一种热效率最高的真空平板太阳热水器

1一种热效率最高的真空平板太阳热水器简介：介绍一种最新的热效率最高的紧贴在楼房窗户下面的外墙上，或阳台围栏上的真空平板太阳热水器，即《真空锯齿式自动跟踪太阳集热器》。具有良好的防、抗冻性，锯齿面的透光板形状如洗衣板，最适合与建筑一体化。最新是因为：中华人民共和国国家知识产权局于2010年4月28日授予该热水器发明专利，专利号：ZL200510046530.0。热效率最高：一种坡度安装的实用新型专利《真空板式太阳能集热器》样机实验证明，“在环温零摄式度以下时，其热效率值比普通平板集热器提高30%左右，比全玻璃真空管集热器提高了约40%”。摘自《阳光能源》刊物03年4月期刊尾页。其专利号为ZL01272506.4。由于吸热器热辐射及集热器内部支撑使《真空板式太阳能集热器》存在明显的真空外壳冷热交换的问题，而《真空锯齿式自动跟踪太阳集热器》外保温层解决了这个问题，由于提高了保温性，所以单位面积的热效率最高。防、抗冻性良好：集热器有两层保温，里侧有真空保温，外侧有简易的苯板保温。集热器基本不存在室外输水管，不存在管道冻堵的问题。特殊低温和长期停用时，可以简单方便地排空集热器中的水，水量不超过一洗脸盆。所以具有良好的防冻性和抗冻性。最适合与建筑一体化：实现太阳热水器与建筑一体化，其实质就是要将楼房最大面积的墙立面充分利用起来，使集热器成为一个标准化的建筑构件。符合要求的集热器必须是单位面积热效率最高、透光板不会意外破碎飘落伤人、能免坡度安装于墙立面、能适应各种气候、安装人员身体重心不出窗口就可以安装。现有的各种平板集热器和玻璃真空管集热器都无法作到。因为，玻璃真空管构成平板集热器立于阳台围栏上，其收集的热量比坡度安装时减少过半，单位面积热效率原本就低，再降低过半，就失去了存在的意义。普通或真空平板集热器坡度安装在窗户上方，安装和使用都存在安全隐患及循环液体无法自循环等问题。只有《真空锯齿式自动跟踪太阳集热器》可以满足以上要求。简单易行：简化掉自动跟踪部分，由于制作、安装、维护简单，适合大众化。2具体专利文件如下：（ZL200510046530.0）说明书摘要一种真空锯齿式自动跟踪太阳集热器，涉及一种太阳能热水器。其吸热器安装在密闭透光容器内，锯齿面透光板、真空壳对接成密闭透光容器，容器内的真空支撑在吸热器的迎光侧和背光侧，真空壳里侧是热辐射隔离膜，外侧是保温层，防冻传感器在循环输水管上，真空补压嘴和真空度传感器固定在集热器上，自动跟踪阳光的机构使集热器以上边沿为轴，一个边沿在螺纹丝杠上直线往返运动，等价于玩具电机功率的微电机、传动轴、减速箱按顺序设置。它是一种免坡度地安装在阳台围栏或窗下墙壁上，是一种不破碎、高真空、耐高寒、防冻堵、安装简单的集热器。单位面积热效率是目前各类集热器中最高的一种，站在窗口可以方便擦洗集热器表面浮灰。说明书真空锯齿式自动跟踪太阳集热器（一）技术领域：本发明涉及一种太阳能集热器。该集热器特别适用于建筑一体化。安装在自家阳台或窗户下方的墙壁上使用。（二）背景技术：目前真空集热器的构成是：一种液态介质，被一种表面涂有吸热涂层的容器包裹，构成吸热器。吸热器，被一种透光的容器包裹，构成集热器。将两种容器夹层中的空气抽走，构成真空集热器。目前真空集热器有两类，一类是真空平板集热器，透光容器采用的是平板玻璃，透光面是平面。另一类是真空玻璃管集热器，透光容器采用的是玻璃管，透光面是圆弧曲面。目前两类真空集热器都不适用于墙立面。原因是，真空平板集热器无法免坡度安装于墙立面。真空玻璃管构成平板集热器，虽然可以免坡度安装于墙立面，但是，意外或人为飞来物、冰雹使集热器破碎，高空坠落容易造成人身伤害。“真空”二字让真空玻璃管集热器占据了70%以上的市场。存在的问题也是不少的。例如，过长的输水管线，在烟道中无法施加保温层，无论有无管道排空，由于冷水、冷管的存在，每次用水时都要面对冷水的无奈。即便如此，“宝贵”的烟道也容纳不了几根水管。占玻璃管圆弧曲面1/10的中心线处的面积不反光，圆弧曲面9/10的面积存在不同程度的反光。单位面积热效率比真空玻璃管高很多的平板集热器，长期以来却没有市场。其原因是不能有效的抽制“真空”。不管哪一类集热器，要成为市场认可的产品，都必须通过“真空”这个难关。专利号为ZL02274634.X的《壁挂式太阳能热水器》，只是发明了一类新的集热器透光面。为集热器免坡度安装开了一条路，成为一种免坡度安装于墙立面的太阳能集热器还存在很多问题。影响了实际使用。由于板面自身强度不够，做成中空后，存在，空气温度过高时集热器出现胀箱现象，空气温度过低时出现瘪箱现象，安装维修不方便等问题。关键所在是“真空”问题没有解决。现有的集热器，无法解决季节差、时间差造成集热器安装坡度或迎光坡度的偏离。偏离3的入射角产生光反射。消除入射角偏差，只有用“自动跟踪阳光”来解决。（三）发明内容：为了使楼房最大可利用空间的墙立面得到有效利用，为了兼顾平板集热器的热效率和真空管集热器的真空效果。本发明提供一种，真空锯齿式自动跟踪太阳集热器。其核心是一种新型的真空集热器。它是一种免坡度安装、不破碎、高真空、耐高寒、高保温、自动跟踪阳光、安装简单、维修方便的高效率的建筑一体化集热器。具有，模块化，包装运输方便，管线规范，建筑楼房时预留墙眼和输水管线简单，旧楼后续安装容易的特点。集热器自动排空，将集热器的水送回贮水箱，手动排空用于停电等特殊情况。所以，防冻性很好，使集热器的使用不受地域限制。“真空”和“自动跟踪阳光”，这两个长期难以解决的问题，引伸出四个具体问题：①真空支撑如何做到接触面积小、支撑点多、遮挡光线少、冷热传导性小。②如何消除有机透光板热胀冷缩产生的尺寸变化。③怎样解决集热器跟踪阳光时，软、硬输水管都无法跟随集热器位移。④怎样使集热器具有很强的抗风能力，做到低成本、结构简单、性能可靠。该集热器用真空隔热原理，阻隔吸热器的热能与外界的交换。用保温层隔断真空壳与大气之间的冷热交换。用热辐射隔离膜阻断吸热器对真空壳的热辐射。用真空壳的外伞沿解决集热器抗风能力及真空密闭的可靠性。用自动跟踪阳光提高集热器的热效率。用万向旋转器将线位移转变成角位移，是自动跟踪阳光成败的关键之一。本发明要解决的技术问题：1、真空玻璃管平板集热器易碎，悬挂于墙立面不安全；2、不同季节和时间，阳光进入集热器的入射角不同，锯齿面的坡度无法兼顾各个时期的入射角，产生光反射；3、有机材料构成透光板，强度不足难以抽真空；4、材料性慢泄漏，集热器若干年后真空度下降；5、集热器真空度下降后，使用者不易及时发现；6、高寒地区冻堵后胀裂集热器；7、目前的真空平板集热器保温性欠佳；8、透光板热胀冷缩，胀坏集热器；9、锯齿透光板四周密封的可靠性；10、集热器的抗风能力；11、万向旋转器动态连接处，动态保温；12、上下限温度控制方式不适合集热器水温控制；13、冷水管从集热器下方引出，管线远离窗口强度不好及无法施加保温层；14、集热器高空安装及维护不方便。本发明采用的技术方案：一种真空锯齿式自动跟踪太阳集热器，它包括吸热器、透光容器，其特征在于吸热器安装于透光容器内，透光容器是由锯齿透光板和真空壳构成，透光容器的向阳表面为锯齿面，锯齿面是由锯齿透光板构成，真空壳里侧安装有热辐射隔离膜，外侧安装有保温层，吸热器的两根循环输水管分别从集热器两侧的上方引出，透光容器包括有真空支撑，真空支撑是由透光网格支架和隔热网格支架组成，隔热网格支架支撑在吸热器的背光面，透光网格支架与吸热器接触，透光容器还包括有真空补压嘴、真空度传感器、悬挂支架；真空补压嘴的防漏锁紧座密闭的固定在集热器的真空壳上，真空度传感器的壳体密闭的固定在集热器的真空壳上，集热器上的悬挂折页用螺栓连接在悬挂支架上，吸热器包括防冻传感器，防冻传感器是用空心螺栓或空心螺帽连接在循环水管上，循环输水管靠近墙眼处设有可以组合、分解的管接头，该集热器还包括自动跟踪阳光的机构，该机构是使集热器以上边沿为轴，使集热器的一个边沿在螺纹丝杠上直线往返运动，该机构包括阳光入射角传感器、微电机、悬挂支架及仰角位移驱动、万向旋转器；其中的仰角位移驱动包括螺纹丝杠、减速箱、传动轴、传动轴连接器、驱动齿轮、悬挂折页、位移折页、支撑折页；其中的阳光入射角传感器安装在集4热器上，微电机、传动轴连接器、传动轴、传动轴连接器、减速箱按顺序设置，其中微电机等价于玩具电机的功率，采用双轴输出，仰角位移驱动是左右对称的两套，减速后的动力传给驱动齿轮，减速箱的驱动齿轮带动位移折页在螺纹丝杠上移动的结构是驱动齿轮和位移折页的一页套在螺纹丝杠上，位移折页的另一页固定在真空壳上，悬挂折页的一页固定在真空壳上，悬挂折页的另一页与悬挂支架用螺栓连接，支撑折页的一页与螺纹丝杠的一端连接，支撑折页的另一页固定在悬挂支架的下方，万向旋转器串接在循环输水管上。真空补压嘴它包括防漏锁紧座、防漏锁紧罩、防漏罩、弹性胶管、密封垫圈；真空补压嘴的防漏锁紧座密闭的固定在真空壳上，密封垫圈在防漏锁紧座上，防漏锁紧罩压紧密封垫圈的同时，防漏罩在防漏锁紧罩的推动下垂直挤压密封垫圈，单向封闭抽气孔的弹性胶管包在防漏锁紧座上的抽气孔上，弹性胶管采用弹性好的耐热橡胶制成。真空度传感器它包括电子开关、传感器的壳体；该传感器的壳体密闭的固定在真空壳上，跟随真空气室的压力改变而形变的封闭的壳体是用波纹管或弯曲金属管制成，电子开关是用磁铁和霍尔元件构成，电子开关受控于形变气室的形变。真空支撑，其中的透光网格支架是用有机透光材料构成网格支架，在该支架与吸热器接触的一侧组装了采用绝热材料制成的条，隔热网格支架是用绝热材料制成网格支架，透光网格支架和隔热网格支架的支撑接触面都是刀刃状或凸起的圆弧状。阳光入射角传感器是安装在集热器上，所说的传感器是由若干个光敏元件安装在阴影板上，被垂直安装在阴影板上的遮阳板所等分。万向旋转器它包括旋转器外壳、旋转器内壳、滑动耐磨垫圈、陶瓷环、防漏密封圈；该旋转器串接在循环输水管中，旋转器内壳插在旋转器外壳中，滑动耐磨垫圈套在旋转器内壳上，滑动耐磨垫圈连接在旋转器外壳上，防漏密封圈、陶瓷环、陶瓷环、防漏密封圈按顺序设置在两壳对接区域的壳内部。1、解决集热器破碎的技术方案：用含有耐紫外线工艺的有机透光材料，一次成型锯齿透光板，替代真空玻璃管，构成重量轻、不破碎的真空锯齿式自动跟踪太阳集热器。2、解决季节和时间差产生光反射的技术方案：用集热器自动跟踪阳光，补偿由于季节差产生的阳光入射角偏差。自动跟踪阳光主要由阳光入射角传感器、微电机、悬挂支架及若干个仰角位移驱动、万向旋转器所组成，它包含有使集热器向阳侧的平面垂直于某一圆弧轨迹，该圆弧轨迹的一端垂直于墙立面，集热器沿该圆弧轨迹自动重复往返位移的机构。自动跟踪阳光需要解决如下四个问题：①解决软、硬输水管无法跟随集热器位移的技术方案：用万向旋转器将输水管线的线位移转换成角位移。万向旋转器是由，两根对接的水管，细水管插在粗水管中，靠近墙眼的一端设有可以组合、分解的管接头，所说的对接处包含有能相对反方向旋转的连接和防漏机构。由于安全的需要，安装和维修工作必须在窗口处伸手可及的范围里。所以，所有的输水管线不能远离窗口。假如，集热器以底边沿为轴旋转，硬连接的输水管无法跟随集热器位移。假如，采用弹簧软水管虽然能够跟随，但是，寿命很短，承受水压能力差，软水管施加保温材料后失去柔软性，也无法跟随集热器位移。只有，集热器以上边沿为轴旋转，配以万向旋转器，才是可行的。②解决阳光入射角传感器的技术方案：阳光入射角传感器是安装在集热器上，所说的传感器是由若干个光敏元件安装在阴影板上，被垂直安装在阴影板上的遮阳板所等分。阳光5入射角传感器如果安装在窗台或墙上，检测的是绝对入射角，控制复杂成本高。阳光入射角传感器安装在集热器上，检测的是入射角偏差，控制简单成本低，运行可靠。③解决万向旋转器和悬挂折页的轴线不在一条直线上的技术方案：如果不在一条直线上，就无法将线位移转换成角位移。解决的办法是，在集热器两侧的输水管引出端，各增加一个Z型管接头。④解决集热器沿圆弧轨迹自动重复往返位移的技术