專利名稱：全面積自動迎陽熱水器的制作方法
技術領域：
可再生清潔能源。
背景技術：
I、現(xiàn)在所采用的太陽熱水器均為真空玻璃熱管式太陽熱水器，該機型是我國最早引進的，占全國總產量的90%以上。其結構真空玻管一端封閉，另一端開口，保溫原理酷似熱水瓶，選擇性吸熱膜鍍在內管外表面上，開口一端與熱水箱連接，引水進行熱交換，冷熱水均由同一個口咀上下，這就是真空玻璃熱管式太陽熱水器的工作原理。優(yōu)點結構簡單，經濟實用。缺點①冷熱水沖擊易炸管，因此早晚上水，限制了熱水產量；②沉積結垢大部分集中在斜面與底部，造成熱交換日益衰減；③玻管內不可取用的熱水占總產量的40%左右，造成熱能浪費—旦真空玻管意外破碎一根，當即出現(xiàn)整機缺水待修的緊迫局面，是一個重大的安全缺陷。2、真空玻璃熱管超導型太陽熱水器。其結構與工作流程是鍍膜玻管吸熱傳過一空氣層一紫銅箔一空氣層一兩端密閉的紫銅管一無機介質吸熱氣化一上升至熱水箱內一熱交換后下墜進入下一輪循環(huán)。優(yōu)點據(jù)產品廣告稱，真空玻璃超導型的傳熱速度是白銀的1000倍，并徹底克服了真空玻璃熱管型的六大缺陷。缺點①傳熱層次超過8道——當今選擇性吸熱膜效率高達93%-96%，多一道傳熱就多一道損耗和時間；②傳熱距離太長，以玻管長1800計，其平均傳熱距離要在1000左右；③熱交換區(qū)就是伸進熱水箱內的一小段紫銅管一熱交換面積小，一旦結垢影響更大； ④O. 3厚的不整形紫銅箔與玻管，紫銅管間接觸面充其量只有幾十點，削弱了紫銅超導熱的功能；⑤氣體只是對流速度快，但不是熱的良導體，質輕、傳熱效果遠不如水。⑥玻璃熱管內不走水，形似干燒，輻射散熱嚴重，仍存有安全隱患。3、據(jù)中外合資公司最新報導無阻導傳熱速度是純銀的三萬倍？提高熱水產量 40% 并申報了十幾個國家的發(fā)明專利。詳見實審背景技術。以上2、3兩點均屬玻璃熱管超導型，其最大的缺點是①無水循環(huán)形似干燒，玻璃內管溫度高達300°C，且不說熱交換不暢，也存在安全隱患。真空玻璃外管燙手的事實證明幅射散熱嚴重，懷疑浪費的熱量超過不可取用的熱水熱量；②傳熱層次太多，傳熱介質遠離熱交換區(qū)，設計有悖于能量轉換定律；③得到熱水是設計的最終目的，水又是熱的良導體， 更有其它許多物理特性，被禁固在貯熱水箱內，均沒有被充分發(fā)揮利用，為此創(chuàng)新沒有達到預期效果。(三)本發(fā)明的目的在于提供一種不需要自動太陽跟蹤器的復雜系統(tǒng)，卻又有一定跟蹤功能的全面積自動迎陽熱水器。其熱交換原理是利用太陽東升西落，永遠不變的運動規(guī)律與Λ形具有東西兩面的幾何特性相結合。但是，單純的三角形沒有實用價值，理由是“三角形兩斜邊之和大于第三邊”使其日照余弦損失均大大超過平板型和真空管型，同時又帶來了許多其它缺陷。為此，必須優(yōu)化三角形的形狀結構以增加迎陽面積。深入研究發(fā)現(xiàn)，以三角形30°角所對直角邊等于斜邊半的幾何定理為基礎，將封閉式三角形變成放射式的多曲面翼形，并使其翼面適應于不同時段日照角度的要求，減少余弦損失，以此理論為基礎能大大縮短設計周期。本發(fā)明突出的特點和顯著的進步在于I、得熱率高理論上帶太陽跟蹤器的迎陽日照比率為I : 1，當今最普遍采用的玻璃熱管型的弧弦比為Ji/2 = I. 57，尚有兩管間隙33mm，8小時平均日照空檔為23mm，且中午前后為最大值。本發(fā)明弧弦比在I. 2范圍，并減少日照間隙提高日照平面效率2、.優(yōu)化 Λ形角度和形狀，變日照余弦為正弦，提高日照溫度一變無用功為有用功；3、變模糊熱交換為單向虹吸熱循環(huán)，提高熱交換率；4、優(yōu)化時序組合變玻璃熱管為冷管，變熱阻為保溫， 提升吸熱保溫效果；5、超導熱管內直接走水，傳熱層次I : I——傳熱距離短，得熱率高；6、 運行安全可靠在本設計中不存在金屬管爆裂問題，即使透光玻璃意外破碎，日間、超導熱管照樣能采集到足夠熱量維持需要，晚間、水的熱半導體特性能延緩保溫時間，熱水器仍然可以繼續(xù)使用，直至修復，7、熱耗低國標玻管內徑 7與超導熱管內徑％相比，是34. 5倍， 由于存水量少，日間熱啟動快，晚間虹吸停止，熱量散失也少，單就這項創(chuàng)新，既保留了水的所有物理特性，又提高40%以上的熱水產量；8、使用期限長設計合理、清洗方便、這是保障熱交換率永不衰退的前提，鋁合金鍍膜耐侵蝕，不易老化，屬于半永久鍍層；9、加工容易 鋁合金擠壓成型工藝成熟效率高，在金屬管上鍍膜要比在玻管上鍍膜容易，且不存在破碎損耗問題；10、優(yōu)異的性價比鋁合金質優(yōu)價廉，放射狀三翼形超導熱管是一種最省材的形狀結構、型材可以任意加長，但不管多長，都只有上下各一個聯(lián)接管(或聯(lián)箱)，相應減少了中間許多昂貴的小型熱水箱(聯(lián)箱)等其它配件，并使薄弱的滲漏環(huán)節(jié)減至最少。同時，又增加了平面利用率，更創(chuàng)造了規(guī)模與價格成反比的奇跡；11、沒有帶來創(chuàng)新后遺癥如化工原料二次污染及其它機械性缺陷；12、通用性強，適用于任何一款太陽熱水器。本申請可以通過簡單的計算證明提高熱水產量一倍以上，是21世紀全面更新?lián)Q代的產品。


圖I全面積迎陽平板式太陽熱交換器示意圖；圖2全面積迎陽真空玻管型太陽熱交換器示意圖；圖3大噸位陳列式結構示意圖。圖中1.玻璃蓋板或真空玻管；2.熱變換器單元；3.保溫層4.底板；5.貯熱水箱；6.上匯流管；7.下分水管；8.冷水導管。具體實施例方式以圖3為例本實施例將熱交換單元平行排列，兩端分別與上匯流管6和下分水管7連接，構成太陽熱交換器主體，如圖3中的6、2、7所示，再將上匯流管與貯熱水箱連接，將熱水導入中上部熱水區(qū)，冷水導管8與下分水管7連接，配上支架即成為太陽熱水器總成。其工作原理系由冷水導管8將貯熱水箱底部的冷溫水導入下分水管，并注入并行排列的超導熱管內進行熱交換，之后通過上匯流管回流至貯熱水箱中上部，整個循環(huán)都是通過水的熱升冷降虹吸原理形成的單向循環(huán)——自然流暢，得熱率高。
權利要求
1.本申請“全面積自動迎陽熱水器”其特征在于多曲面熱交換器具有中間小流道，可以直接通水進行熱交換。
2.根據(jù)權利要求I所述的熱交換器，其特征是通過頂翼與中間流道的中心線將熱交換單元分成東西對稱的兩面。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的熱交換器是以三角形30°角所對直角邊等于斜邊一半的幾何定理為基礎，校正各個不同時段日照角度的要求，優(yōu)化翼形接收面使其平均弧面與日照截面比更加接近理論指標的I : I。
4.根據(jù)權利要求1、2、3所述的熱交換器，其特征組裝于真空玻璃保溫管內即成為“全面積自動迎陽真空玻管型太陽熱水器”。
5.根據(jù)權利要求1、2、3所述的熱交換器，其特征組裝于平板箱式保溫箱內即成為“全面積自動迎陽平板型太陽熱水器”。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種不需要自動太陽跟蹤器的復雜系統(tǒng)，卻又有一定跟蹤功能的“全面積自動迎陽熱水器”。其熱交換原理是利用太陽東升西落與△形具有東西面相吻合的幾何特性，優(yōu)化△形角度與形狀，以適應不同時段日照角度要求，變余弦為正弦提高日照溫度，減少并消除日照空檔，使太陽光能效率提高一倍以上。本發(fā)明不但經濟實用，安全可靠，能與建筑一體化完美組合等優(yōu)勢，而且創(chuàng)造了規(guī)模與價格成反比的奇跡。是21世紀全面更新?lián)Q代的產品。
文檔編號F24J2/46GK102589163SQ201210046030
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權日2012年2月21日
發(fā)明者林錦城 申請人:林錦城