽光雖也反光回射，但已不可能全部照射到真空管內(nèi)，相反射入平板式熱水器的陽光都能被涂了吸熱涂層的管、板吸收。升溫后的板上熱量也很容易傳導(dǎo)給管內(nèi)的水，因此在對(duì)比使用時(shí)，平板式熱水器達(dá)到熱平衡時(shí)水的溫升效果不比真空管低。
本實(shí)用新型能使射到集熱器上的陽光全被金屬管、板接收，受熱面積大，集熱器全由金屬材料制造，機(jī)械強(qiáng)度高，不會(huì)因驟冷驟熱而損壞，集熱管內(nèi)的水單向流動(dòng)，不存盲孔，又在最低水位的冷水管上設(shè)置了放水孔，很易放盡內(nèi)含的存水及雜質(zhì)，也為以后對(duì)管壁上的水垢進(jìn)行酸洗清除準(zhǔn)備了條件，以延長(zhǎng)它的使用壽命和保持使用性能。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及附圖給出，請(qǐng)參見附圖附


圖1、平板式太陽能熱水器的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2、平板式太陽能熱水器的冷熱水自然循環(huán)原理示意圖。
附圖3、集熱管和集熱板的組合示意圖。
圖1所示為平板式太陽能熱水器的主體結(jié)構(gòu)示意圖，它由集熱器(1)、儲(chǔ)水桶(2)為主組成，集熱器(1)裝于框架(3)內(nèi)，其上下左右及后面都包著保溫絕熱材料形成保溫層(4)，前面則由嵌裝著的玻璃板(5)形成一個(gè)溫室，框架(3)與支架(6)配合使熱水器撐立起來根據(jù)陽光調(diào)整出一個(gè)適宜的角度，儲(chǔ)水桶(2)裝在集熱器(1)的上方，兩者靠熱出水管(7)和冷進(jìn)水管(8)相聯(lián)通，儲(chǔ)水桶(2)上還裝有進(jìn)水放水管(9)以及排氣孔、溢流管等。
圖2所示為平板式太陽能熱水器中水的自然循環(huán)原理示意圖，集熱器(1)裝在由保溫層(4)和玻璃板(5)形成的溫室(10)內(nèi)，陽光(11)射入溫室后，因集熱器(1)上涂有吸熱涂層讓陽光不能反射其光熱絕大部分由集熱器(1)接收再傳遞給水，水受熱膨脹比重減少自會(huì)向上流動(dòng)，經(jīng)熱出水管(7)流進(jìn)儲(chǔ)水桶(2)內(nèi)并至上層水面，下層的冷水比重較大，經(jīng)冷進(jìn)水管(8)流進(jìn)集熱器(1)的下部去接受光照，吸收熱量后升溫并逐步“浮”向集熱器(1)的中上層并最終進(jìn)入儲(chǔ)水桶(2)內(nèi)，完成由冷水變成熱水的自然循環(huán)。冷進(jìn)水管(8)內(nèi)流過的水不能讓其在這段管內(nèi)升溫，因此它必須裝在保溫層(4)內(nèi)，避免受到光照和集熱器的熱幅射。為使儲(chǔ)水桶內(nèi)水的上下層間產(chǎn)生較大的溫差，因此熱出水管(7)的出水口比冷進(jìn)水管(8)的進(jìn)水口要高一些，以避免熱水進(jìn)桶和冷水流出時(shí)引起上下水層間冷熱水的明顯對(duì)流相混，降低了上下水層間的溫差。
圖3所示即為集熱器的構(gòu)造及和儲(chǔ)水桶之間的聯(lián)系示意圖，集熱器由熱水管(12)、冷水管(13)和集熱管(14)、集熱板(15)為主組成，熱水管(12)、冷水管(13)和集熱管(14)組成一體，內(nèi)部相互溝通，集熱管(14)的一面緊緊壓貼在集熱板(15)上，為此集熱管(14)制成前園后平的半園狀管，再用焊接等方式壓緊在集熱板(15)上就可以較大的接觸面使集熱板(15)的熱量高效傳遞給集熱管(14)。為了放水、清洗等在冷進(jìn)水管(8)上裝有一個(gè)放水閥或放水堵頭(16)，打開它后就能把集熱器和儲(chǔ)水桶中的水全部放凈。儲(chǔ)水桶用熱出水管(7)和冷進(jìn)水管(8)同集熱器(1)相連外，加水放水管(9)則通過與外部的多個(gè)水閥與自來水源和洗澡噴頭等用水器相聯(lián)接，以完成對(duì)熱水器的操作和利用。
權(quán)利要求1.一種用金屬管和金屬板為主組成集熱器來接收陽光熱量使水升溫的太陽能熱水器，其特征在于集熱器由冷水管、熱水管和連接兩管的集熱管、集熱板所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其特征是其集熱管與集熱板接觸的一面是平的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器，其特征是其冷水管上裝有一放水用的閥或水堵。
專利摘要一種采用金屬管和金屬板來接受光照吸收太陽光熱使水升溫的太陽能熱水器,集熱器由冷水管、熱水管和連接兩管的集熱管、集熱板所組成。它的集熱效率較高、堅(jiān)固耐用、不易損壞,又設(shè)有能排盡熱水器內(nèi)存水的放水孔,能方便地清洗熱水器內(nèi)部,排除雜質(zhì)和清除水垢。
文檔編號(hào)F24J2/24GK2296982SQ97217690
公開日1998年11月11日 申請(qǐng)日期1997年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月23日
發(fā)明者陶樹 申請(qǐng)人:陶樹