四季使用竖直追日抛物镜反射式太阳能热水器：南方型壁挂式：室外仅有一根受热管和抛物反射镜最大占用空间为０．４５×０．５×２米，故可安装在立墙上，可为多数中间楼层使用，储水器置于室内。较传统排管式热水器计算热效率提高２５倍。抛物反射镜追日动力由供水压力提供，控制电由光电池内供全年不需要外部供电。北方型壁挂式：换向阀及双出缸置于室内，严冬前自动排出受热管内的水避免冻损并启动辅助电加热，冻损期后自动恢复夏季状态不需供电，较普通电热水器全年节电三分之二以上。平置式：有效受照面积２．４平米，占地１．２×２米是为地面、屋顶等空间充裕的情况设计的大型机。竖直追日抛物镜反射式太阳能采暖器占地４．８平米可为冬季采暖使用。
【技术实现步骤摘要】
太阳能利用领域吸收太阳能辐射加热的设备。
技术介绍
目前使用的太阳能热水器受热管均为玻璃外壳机体脆弱，抽真空使工艺复杂成本 高，为扩大受照面积而由多根受热管排列组成结构复杂，太阳光直射温差小传热差，受热面 固定降低了太阳光的吸收效率。
技术实现思路
1).使用反射镜扩大受照面积并在受热管上集中太阳光的能量密度提高热转换效 率太阳光照射到整个地面但强度不是很高，扩大受照面积、集中太阳光线到能量转 换器件即提高照射强度(温差)是提高太阳能转换效率和扩大热水器使用期的最有效途 径，反射镜就兼有这两项功能而且最经济。由几何光学，抛物镜主光轴与太阳光线平行时其 反射光汇交于一点为抛物镜的焦点，这一状态称为对日。只有对日抛物镜才能发挥反射作 用，抛物镜自动追随太阳保持对日状态的功能称为追日，本专利技术的几种实施例均采用抛物 镜作为反射镜并具有追日的功能。2).使用一根受热管代替原有的受热排管扩大可用期由于抛物镜集中太阳光线的作用，本专利技术的‘四季用单受热管抛物镜追日反射式 太阳能热水器’，不需要十几根受热排管仅设一根受热管。因此大大降低了太阳能热水器的 复杂程度和制造成本。更重要的是缩小了原太阳能热水器的占地面积，使一些原无法安装 原太阳能热水器的用户也可以使用本专利的太阳能热水器。而且由于抛物镜的反射作用集 中了太阳光线使原太阳能热水器无法利用的太阳光较弱的季节和时间，也可以集中太阳光 线产生温差加以利用扩大了可用期。3)储水箱移至室内由于只有一根受热管，加热强度高受热管内水温也较高，为依靠热循环提供了可 能性，这样就可以将储水箱移至室内，将受热管一端接储水箱下部输入冷水，另一端接储水 箱上部输出热水，形成加热循环，移至室内的储水箱较原置于排管之上的室外储水箱，大幅 减少了热散失、缩短了冬季保温困难的输水管的长度，加之冬季采用辅助电加热，使每户只 要有一个本专利的热水器，四季可用。4)本专利的热水器与原有太阳能热水器热工效率的比较我们将太阳直射的光强设为一，设抛物镜的受照面积为(长X宽)2X0.5 = 1平 米，受热管直径为0. 1米受照面积为2 X 0. 1 = 0. 2平米，两者相比1平米/0. 2平米=5。即 抛物镜的反射作用使受热管的受热强度是原排管热水器的5倍，由于传热与温差成正比， 就是说提高了 5倍的传热系数。由于储水箱移入室内，设室温为15度，室外气温为3度，相 比保温系数提高5倍。总热工系数提高5X5 = 25倍，值得改进。35).取消受热管的玻璃管外套及真空夹层由于储水箱移至室内且与受热管之间是经管道连接的，受热管的热散失不再直接 影响储水箱，而是经过其间的狭长管道，受热管防止热散失的外套玻璃管及其间的真空隔 层丧失了隔热的重要性故取消。为此大幅降低了工艺复杂性、降低了成本，提高了设备坚固 耐久的性能。受热管用薄不锈钢板制成外敷选择性吸收涂层中间设一隔板使水在受热管内 往返一个流程，以充分吸热。6).抛物镜的竖直追日空间追日可由分解为水平和竖直两个方向的追日来完成，当抛物镜焦准距较小 (如壁挂式)或水平长度较大(如连续排列的平置式)时，水平方向的追日效果较小且带来 复杂的结构故本专利仅采用竖直方向追日，这样可大大降低系统的复杂程度。7).受热管自动排水的防冻设计由于不再设玻璃管外套和真空隔层，受热管直接暴露在大气中冬季防冻尤为重 要，本专利设计了受热管等室外器件及管线防冻的自动排水机构。当最低气温出现低于摄 氏1度的情况，自动排出受热管及户外管线内的水防止冻损，抛物镜停止追日系统进入冬 眠状态。由于储水器安在室内可启动辅助电热，此时与电热水器完全相同，使本专利的热水 器一年四季都能为用户服务。为了防止由于昼夜温差而出现反复充排水的情况，设计只有 当最高气温回升到摄氏15度时(此温度可因产品使用地区不同而不同)系统充水恢复至 工作状态。8).抛物镜的焦点、重心、回转中心相重合的设计使用抛物镜作为反射镜，就必须使抛物镜具有旋转的功能以保持对日状态，当回 转中心与抛物镜重心不重合时，必然产生附加的重力距对回转运动很不利。回转中心与抛 物镜焦点不重合时反射光就不能集中到受热管上。本专利通过调整抛物镜的焦准距和深度 使抛物镜的焦点、重心、回转中心重合在一起。对于壁挂式太阳能热水器抛物镜焦准距为 0. 15米，镜口宽0. 5米(间接反映抛物镜的深度)，对于平置式太阳能热水器、太阳能采暖 器抛物镜焦准距为0. 5米，镜口宽1. 2米。满足抛物镜焦点、重心、回转中心重合的要求。附图说明 附图1.壁挂式太阳能热水器主视图附图2.壁挂式太阳能热水器左视图附图3.平置式太阳能热水器主视图附图4.平置式太阳能热水器左视图附图5.水、电及自动控制系统图.具体实施例方式1).壁挂式太阳能热水器(见附图1，2)a.抛物反射镜本实施例是专为多数的中间楼层使用太阳能热水器而设计的，中 间楼层仅有立墙可用故采用壁挂抛物镜反射式，抛物镜具备竖直追日功能。立墙可用空间 有限，故选抛物镜(11)的焦准距为0.15米，镜横向长度2米，镜口最大宽度0.5米，焦点距 墙0. 22米，镜外缘距墙最大距离0. 45米，选以上的几何尺寸将抛物镜放置在立墙不会影响窗户的采光是完全可以接受的。(以上尺寸大小是按立墙可允许的最大尺寸保守考虑的， 按计算热工效率提高25倍考虑是可以减小的)此时抛物镜(11)的平面受照面积为1平方 米，与传统100升太阳能热水器受照面积相同。b.抛物反射镜追日结构左支架(2)、右支架(12)分居热水器两端下部通过膨胀 螺栓(1)固定在立墙面上支撑热水器重量，上部分别为左轴承(14)、右轴承(15)，内孔为受 热管(16)，外套可以在其上转动的左绳轮(8)和右绳轮(9)其外通过镜辐(10)支撑抛物镜 (11)。抛物镜(11)具有竖直追日功能。光电池组(13)使用专利‘真空储热反射镜追日太阳 能热水器及太阳灶’(公开号CN 101634497A)中‘从属权利要求4.光电池组’的专利技术， 安装在抛物镜(11)外缘背对背的光电池组(13)其平面与受热管(16)和抛物镜(11)的主 光轴平行，当时间变化太阳光与抛物镜(11)的主光轴不平行时，必有一侧光电池组照到太 阳，产生电压打开电磁阀向双出缸(5) —侧供水。使用同一专利(公开号CN 101634497A) 的‘从属权利要求6.利用软拉轴、钢丝绳轮传动反射镜追日’。双出活塞杆(4) 一端同时拉 动两根前软拉轴(17)，另一端同时放松两根后软拉轴(7)，使左绳轮(8)、右绳轮(9)同时转 动通过镜辐(10)牵动抛物镜(11)追日旋转，当光电池组(13)两侧均照不到太阳时，电路 无电、电磁阀复位自锁，抛物镜(U)主光轴与太阳光线平行。四根软拉轴的每个轴端均有一个与自行车(或摩托车)车闸用相同的调节组件 (3)，用来固定八个轴端的位置并调整四根软拉轴的张紧力。受热管(16)内加设隔板(6) 使水由进水管(20)进入受热管(16)由出水管(21)流出，循环一个流程以充分换热，为了 保证抛物镜(11)形状的准确可适当加装背筋(18)，抛物镜(11)已满足100升容量热水器 对于受照面积的要求。对有平面空间的用户亦可将本热水器平置。在北方双出缸(5)放在 室内加装外壳(19)(包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
四季用单受热管抛物镜追日反射式太阳能热水器：四季用单受热管抛物镜追日反射式太阳能热水器，其特征是只有一根受热管，抛物镜竖直追日向受热管反射太阳光的太阳能热水器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张福隆，
申请(专利权)人：张福隆，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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