全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器制造技术

本发明专利技术提供全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，该热水器包括相互连接的太阳能水箱、支架、热管、热电发电模块、蓄电池、冷水循环系统、控制器。本发明专利技术的效果是该热水器有效地解决了热水箱中热水沸腾、蒸发造成的能量浪费问题。蓄水箱通过冷水进水管和冷水出水管与冷却热电发电模块冷端进行换热，可以提高蓄水箱内的温度10～20℃，相当于从蓄水箱给太阳能补水的水进行了一次预热，使热量得到充分利用利。本装置不仅能给用户提供热水，还能充分的利用冷水和热水之间的温差来发电，节能环保，安全高效。

All weather photothermal photovoltaic integrated automatic control heat pipe water heater

The present invention provides all-weather solar thermal photovoltaic integrated automatic control heat pipe water heater, the water heater comprises a connecting bracket, a solar water tank, heat pipe, thermoelectric power generation module, battery, controller, cooling water circulation system. The effect of the invention is that the water heater effectively solves the energy waste problem caused by boiling water and evaporating in the hot water tank. The water tank water inlet pipe and water outlet pipe and the cooling thermoelectric modules through the heat of cold water, can raise the temperature of 10 ~ 20 DEG C water storage tank, from the water tank water to solar water had a warm-up, make full use of the heat. The utility model can not only provide hot water for users, but also make full use of the temperature difference between cold water and hot water to generate electricity. The utility model has the advantages of energy saving, environmental protection, safety and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器
本专利技术涉及太阳能热水器设备领域，特别是涉及一种全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器。
技术介绍
太阳能热水器是一种光热转换器，一般是由真空玻璃集热管、储水箱、支架及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空玻璃集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，再利用管内热水上浮冷水下沉的原理将水加热，使水产生微循环而达到所需热水。因其节能环保、方便且便宜等特点在广大地区越来越普及。但用户用热水只要达到40～50℃就可以，而太阳能热水器可以将水加热至70～90℃，甚至可以达到更高乃至沸腾，由于热量过剩不仅浪费了水资源，而且持续加热对太阳能热水器的箱体及吸热装置也会造成损害。同时，吸热装置表面温度升高也将导致能量转换效率降低。当太阳光照比较弱(雨雪天或者夜晚)时，用户用水往往比较困难，所以普通太阳能热水器就很难满足用户的需求。现阶段为了解决太阳能热水器无法全天候运行的问题，无非使用以下四种方式来提供生活热水：1.太阳能热水器和电热水器结合；2.太阳能热水器和燃气热水器结合；3.只使用电热水器；4.只使用燃气热水器。以上四种方法都有缺点：电热水器占据卫生间上部很大一部分空间且耗电巨大；燃气热水器由于燃气的不安全性(易燃易爆)，特别是卫生间空间狭小封闭，若发生燃气泄漏，不易察觉，后果不堪设想。日常生活中，人们除了对太阳能热水器的热能有需求外，对于电能的需求进一步增大。现在的太阳能热水器功能单一，只能产生热能，而不能产生电能。因此，太阳能的光热利用和温差发电综合为一体，将是未来太阳能热水器发展的趋势。
技术实现思路
针对现有技术的弊端，本专利技术的目的在于提供一种结构简单，价格便宜，节能环保，安全高效的全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，太阳能热水不保证率为零，实现了太阳能光热利用和发电一体化。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为提供一种全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，其中：该热管热水器包括太阳能水箱、支架、热管、热电发电模块、蓄电池、冷水循环系统、控制器，太阳能水箱置于支架的上方，太阳能水箱上方连接用户热水管、自动排气阀和补水管；支架的斜面上平铺热电发电模块，热电发电模块上平铺热管，所述的热管上端插入太阳能水箱的下部；在太阳能热水器旁边设置有蓄水箱，蓄水箱上方连接有进水管，下方接有补水管、泄水管、冷水进水管、冷水出水管，蓄水箱下端通过补水管与太阳能水箱连接，蓄水箱与通过冷水进水管、冷水出水管热电发电模块连接，形成冷水循环系统；所述的补水管上设有电磁阀一，进水管上设有电磁阀二，冷水进水管上设有电磁阀三，冷水出水管上设有电磁阀四，泄水管上设有电磁阀五，所述的电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四和电磁阀五均通过导线与位于室内的控制器连接。开关组在控制器一旁，从开关组引出五组导线，一组导线连接控制器，另外四组分别连接家庭供电导线、家庭用电导线、太阳能水箱左侧的电加热器和蓄电池。蓄电池置于室内，导线连接蓄电池和热电发电模块，形成闭合回路；所述的蓄电池上设有电量检测器，所述的电量检测器通过导线与控制器相连。所述太阳能水箱一侧设有电加热器、温度感应器、水位感应器一和水位感应器二，电加热器通过导线与开关组连接，水位感应器一位于太阳能水箱高度方向五分之一处；水位感应器二位于太阳能水箱高度方向五分之四处，所述热电发电模块包括吸热板、P型导体，N型导体、三块金属片和充水箱，P型导体和N型导体并排放置，之间的空隙填充有绝缘绝热材料，P型导体和N型导体的上端先通过金属片之一连接，再与吸热板(热源)贴合；P型导体和N型导体的下端先分别与金属片之二、金属片三连接，再与充水箱有绝缘层的那一面连接，充水箱另一面接触支架；金属片之二设为正极，金属片之三设为负极，金属片之二、金属片之三与蓄电池之间通过导线连接，形成闭合环路。本专利技术的有益效果：本专利技术虽然初投资较高，但具有以下明显优点：运行费用低；节省了室内空间；无燃气泄漏危险；太阳能热水不保证率为零。热电发电模块利用材料两端的温度差发电，与传统发电技术相比，具有以下优点:1)无机械运动，不易发生故障；2)自动启动和停止，有能量输入时自动产生电；3)即使发电规模小也不会导致效率降低；4)无需周边设备，所需要的空间小。因此，热电发电技术在太阳能发电、余热再利用领域有着不可替代的优势。本专利技术实现了热电发电模块与太阳能热水器的完美结合，本装置不仅能给用户提供热水，还能充分的利用冷水和热水之间的温差来发电，节能环保，安全高效。吸热板的加入不仅提高了太阳能热水器的阳光利用率，热管本身的热量通过吸热板传递给了热电发电模块用来发电，用于蓄电或者提供生活用电，同时还降低了热管本身的壁温，达到了散热冷却的效果，使得热管的热效率提高5％～10％。因为壁温过高会损坏热管，而且壁温越高，表面发射率越高，散热就越大，整体热管的能量利用率变低。而且热管中多余的热量得到利用，使热量得到最大程度的利用，有效地解决了热水箱中热水沸腾、蒸发造成的能量浪费问题。蓄水箱通过冷水进水管和冷水出水管与冷却热电发电模块冷端进行换热，可以提高蓄水箱内的温度10～20℃，相当于从蓄水箱给太阳能补水的水进行了一次预热，使热量得到充分利用。附图说明图1为本专利技术的系统图；图2为本专利技术的热电发电的原理图；图3为本专利技术的方案一热电发电模块结构图；图4为本专利技术的方案二热电发电模块结构图；图5为本专利技术的生活用水流程图。图中：1.太阳能水箱2.控制器3.热管4.中空玻璃5.吸热板6.P型导体7.N型导体8.充水箱9.散热肋片10.蓄电池11.蓄水箱12.冷水进水管13.冷水出水管14.导线15.补水管16.进水管17.泄水管18热水管19.自动排气阀20.电加热器21.温度感应器22.水位感应器一23.开关一24.开关二25.开关三26.电磁阀一27.电磁阀二28.热电发电模块29.开关组30.金属片一31.绝缘层32.电磁阀三33.电磁阀四34.电磁阀五35.电量检测器36.水位感应器二37.金属片二38.金属片三39.绝热绝缘块40.水位感应器三41.开关四42.开关组具体实施方式结合附图对本专利技术的全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器结构进一步说明。本专利技术的全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器设计思想是通过热电发电模块因温度差产生热电势，在闭合回路中产生电流，来进行电能的存储和利用，使用控制器来控制各个感应元器件、开关以及阀门的运作，协同工作来提高系统的总体能量利用率。本专利技术实现了热电发电模块与太阳能热水器的完美结合。如图1所示，本专利技术的全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，包括太阳能水箱1、支架、热管3、热电发电模块28、蓄电池10、冷水循环系统、控制器2，太阳能水箱1置于支架的上方，太阳能水箱1上方连接用户热水管18、自动排气阀19和补水管15；支架的斜面上平铺热电发电模块，热电发电模块上平铺热管，所述的热管3上端插入太阳能水箱1的下部；在太阳能热水器1旁边设置有蓄水箱11，蓄水箱11上方连接有进水管16，下方接有补水管15、泄水管17、冷水进水管12、冷水出水管13，蓄水箱11下端通过补水管15与太阳能水箱1连接，蓄水箱11与通过冷水进水管12、冷水出水管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，其特征是：该热管热水器包括太阳能水箱(1)、支架、热管(3)、热电发电模块(28)、蓄电池(10)、冷水循环系统、控制器(2)，太阳能水箱(1)置于支架的上方，太阳能水箱(1)上方连接用户热水管(18)、自动排气阀(19)和补水管(15)；支架的斜面上平铺热电发电模块，热电发电模块上平铺热管，所述的热管(3)上端插入太阳能水箱(1)的下部；在太阳能热水器(1)旁边设置有蓄水箱(11)，蓄水箱(11)上方连接有进水管(16)，下方接有补水管(15)、泄水管(17)、冷水进水管(12)、冷水出水管(13)，蓄水箱(11)下端通过补水管(15)与太阳能水箱(1)连接，蓄水箱(11)与通过冷水进水管(12)、冷水出水管(13)热电发电模块(28)连接，形成冷水循环系统；所述的补水管(15)上设有电磁阀一(26)，进水管(16)上设有电磁阀二(27)，冷水进水管(12)上设有电磁阀三(32)，冷水出水管(13)上设有电磁阀四(26)，泄水管(17)上设有电磁阀五(34)，所述的电磁阀一(26)、电磁阀二(27)、电磁阀三(32)、电磁阀四(26)和电磁阀五(34)均通过导线与位于室内的控制器(2)连接；开关组(42)在控制器一旁，从开关组(42)引出五组导线，一组导线连接控制器(2)，另外四组分别连接家庭供电导线、家庭用电导线、太阳能水箱左侧的电加热器(20)和蓄电池(10)；蓄电池(10)置于室内，导线(14)连接蓄电池(10)和热电发电模块(28)，形成闭合回路。...

【技术特征摘要】
1.一种全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，其特征是：该热管热水器包括太阳能水箱(1)、支架、热管(3)、热电发电模块(28)、蓄电池(10)、冷水循环系统、控制器(2)，太阳能水箱(1)置于支架的上方，太阳能水箱(1)上方连接用户热水管(18)、自动排气阀(19)和补水管(15)；支架的斜面上平铺热电发电模块，热电发电模块上平铺热管，所述的热管(3)上端插入太阳能水箱(1)的下部；在太阳能热水器(1)旁边设置有蓄水箱(11)，蓄水箱(11)上方连接有进水管(16)，下方接有补水管(15)、泄水管(17)、冷水进水管(12)、冷水出水管(13)，蓄水箱(11)下端通过补水管(15)与太阳能水箱(1)连接，蓄水箱(11)与通过冷水进水管(12)、冷水出水管(13)热电发电模块(28)连接，形成冷水循环系统；所述的补水管(15)上设有电磁阀一(26)，进水管(16)上设有电磁阀二(27)，冷水进水管(12)上设有电磁阀三(32)，冷水出水管(13)上设有电磁阀四(26)，泄水管(17)上设有电磁阀五(34)，所述的电磁阀一(26)、电磁阀二(27)、电磁阀三(32)、电磁阀四(26)和电磁阀五(34)均通过导线与位于室内的控制器(2)连接；开关组(42)在控制器一旁，从开关组(42)引出五组导线，一组导线连接控制器(2)，另外四组分别连接家庭供电导线、家庭用电导线、太阳能水箱左侧的电加热器(20)和蓄电池(10)；蓄电池(10)置于室内，导线(14)连接蓄电池(10)和热电发电模块(28)，形成闭合回路。2.根据权利要求1所述的全天候光热光伏一体化自动控制热管热水器，其特征是：所述的蓄电池(10)上设有电量检测器(35)，所述的电量检测器(35)通过导线与控...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚万祥，潘国华，盛景四，郑明静，张春晓，
申请(专利权)人：天津城建大学，天津天地源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12