一種仿生太陽能熱水器集熱板的製作方法
2023-04-25 12:20:46
專利名稱：一種仿生太陽能熱水器集熱板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能熱水器集熱板，尤其涉及一種具有類似樹 葉結構的仿生太陽能熱水器集熱板。
背景技術：
太陽能熱水器因其利用能源的清潔、高效、免費等特性，而得到 越來越廣泛的應用。目前巿場上銷售的太陽能熱水器，絕大多數產品 的外掛集熱管部分均釆用直管等距排列的結構形式，如圖1所示，其 具有加工簡單、安裝成本較低的優點，然而由於其等距排列的直管之 間需保留適當的間隙，因此不可避免存在佔地面積大、而釆光面積和 管內儲水量相對較小的缺陷。發明內容(一) 要解決的技術問題本發明的目的是提供 一種仿生太陽能熱水器集熱板，以解決現有 技術中直管集熱器佔地面積大、而釆光面積和管內儲水量相對較小的 缺陷。(二) 技術方案為了達到上述目的，本發明採取以下方案 一種仿生太陽能熱水器集熱板，所述集熱板包括 多根互通連接成樹葉形的水管，用於吸收太陽能並輸出加熱的 水；及吸熱板，用於吸收太陽能進一步加熱所述水管；所述吸熱板的上表面與所述水管的底部相連。 上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述樹葉形為橢圓形、掌形、 圓形、披針形、倒披針形或羽狀複葉形。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述水管包括 一級水管，為單根直水管，構成所述樹葉形的主葉脈； 二級水管，包括兩根弧形水管，與所述一級水管聯通，構成所述 樹葉形的葉緣；三級水管，包括多根彎曲水管，分別與所述一級水管與二級水管 聯通，構成所述樹葉形的支葉脈。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述二級水管以所述一級水管 為參考軸對稱分布。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述三級水管以所述一級水管 為參考軸對稱分布。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述三級水管在所述一級水管 與二級水管之間呈葉脈狀均勻分布。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述集熱板的出水口及進水口 分別位於所述一級水管的兩端。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述一級水管的管徑大於所述 二級水管的管徑，所述二級水管的管徑大於所述三級水管的管徑。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述吸熱板為與所述水管相同 的樹葉形，所述水管設置於所述吸熱板之上。上述仿生太陽能熱水器集熱板中，所述水管外表面和/或吸熱板 上覆有選擇性吸收塗層。 (三)有益效果本發明有如下優點其採用仿生設計，由多根互通水管及吸熱板 構成樹葉形集熱板，充分利用空間，在一定的佔地面積下，可以獲得 比現有技術中真空管集熱板更大的儲水空間及釆光面積，從而提高了 太陽能的利用效率，可縮短管中冷水加熱的時間。
圖l為現有技術中的太陽能熱水器集熱管示意圖；圖2為本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管實施例結構圖；圖3為本發明仿生太陽能熱水器集熱板的吸熱板實施例圖；圖4為本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管另一實施例示意圖；圖5為本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管再一實施例示意圖。
具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。 如圖2所示，為本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管實施例結 構圖，本實施例中集熱板的水管構成類似於樹葉型的外形，該樹葉型 可以為橢圓形、掌形、圓形、披針形、倒披針形、羽狀複葉形或其他 常見的樹葉形狀，本實施例中僅以橢圓形樹葉為例結合附圖進行說 明，然而本發明並不以此為限。上述樹葉型的水管進一步包括一級水 管210、 二級水管220及三級水管230。其中， 一級水管210為單根 直水管，構成樹葉形的主葉脈；二級水管220,包括兩根弧形水管， 與一級水管210的兩端聯通，構成樹葉形的葉緣；三級水管230,則 包括多根彎曲水管，分別與一級水管與二級水管聯通，構成樹葉形的 支葉脈。繼續如圖所示，二級水管220及三級水管230以一級水管210為 參考軸對稱設置，而三級水管230在一級水管210與二級水管220之 間呈葉脈狀分布。集熱板的出水口及進水口則分別位於一級水管210 的兩端。並且各級水管按管徑由大至小的排序為 一級水管>二級水 管>三級水管。如圖3所示，本發明太陽能熱水器集熱板的實施例還包括樹葉型 的吸熱板，其上表面與上述水管的底部相連，並與水管一起固定於太 陽能熱水器的支架上構成完整的集熱板。集熱板的水管用於吸收太陽 能以加熱其中的冷水並運輸加熱後的水至熱水器的儲水箱，而吸熱板可由銅、鋁合金、不鏽鋼或鍍鋅鋼製成，用於吸收太陽能進一步對水 管進行深度加熱。另外，為了提高集熱效率，可在吸熱板表面和/或 水管外表面均塗覆選擇性吸收塗層。下面通過集熱板模型的計算對本發明仿生太陽能熱水器集熱板 與現有技術的真空管型集熱板的進行優越性的比較。本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管模型參數及計算結果如下。一級管道a:內徑ra= 24mm 總長度Ha = 650mm 二級管道b:內徑rb-22mm 總長度Hb- 1500mm 三級管道c:內徑rc = 14mm 總長度Hc = 4800mm; 由於本實施例中集熱板採用的樹葉外形近似為橢圓形，因此其佔地面積可按橢圓的面積公式計算，通過計算該橢圓的長短軸L,、 L2可進一步計算其佔地面積為Su = Pi'L!'L2 = 3.14159 x 21 x 28 - 1847.2549(cm2);本實施例中集熱板所使用的水管截面均為圓形，因此其容積的計算結果為V, Pi'(r2Ha+r2Hb+r2Hc) M遂1534(L);而有效的採光面積為S12 = Pi'dc*Hc/2 = Pi'rc'Hc = 2111.1485 (cm2)。 現有技術的真空管型集熱板模型參數及計算結果如下。 從巿場釆樣來看，取普通熱水器集熱管模型口徑與長度的比為1:30，並設定與上述本發明仿生太陽能熱水器集熱板模型相同的佔地面積。設定參數為直徑d-20mm長度L-600mm; 則平行排列的集熱管根數n的計算過程如下 Sn/L/d-Su/L/d- 1847.2549 + 60 + 2=15.4,再考慮管間的必要空 隙後設為11 = 8根；V2=n*Pi'(d/2)2*L = 8 x 3.14159 x io2 x 600=1.5079632(L) < V1;有效釆光面積為S22 = n'Pi*d'L/2 = 1507.9632(cm2) < < Si2;通過上述模型的計算結果比較可以得出，釆用本發明仿生太陽能 熱水器集熱板的樹葉形水管結構後，在佔地面積同為1847.2549cm2 的情況下比現有技術中的真空管型集熱管組多出了 603.1853 cn^的 釆光面積，以及0.0951902L的容積，具有明顯的有益效果。表1為本發明太陽能熱水器集熱板的實際設計參數，其型號即為 仿生樹葉形水管組的數目，並各型號集熱板對應的外掛水箱容量及釆 光面積如下表所示。表1型號真空管口徑x長度(mm)外掛水箱容量(lj採光面積(m2)2一級 二級 三級cf) 100 x 1354 <J)92x 3125 (j)62x圃OO1601.853同上2002.925同上4504.87表2為目前巿場上幾種傳統太陽能熱水器的規格參數。表2型號真空管口徑x長度(mm)外掛水箱容量(L)採光面積(m2)1520①47x 15001601.651524047x 15002002.241842058x18004504.20由表1及表2的結果對比可得，在外掛水箱容量相同的情況下， 本發明仿生太陽能熱水器集熱板的釆光面積相比傳統太陽能熱水器 集熱管組有明顯增大，從而能夠對太陽能進行更高效地利用，大大縮 短冷水加熱的時間。圖4 5均為本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管實施例示意 圖，其中的樹葉形分別為三葉掌形樹葉及五葉掌形樹葉。此處圖4~5 僅用以說明本發明仿生太陽能熱水器集熱板的水管實施例所釆用的8樹葉形並不限於上述圖2實施例中的橢圓形，還可釆用其他常見的樹葉形狀。而該兩個實施例中的集熱板水管結構與上述圖2的實施例結構則相同，均包括構成樹葉形主葉脈的一級水管、構成樹葉形葉緣的二級水管及構成樹葉形支葉脈的三級水管，是以此處對圖4~5兩個實施例集熱板的水管結構不再加以贅述。以上為本發明的最佳實施方式，依據本發明公開的內容，本領域 的普通技術人員能夠顯而易見地想到一些雷同、替代方案，均應落入 本發明保護的範圍。
權利要求
1. 一種仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於，所述集熱板包括多根互通連接成樹葉形的水管，用於吸收太陽能並輸出加熱的水；及吸熱板，用於吸收太陽能進一步加熱所述水管；所述吸熱板的上表面與所述水管的底部相連。
2、 如權利要求l所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於， 所述樹葉形為橢圓形、掌形、圓形、披針形、倒披針形或羽狀複葉形。
3、 如權利要求1或2所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於，所述水管包括一級水管，為單根直水管，構成所述樹葉形的主葉脈； 二級水管，包括兩根弧形水管，與所述一級水管聯通，構成所述樹葉形的葉緣；三級水管，包括多根彎曲水管，分別與所述一級水管與二級水管 聯通，構成所述樹葉形的支葉脈。
4、 如權利要求3所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於, 所述二級水管以所述一級水管為參考軸對稱分布。
5、 如權利要求3所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於， 所述三級水管以所述一級水管為參考軸對稱分布。
6、 如權利要求3所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於，所述三級水管在所述 一 級水管與二級水管之間呈葉脈狀均勻分布。
7、 如權利要求3所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於， 所述集熱板的出水口及進水口分別位於所述一級水管的兩端。
8、 如權利要求3所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於, 所述一級水管的管徑大於所述二級水管的管徑，所述二級水管的管徑 大於所述三級水管的管徑。
9、 如權利要求l或2所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵 在於，所述吸熱板為與所述水管相同的樹葉形。
10、 如權利要求9所述的仿生太陽能熱水器集熱板，其特徵在於，所述水管外表面和/或吸熱板上覆有選擇性吸收塗層。
全文摘要
本發明涉及一種具有類似樹葉結構的仿生太陽能熱水器集熱板，包括多根互通連接成樹葉形的水管，用於吸收太陽能並輸出加熱的水；及吸熱板，用於吸收太陽能進一步加熱水管；且吸熱板的上表面與水管的底部相連。本發明的仿生太熱能熱水器集熱板可以充分利用空間，在一定的佔地面積下，能夠獲得比現有技術中真空管集熱板更大的儲水空間及採光面積，從而提高了太陽能的利用效率，可縮短冷水加熱的時間。
文檔編號F24J2/24GK101261044SQ20081008922
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月25日 優先權日2008年4月25日
發明者可 楊, 沈應柏 申請人:楊 可;沈應柏