專利名稱：直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是特別適用于低緯度地區(qū)并具有多功能的直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器。
目前國內(nèi)外生產(chǎn)的太陽能熱水器都是單面向陽的。要根據(jù)所在地區(qū)的緯度將其集熱器傾斜一定的角度朝南(或北)安裝，但在低緯度地區(qū)就難以有效的應(yīng)用。因?yàn)榫暥扔?，集熱器的安裝傾角就愈小。尤其是在赤道地區(qū)，集熱器必須平放在地面上，受光面朝天，這不僅難以形成太陽能熱水器的自循環(huán)回路，而且全日效率也低。另一方面，通常的太陽能熱水器無論是平板型還是真空管型，其工質(zhì)的流動(dòng)回路多是單循環(huán)的，雖然也有少數(shù)太陽能熱水器為了防凍或在高溫運(yùn)行等原因而采用兩種流體的復(fù)合循環(huán)方式，但這又增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，還犧牲了轉(zhuǎn)換效率，從性能上說，平板型太陽能集熱器的瞬時(shí)效率曲線較陡，適用于低溫范圍，真空管型太陽能集熱器的瞬時(shí)效率曲線較平，適用于中溫范圍。若是同一個(gè)太陽能熱水器只采用一種工質(zhì)而希望同時(shí)在低溫和中溫范圍內(nèi)全年運(yùn)行都具有高的效率特性，就難以實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種特別適用于低緯度地區(qū)并具有高日效的直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器，其集熱器的安裝不是單面的，而是兩面的。集熱器不只是朝一個(gè)方向，面朝南(或北)，而是朝東西兩個(gè)方向。在熱水器里有兩個(gè)循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)同一種工質(zhì)雙路串級(jí)自循環(huán)。其中一個(gè)循環(huán)回路是在低溫區(qū)運(yùn)行，同時(shí)另一個(gè)循環(huán)回路在中溫區(qū)運(yùn)行。因此在低緯度地區(qū)安裝這種太陽能熱水器可在無跟蹤系統(tǒng)和調(diào)整傾角的條件下在全年各季度里實(shí)現(xiàn)單工質(zhì)雙路串級(jí)自循環(huán)，綜合取得高的日效率。
本實(shí)用新型太陽能熱水器是由直立兩面受光的集熱器和弧形反光鏡，以及雙循環(huán)儲(chǔ)水箱等主要部件所組成。其具體結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下


圖1為本實(shí)用新型太陽能熱水器的正面圖；圖2為集熱器的AA剖面圖；圖3為本實(shí)用新型太陽能熱水器的側(cè)面圖；其中(1)為儲(chǔ)水箱，(2)、(7)、(10)為絕熱材料，(3)為密封端蓋，(4)為玻璃套管，(5)為“一”字形吸熱肋管，(6)為“工”字形吸熱肋管，(8)為反光鏡，(9)溫水放水閥，(11)為底座，(12)為浮球閥，(13)為熱水取水閥，(14)為兩側(cè)邊框，(15)為角形壓條，(16)為透明玻璃蓋板，(17)反光膜，(18)為弧形襯板，(19)為反光層，(20)為溫水連接管，(21)為熱水下連管，所述的集熱器內(nèi)有平板型吸熱管和真空管型吸熱管相間的直立排列著。其平板型吸熱管是在金屬園管的周圍有四條肋片，這些肋片分成左右兩組，從截面上看好像“工”字形，故稱為“工”字形吸熱肋管(6)。每組肋片間填以絕熱材料(7)。在絕熱材料(7)的邊緣外露處緊挨著相鄰的真空管型吸熱管的玻璃套管(4)外壁。玻璃套管(4)內(nèi)裝的“一”字形吸熱肋管(5)是另一種金屬園管，在其外表面左右兩旁各有一條肋片呈“一”字形排開?！耙弧弊中挝鼰崂吖?5)的肋片尖部與玻璃套管(4)的內(nèi)壁之間有小的間隙。正對(duì)此處的玻璃套管(4)內(nèi)壁上鍍有反光膜(17)。從AA剖面圖上看，反光膜(17)的寬度基本上與緊挨在玻璃套管(4)外壁上絕熱材料(7)的厚度相同。反光膜(17)的長度與玻璃套管(4)的長度基本相同。玻璃套管(4)的外徑基本上與“工”字形吸熱肋管(6)向陽受光面的寬度相同。所有的玻璃套管(4)的上下兩端開口處都用密封端蓋(3)把直通式的“一”字形吸熱肋管(5)封裝起來。在玻璃套管(4)內(nèi)抽成低度真空，再充以微量的低導(dǎo)熱氣體。
在集熱器內(nèi)豎立著的“工”字形吸熱肋管(6)是組成低溫自循環(huán)回路的主要部件。帶有玻璃套管(4)的“一”字形吸熱肋管(5)是組成中溫自循環(huán)回路的主要部件。集熱器內(nèi)裝的各種吸熱肋管的上端都從儲(chǔ)水箱(1)的底部直接插入儲(chǔ)水箱(1)中，這些插入管在儲(chǔ)水箱(1)中的長短結(jié)構(gòu)不同。從
圖1中可看出，豎立在集熱器正中的一根“工”字形吸熱肋管是兼作下行回液管用。儲(chǔ)水箱(1)內(nèi)部底層的冷水開始從此管中向下流動(dòng)，進(jìn)入集熱器下面邊框內(nèi)包有絕熱材料(10)的溫水連接管(20)后，又分成兩路，流經(jīng)左右另外兩根豎立著的“工”字形吸熱肋管，吸收太陽熱能，再都向上流入儲(chǔ)水箱(1)，這是第一步溫水自循環(huán)回路。緊接著，在儲(chǔ)水箱(1)中的溫水再流入附近的“一”字形吸熱肋管，也是先下行兼作回流管用。當(dāng)流入集熱器下邊框內(nèi)的熱水連管(21)后，再分別經(jīng)過附近左右兩根“一”字形吸熱肋管，吸收太陽熱能，一起向上流進(jìn)儲(chǔ)水箱(1)，完成第二步中溫自循環(huán)回路?？傮w形成單工質(zhì)雙路串級(jí)自循環(huán)系統(tǒng)。
從圖2中還可看出，集熱器兩側(cè)邊框(14)上都有角形壓條(15)，把透明玻璃蓋板(16)壓封在集熱器的前后兩面上。
從
圖1中還可年出，儲(chǔ)水箱(1)安裝在集熱器頂部的邊框上。儲(chǔ)水箱(1)的外殼夾層中填有絕熱材料(2)。儲(chǔ)水箱(1)中裝有自來水進(jìn)管的浮球閥(12)。當(dāng)集熱器下面的熱水取出閥(13)打開放出熱水后，儲(chǔ)水箱(1)中的水位下降，浮球閥(13)就自動(dòng)打開，來調(diào)控儲(chǔ)水箱(1)中的水位。若需要放出儲(chǔ)水箱(1)中的溫水或存水時(shí)，可打開溫水放出閥(9)。
圖3是本實(shí)用新型太陽能熱水器的側(cè)面圖。從圖中可看出，集熱器的下面裝有弧形反光鏡(8)，這是由兩瓣貼有反光層(19)的弧形襯板(18)分別在集熱器底部邊框兩旁組裝而成。弧形反光鏡(8)的開口寬度約為集熱器高度(H)的2／3。弧形反光鏡(8)的長度稍大于集熱器的寬度(W)。集熱器底部邊框是固定在底座(11)上。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的性能和效果，用以下幾方面來說明(1)在低緯度地區(qū)使用，由于集熱器面向東西，所以當(dāng)太陽從東方(包括東南方和東北方)升起時(shí)，太陽光即可照射在集熱器朝東的受光面上，太陽繼續(xù)升高，除太陽光直接照射到集熱器的受光面上外，還有一部分太陽光經(jīng)弧形反光鏡(8)反射到集熱器上。此時(shí)集熱器朝西的受光面上只接受到天空散射光。當(dāng)中午時(shí)，集熱器東西兩面全部接受的是弧形反光鏡(8)的反射光和天空散射光。在下午時(shí)間里的情況正與上午情況相似。從上述過程可看到這種新型太陽能熱水器在沒有跟蹤和季節(jié)調(diào)整裝置的條件下，可在各季節(jié)的時(shí)間內(nèi)，以最大程度來接受太陽直射光和散射光，因而提高了全日效率。
(2)將兩種不同效率特性的吸熱管結(jié)合在同一個(gè)集熱器內(nèi)，形成兩支串級(jí)連接的水流自循環(huán)回路。其中平板型吸熱管進(jìn)行著溫水循環(huán)，真空管型吸熱管進(jìn)行著熱水循環(huán)，各自發(fā)揮其最佳的效果。綜合起來提高了太陽能熱水器的系統(tǒng)總效率。這種單工質(zhì)雙循環(huán)回路不僅可用在本實(shí)用新型的直立兩面結(jié)構(gòu)上，而且對(duì)現(xiàn)有國內(nèi)外常用的單面傾斜和其他類型吸熱管的太陽能熱水器都可適用。
(3)集熱器下面有兩個(gè)放水閥門，可分別取用熱水和溫水。這種太陽能熱水器還可進(jìn)一步作為沸水器，以及裝配成工農(nóng)業(yè)和生活設(shè)施上應(yīng)用的大型中溫?zé)崴?yīng)系統(tǒng)或空調(diào)的熱源。
(4)直立兩面式的太陽能集熱器結(jié)構(gòu)在其他緯度地區(qū)也可應(yīng)用，只要在底部的弧形反光鏡旁邊再附加側(cè)面弧形反光鏡即可。這就可發(fā)揮更廣泛的作用。
本說明書附圖所示的實(shí)施例中幾個(gè)主要尺寸集熱器寬度W＝700～900mm集熱器高度H＝1400～1600mm集熱器厚度K＝90～120mm儲(chǔ)水箱高度F＝300mm左右底座高度E＝150～300mm
權(quán)利要求1.直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器，其特征是集熱器的前后兩面外表結(jié)構(gòu)相同，都裝有透明玻璃蓋板(16)，面向東西直立著，集熱器下部邊框的兩旁裝有弧形反光鏡(8)，集熱器兩面都可接受太陽直射光，散射光和反射光，集熱器內(nèi)有多根平板型和真空管型的兩種吸熱管相間的豎立排列著，分別作為溫水和熱水的流通管道，這些吸熱管的上端部都直接插入位于集熱器上面的儲(chǔ)水箱(1)中，相互溝通，形成單工質(zhì)雙路串級(jí)自循環(huán)回路。
2.按權(quán)利要求1所述的直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器，其特征是集熱器內(nèi)豎立著多根吸熱管，其中平板型吸熱管是在金屬園管的外壁周圍分布著四條肋片形成左右兩組，從截面上來看，好象“工”字，故稱為“工”字形吸熱肋管(6)，每組肋片間填以絕熱材料(7)，此絕熱材料的邊緣外露處是緊挨著相鄰的真空管型吸熱管的玻璃套管(4)外壁，玻璃套管(4)內(nèi)裝的“一”字形吸熱肋管(5)是另一種金屬園管，在其外壁左右兩旁各有一條肋片，呈“一”字形排開，肋片的尖部與玻璃套管(4)內(nèi)壁之間有小的間隙，正對(duì)此間隙處的玻璃套管(4)的內(nèi)壁上鍍有反光膜(17)，反光膜(17)的寬度基本上與緊挨在玻璃套管(4)外壁上絕熱材料(7)的厚度相同，反光膜(17)的縱向長度與玻璃套管(4)的長度基本相同，玻璃套管(4)的外徑基本上與“工”字形吸熱肋管(6)的向陽受光面寬度相同，玻璃套管(4)的上下兩端用密封端蓋(3)封裝，玻璃套管(4)內(nèi)抽成低度真空，充以低導(dǎo)熱氣體。
3.按權(quán)利要求1所述的直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器，其特征是集熱器內(nèi)全部吸熱肋管的上端接管都直接插入位于集熱器上面的儲(chǔ)水箱(1)中，插入管的長短結(jié)構(gòu)不同，豎立在集熱器內(nèi)正中部位的一根“工”字形吸熱肋管兼作下行回液管用，儲(chǔ)水箱(1)內(nèi)底部的冷水開始從此管而下流到集熱器下部邊框內(nèi)的溫水下連管(20)，再分別經(jīng)過附近左右兩根“工”字形吸熱肋管，吸收太陽熱能后，再都向上流入儲(chǔ)水箱(1)中，這是第一步溫水自循環(huán)回路，緊接著在儲(chǔ)水箱(1)中的溫水再流入左右兩根“一”字形吸熱肋管，此管也是兼作下行回液管用，當(dāng)水流進(jìn)入集熱器底部邊框內(nèi)的熱水下連管(21)中，再分別經(jīng)過左右兩根“一”字形吸熱肋管，吸收太陽熱能后，向上流入儲(chǔ)水箱(1)，完成第二步熱水自循環(huán)回路，整個(gè)流動(dòng)過程形成單工質(zhì)雙路串級(jí)自循環(huán)系統(tǒng)。
4.按權(quán)利要求1所述的直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器，其特征是集熱器下面裝有弧形反光鏡(8)，這是兩瓣貼有反光層(19)的弧形襯板(18)分別固定在集熱器底部邊框兩旁而組成，弧的開口寬度約為集熱器高度(H)的2／3，弧形反光鏡(8)的長度 稍大于集熱器寬度(W)。
5.按權(quán)利要求1所述的直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)太陽能熱水器，其特征是集熱器具有兩面結(jié)構(gòu)和單工質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)也可分別應(yīng)用在其他類型和不同用途的太陽能熱水器上。
專利摘要本實(shí)用新型是直立兩面單工質(zhì)雙循環(huán)的太陽能熱水器。其集熱器東西向直立，可以兩面受光，并帶有弧形反光鏡。在全年各個(gè)季節(jié)里，不需要跟蹤和調(diào)整裝置就可以最大限度吸收太陽直射光和散射光。在集熱器內(nèi)裝配有平板型和真空管型兩種吸熱管，連同雙循環(huán)儲(chǔ)水箱組成單工質(zhì)中低溫串級(jí)自循環(huán)回路。特別適用于低緯度地區(qū)，可獲得高的全日效率。這種太陽能熱水器除作為家用外，還可裝配成用于工農(nóng)業(yè)和生活設(shè)施的大型太陽能中溫?zé)崴?yīng)系統(tǒng)和空調(diào)的熱源。
文檔編號(hào)F24J2/06GK2087761SQ9120672
公開日1991年10月30日 申請(qǐng)日期1991年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月27日
發(fā)明者廖少葆 申請(qǐng)人:廖少葆