一種太陽能集熱器及太陽能熱水器的製作方法

2023-05-16 03:36:11 1

專利名稱：一種太陽能集熱器及太陽能熱水器的製作方法
技術領域：
本發明屬於熱水器領域，尤其涉及一種太陽能集熱器及採用該集熱器的太陽能熱 水器。
背景技術：
隨著人民生活水平的提高，熱水器在日常生活中的應用越來越廣泛。現有的熱水 器按照能量來源分為燃氣、燃煤、燃油熱水器，以及電熱水器等幾大類。上述燃氣、燃煤、燃 油熱水器消耗的均是不可再生能源，還造成環境的汙染；同時，在能源價格持續高漲的今 天，上述燃氣、燃煤、燃油熱水器的使用費用很高，給用戶帶來了較大的經濟負擔。由於用電 量大，電價也有持續增長的趨勢，上述電熱水器的廣泛應用也存在不小的障礙。在此背景下，太陽能熱水器以其能源清潔環保、使用費用較低、使用簡單方便等優 勢得到廣泛的應用，這將對我國國民經濟和環保事業帶來重大影響。圖1為現有技術中一種常見的太陽能熱水器的結構示意圖。如圖1所示，這種結 構的太陽能熱水器包括集熱器11和水箱12。集熱器11的作用是吸收太陽輻射的能量並將其轉化為集熱器11的內能。集熱器 11內設置有可供水流通過的管道，集熱器11的端部設置有進液口 11-1和出液口 11-2，水 箱12上也設置有進水口 12-1和出水口 12-2，水箱12的出水口 12_2與集熱器11的進液口 11-1連通，集熱器11的出液口 11-2與加熱水箱12的進水口 12-1連通，集熱器11與水箱 12通過管道形成一個閉合的循環通道。水箱12內的冷水進入集熱器11內，冷水在集熱器11內的管道內流動形成水流， 水流與集熱器11進行熱交換，將集熱器11吸收的太陽輻射能量轉化為水流的內能，從而實 現對水流的加熱，被加熱的水流回加熱水箱12內，加熱水箱12內的冷水再進入集熱器11， 通過不斷循環將水箱12內的冷水加熱到適當溫度。加熱水箱12還設有熱水出口 12-3和 冷水入口 12-4，冷水入口 12-4通過連接管與自來水管道連通，通過冷水入口 12-4可以向加 熱水箱內注入冷水，熱水出口 12-3通過連接管與終端用水口連接。需要說明的是，現有的太陽能熱水器中的集熱器的表面都是水平的，根據熱轉換 相關的理論可知，集熱器被加熱的效率與太陽光入射角有關係，當太陽光的入射方向與集 熱器表面的夾角為90度(即太陽光垂直入射到集熱器表面)時，集熱器被陽光加熱的效率 (即熱轉換效率)最高。實際中，一天中的大部分時間中陽光的入射方向都是傾斜的，為了 提高熱轉換效率，用戶通常是將集熱器傾斜放置，以達到圖2中所示的受光位置，但是這就 增加了集熱器11所佔據的面積，尤其是對於將集熱器放置在自家陽臺的用戶，還需要在陽 臺中開闢更大的閒置空間，用於專門放置集熱器11。因此，為了提高集熱器的熱轉換效率， 採用現有技術中的集熱器將增大其所佔據的面積。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種太陽能集熱器及太陽能熱水器，能夠在提高集熱器的熱轉換效率的同時不增大其所佔據的面積。為實現上述目的，本發明提供一種太陽能集熱器，包括一板體，所述板體內部設置 有液體流通道，所述液體流通道的一端形成進液口，另一端形成出液口，其特徵在於，所述 板體沿垂直於橫向的截面呈鋸齒狀。優選地，在所述板體朝上傾斜的區域中，液體流通道的延伸方向與水平面方向平 行。 優選地，所述液體流通道的個數至少為兩條。優選地，所述液體流通道呈S形分布，所述液體流通道包括數量不少於一條的沿 所述板體縱向或橫向延伸的管道。優選地，所述板體為鋁板。優選地，所述板體外表面塗有吸熱塗層。另一方面，本發明還提供一種太陽能熱水器，包括上述的太陽能集熱器，以及加熱 水箱。本發明提供的太陽能集熱器能夠在提高熱轉換效率的同時，不增大其所佔據的面 積。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明 的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中的太陽能熱水器的示意圖；圖2為圖1中的太陽能熱水器的集熱器的使用狀態示意圖；圖3為本發明提供的太陽能集熱器的一個實施例的示意圖；圖4為具有一種具體結構的液體流通道的太陽能集熱器的示意圖；圖5為本發明提供的太陽能集熱器的另一個實施例的示意圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖3是本發明提供的太陽能集熱器的一個實施例的示意圖，具體地，圖3為該實施 例中的太陽能集熱器中的垂直於橫向的截面示意圖，在本實施例中，將太陽能集熱器沿水 平放置的面延伸的方向定為「橫向」。該太陽能集熱器包括一板體21，板體21內部設置液體流通道(圖3中未示)，在 液體流通道的一端形成進液口，另一端形成出液口，這樣在該太陽能集熱器內將實現液體 流通，使得液體流經集熱器之後溫度被加熱。另外，從圖3中可以看出，板體21沿垂直於橫向的截面成鋸齒狀，並且本實施例中
4特別地，各個鋸齒形狀和尺寸相同。圖3中同時也示出了本實施例中的太陽能集熱器的受光情況。在使用中，不需要 為提高熱轉換效率而將該太陽能集熱器傾斜放置，由於該太陽能集熱器的板體21的沿垂 直於橫向的截面呈鋸齒狀，所以即使將該集熱器豎直放置，其板體21表面也被劃分成向上 傾斜的區域(即為受光面)211和向下傾斜區域(即為背光面)212。而由於受光面211本 身是傾斜的，所以太陽光可以很容易地直射到該受光面211的區域中，從而提高了熱轉換 效率，同時由於太陽能集熱器可以豎直放置，因此可以減小其所佔的面積。需要說明的是，本實施例中的太陽能熱水器中的液體流通道的形狀可以有很多 種，為了進一步增大熱轉換效率，應該儘量使得增大液體流在受光面中的與板體的接觸面 積，所以優選地，在板體21朝向傾斜的區域(即受光面)中，液體流通道的延伸方向與水平 面平行。此外，液體流通道的個數優選至少為兩條。圖4示出了具有一種具體結構的液體流通道的太陽能集熱器。在太陽能集熱器的 板體31上設置由沿板體的橫向(即水平方向)延伸的液體流通道32，液體流通道32呈S 形分布，液體流通道32 —端形成進液口 34，另一端形成出液口 35。液體流通道32包括沿 板體31橫向延伸的第一管道33-1和第二管道33-2。這種結構的太陽能集熱板中的液體流 通道32呈S形分布，且該液體流通道包括兩條管道；水流從進液口進34入液體流通道32 內，經液體流通道32內的管道流至出液口 35，液體流通道32內的第一管道33-1、第二管道 33-2的入水口均直接與進液口 34連通，從進液口 34流入的水流將以較高的流速進入液體 流通道內的第一管道33-1、第二管道33-2中，第一管道33-1、第二管道33_2 二者中的水流 流量均勻，不會存在一個管道中水流較大，另一管道中的水流較小的問題，水流可以與板體 31進行充分接觸，水流與太陽能集熱板的熱交換效率較高，可以充分利用太陽能集熱板所 吸收的太陽輻射能量。優選方案中，為了提高太陽能集熱板吸收太陽輻射能量的效率，板體31的外表面 還可以塗抹光譜選擇性吸熱塗層，以進一步大幅提高光_熱轉換效率。優選方案中，板體31可選用質量較輕、熱導效果好的鋁板。上述實施例中，液體流通道32沿板體的橫向設置，本發明所提供的太陽能集熱板 還包括液體流通道沿板體縱向設置的情況，這兩種結構均在本發明的保護範圍內。上述實施例中，液體流通道32包括第一管道33-1、第二管道33_2兩條管道，本發 明所提供的太陽能集熱板並不對構成液體流通道的管道的數量進行限定，液體流通道可以 由一條管道組成，也可以由二條管道組成，還可以由三條管道組成。需要說明的是，上述太陽能集熱器的板體的外表面還可以塗有吸熱塗層。圖5示出了本發明提供的太陽能集熱器的另一個實施例，該實施例與2中的太陽 能集熱器的區別在於太陽能集熱器的板體51截面的鋸齒狀結構中個各個鋸齒的尺寸不 同，具體地，如圖5所示，該實施例中的板體51朝上傾斜的區域具有面積不同的兩種類型， 面積較大的向上傾斜的區域標記為511a，面積較小的向上傾斜的區域標記為511b。板體51 朝下傾斜的區域具有面積不同的兩種類型，面積較大的向下傾斜的區域標記為512a，面積 較小的向下傾斜的區域標記為512b。在向上傾斜的區域511a和511b中，陽光都是近乎垂 直入射到該區域的，由此提高了集熱器的熱轉換效率，而且整個集熱器仍然可以豎直放置， 從而節省了其所佔據的面積。
本發明另一實施例還提供一種太陽能熱水器，包括上述各個實施例中的太陽能集 熱器以及加熱水箱，集熱器與加熱水箱的連接關係可以採用現有技術中的各種連接方式， 這裡不再贅述。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種太陽能集熱器，包括一板體，所述板體內部設置有液體流通道，所述液體流通道 的一端形成進液口，另一端形成出液口，其特徵在於，所述板體沿垂直於橫向的截面呈鋸齒 狀。
2.根據權利要求1所述的太陽能集熱器，其特徵在於，在所述板體朝上傾斜的區域中， 液體流通道的延伸方向與水平面方向平行。
3.根據權利要求1所述的太陽能集熱器，其特徵在於，所述液體流通道的個數至少為 兩條。
4.根據權利要求1所述的太陽能集熱器，其特徵在於，所述液體流通道呈S形分布，所 述液體流通道包括數量不少於一條的沿所述板體縱向或橫向延伸的管道。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的太陽能集熱器，其特徵在於，所述板體為鋁板。
6.根據權利要求1至4中任意一項所述的太陽能集熱器，其特徵在於，所述板體外表面 塗有吸熱塗層。
7.一種太陽能熱水器，其特徵在於，包括如權利要求1至6中任意一項所述的太陽能集 熱器，以及加熱水箱。
全文摘要
本發明提供一種太陽能集熱器，包括一板體，所述板體內部設置有液體流通道，所述液體流通道的一端形成進液口，另一端形成出液口，其特徵在於，所述板體沿垂直於橫向的截面呈鋸齒狀。本發明還提供一種太陽能熱水器，包括上述太陽能集熱器，以及加熱水箱。本發明提供的太陽能集熱器以及太陽能熱水器在提高熱轉換效率的同時，不增大其所佔據的面積。
文檔編號F24J2/20GK102003800SQ20101057850
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者範雪峰 申請人:範雪峰