專利名稱：點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能熱水器，具體說是一種點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器。
背景技術(shù)：
目前市場上主要有全玻璃集熱真空管式和平板式兩大類太陽能熱水器，其中玻璃真空管式占90%。全玻璃太陽能集熱真空管一般為高硼硅3.3特硬玻璃制造，采用真空濺射選擇性鍍膜工藝。可分為鋁氮單靶鍍膜工藝和銅、鋁、不銹鋼三靶鍍膜工藝等。平板型太陽能熱水器可分為管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圓管式和熱管式。以陶瓷中空平板型太陽能熱水器最為上乘。玻璃集熱真空管式太陽能熱水器的優(yōu)點是安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟。缺點是體積比較龐大、玻璃管易碎、管中容易集結(jié)水垢、不能承壓運行、安裝復(fù)雜、維護(hù)困難、費水費時、破損率高達(dá)8%，一根管的破裂會導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓、不能用于大工程等。平板型太陽能熱水器的優(yōu)點非常突出:熱效率高、金屬管板式結(jié)構(gòu)、故障少、安全隱患低、能承壓運行、安全可靠、吸熱體面積大、易于與建筑相結(jié)合、耐無水空曬性強、熱性能穩(wěn)定等。但平板型太陽能熱水器的缺點也很明顯:保溫性能差，環(huán)境溫度較低時集熱性能較差，采用輔助加熱時相對耗電，環(huán)境溫度低或要求出水溫度高時熱效率較低，一旦凍壞需更換整個集熱板，只適合冬天不結(jié)冰的南方地區(qū)選用；陶瓷中空平板型太陽能熱水器需采用進(jìn)口的真空磁控濺射金屬陶瓷( CERMET)鍍膜帶及相關(guān)配套技術(shù)，工藝復(fù)雜，價格昂貴等。目前市場上沒有菲涅爾透鏡陣列式太陽能熱水器。文獻(xiàn)中有人提出菲涅爾透鏡陣列式太陽能熱水器，但是需要太陽光跟蹤器配合才能達(dá)到最佳效果，不僅成本高而且故障率也隨之提高。如何在不需要跟蹤的情況下發(fā)揮太陽能熱水器的最大效率，避免上述太陽能熱水器的缺陷是業(yè)界面臨的問題。太陽能熱水器的水箱設(shè)置也是與使用者的使用方便、使用感受直接相關(guān)的，雖然有人提出雙水箱的設(shè)計方案，但是如何達(dá)到在有限的熱水儲水范圍內(nèi)實現(xiàn)盡量恒溫方便的使用效果，也是太陽能熱水器設(shè)計的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是力圖大幅改變目前太陽能熱水器現(xiàn)有技術(shù)中能效低、故障率高的缺陷，提供一種點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器。采用點聚焦式多焦點菲涅爾透鏡陣列聚焦器配以介質(zhì)雙循環(huán)式集熱器和水體雙循環(huán)式保溫水箱等技術(shù)制造一種新型的太陽能熱水器，以解決全玻璃太陽能集熱真空管式熱水器和平板型太陽能熱水器的缺陷，使太陽能熱水器技術(shù)和結(jié)構(gòu)更趨完美和合理。所述點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，包括集熱系統(tǒng)、管路循環(huán)系統(tǒng)以及水箱總成，其特征是:所述集熱系統(tǒng)由集熱器和所述集熱器之上的點聚焦式多焦點菲涅爾透鏡陣列聚焦器構(gòu)成，用于經(jīng)多點聚焦后對不同角度入射的陽光無跟蹤接收并通過集熱器轉(zhuǎn)化為熱能；所述集熱器是一個內(nèi)含集熱元件的平板式圓形或矩形箱體，集熱元件包括:多組集熱器加熱體、集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)、保溫層，所述集熱器加熱體密布鑲嵌于平板式的所述箱體內(nèi)，部分與所述箱體上表面平齊，用于接收從不同角度入射的多點聚焦光線并將熱能傳遞給緊鄰的所述集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管:所述水箱總成包括高溫水箱總成和中溫水箱總成，所述管路循環(huán)系統(tǒng)包括在所述集熱器內(nèi)循環(huán)的集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)、在集熱器與所述高溫水箱總成之間循環(huán)的集熱器外介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、在高溫水箱總成與中溫水箱總成之間循環(huán)的水箱水體循環(huán)系統(tǒng)。所述點聚焦式多焦點菲涅爾透鏡陣列聚焦器為多圈環(huán)形排列多焦點透鏡陣列、矩形排列多焦點透鏡陣列或多邊形多焦點密集排列透鏡陣列，用于對不同角度入射的陽光多點聚焦后形成高能光源投射于所述集熱器面板上。作為優(yōu)化方案，所述菲涅爾透鏡陣列聚焦器的入光口徑與焦距之比的范圍是大于等于0.5，小于等于1.5，單位聚光比大于等于100，小于150。作為優(yōu)化方案，所述集熱器加熱體為多個長條形，嵌入在集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)內(nèi)，集熱器加熱體的橫截面為類矩形，該類矩形的短邊側(cè)面與所述箱體的上表面平齊，矩形的兩長邊側(cè)面緊鄰集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管；所述集熱器的上表面表面積為f 10平方米，在集熱器的箱體的底板和側(cè)板內(nèi)面裝有所述保溫層。所述集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)設(shè)有多個集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)分支管路，分布于所述多組集熱器加熱體之間，并匯總于所述集熱器外介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)。所述集熱器外介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)部分位于所述高溫水箱總成內(nèi)，將介質(zhì)熱能與所述高溫水箱總成中的水體換熱并保證水體的潔凈,所述高溫水箱總成中的水體還通過所述水箱水體循環(huán)系統(tǒng)與中溫水箱總成相通。所述高溫水箱 總成作為頂水式水箱包括由內(nèi)向外設(shè)置的高溫水箱內(nèi)膽、高溫保溫層、高溫水箱外膽、高溫水箱外殼，還包括安裝于所述高溫水箱殼體的高溫自動進(jìn)排氣閥、高溫水箱安全閥、高溫水位閥、高溫水箱排污閥、高溫水箱自動補水器。所述中溫水箱總成作為落水式水箱包括由內(nèi)向外設(shè)置的中溫水箱內(nèi)膽、中溫保溫層、中溫水箱外膽、中溫水箱殼體，以及安裝于所述中溫水箱殼體的中溫水箱自動進(jìn)排氣閥、中溫水箱安全閥、中溫水箱水位閥、中溫水箱自動補水器、中溫水箱用水出口、中溫水箱排污閥、中溫水體回行出口、中溫水入口。作為優(yōu)化方案，所述高溫水箱總成的進(jìn)出水管路接口和進(jìn)出介質(zhì)管路接口都裝有溫度傳感器，所述溫度傳感器是所述智能控制系統(tǒng)的一部分，與所述智能控制系統(tǒng)中的智能控制器輸入接口電連接。所述管路循環(huán)系統(tǒng)的介質(zhì)循環(huán)管路和水箱水體循環(huán)系統(tǒng)管路上都裝有單向閥和電磁閥，所述單向閥和電磁閥是所述智能控制系統(tǒng)的一部分，與所述智能控制系統(tǒng)中的智能控制器輸出接口電連接，所述智能控制器還通過線路與高溫水箱總成和中溫水箱總成上所安裝的自動閥電連接，所述自動閥包括:中/高溫水箱自動進(jìn)排氣閥、中/高溫水箱自動補水器。水箱可以安裝在屋內(nèi)一定高度的任何地方,用水安全和方便就行,離集熱器越近效果越好。作為上述太陽能集熱系統(tǒng)的應(yīng)用拓展，還可以有如下應(yīng)用:加裝具有一定耐溫特性的砷化鎵類太陽能光伏電池組件陣列、控制器、逆變器、輸配電設(shè)備等，可改裝成帶光伏發(fā)電的太陽能熱水器。適當(dāng)增大聚焦器面積，或增加集熱器數(shù)量，組成集熱器陣列，可以作為大型鍋爐使用，或作為大型廠礦、社區(qū)、城鎮(zhèn)的供熱、取暖、發(fā)電系統(tǒng)。設(shè)計為建筑物的外立面、頂面，既增加建筑物功能，美化環(huán)境、減少碳排量，更可降低建筑成本。本實用新型的優(yōu)點是:1、聚焦集熱，效率更高。2、熱穩(wěn)定性更好、熱水量更大，保溫時間更長。3、落水式和頂水式相結(jié)合，使用更方便。4、介質(zhì)循環(huán)加溫，水質(zhì)良好。5、不怕低溫，防凍、防爆。6、采用普通材料，工藝簡單，性價比高。7、可兼容光伏發(fā)電、大型供熱供暖、建筑一體化等功能。8、利于工程化、·工廠化、產(chǎn)業(yè)化。

圖1是點聚焦式菲涅爾陣列聚焦器平面示意圖，圖2是菲涅爾透鏡陣列和集熱器剖面示意圖，圖3是高溫水箱立體剖面示意圖，圖4是中溫水箱立體剖面示意圖，圖5是菲涅爾透鏡陣列太陽能熱水器運行示意圖。圖中:1一透鏡陣列,2—集熱器總成，3—集熱器加熱體，4一集熱器集熱界面，5—集熱器介質(zhì)外循環(huán)管，6—集熱器側(cè)面保溫層，7—集熱器底面保溫層，8—介質(zhì)，9一集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)，10—透鏡入射基面，11 一高溫水箱總成，12—介質(zhì)壓敏溫度感應(yīng)器，13-高溫自動進(jìn)排氣閥，14一高溫水位閥，15—水體熱敏溫度感應(yīng)器，16—中溫水回行管路，17—高溫水箱自動補水器，18—高溫保溫層，19—高溫水箱內(nèi)膽，20—水箱內(nèi)介質(zhì)大循環(huán)管，21—水箱介質(zhì)小循環(huán)管，22—水體，23—介質(zhì)回行溫度感應(yīng)器，24—高溫水箱外殼，25—中溫水箱總成，26—中溫水箱水位閥，27—中溫水箱用水出口，28—中溫水箱自動補水器，29—中溫保溫層，30—中溫水箱內(nèi)膽，31—中溫水體，32—中溫水體回行出口，33—中溫水箱外膽，34—中溫水入口，35—中溫水箱自動進(jìn)排氣閥，36—介質(zhì)去行管路電磁閥，37—介質(zhì)去行管路，38—介質(zhì)去行管路單向閥，39—高溫水箱安全閥，40—三通閥，41 一中溫水去行管路，42—中溫水去行管路電磁閥，43—中溫水箱安全閥，44 一中溫水用水閥，45—中溫水箱排污閥，46—中溫水回行管路電磁閥，47 —中溫水回路單向閥，48—高溫水箱用水閥，49一高溫水箱排污閥，50—介質(zhì)回行管路，51—智能控制器，52—介質(zhì)回行管路單向閥，53—介質(zhì)回行管路電磁閥，54—集熱器總成外掛架，55—集熱器汽水吸收器。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:如圖5所示，所述點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，包括集熱系統(tǒng)、雙管路循環(huán)系統(tǒng)、帶智能控制系統(tǒng)的高溫保溫水箱總成和中溫保溫水箱總成；所述集熱系統(tǒng)包括菲涅爾陣列聚焦器和集熱器，所述集熱器內(nèi)設(shè)有介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行熱能吸收換熱；所述雙管路循環(huán)系統(tǒng)包括集熱系統(tǒng)與高溫水箱總成之間的介質(zhì)循環(huán)管路，以及高溫水箱總成與中溫水箱總成之間的中溫水循環(huán)管路。作為優(yōu)化方案，如圖2，所述菲涅爾陣列聚焦器為點聚焦式多焦點菲涅爾陣列聚焦器，如圖1，所述菲涅爾陣列聚焦器為多層圓形多焦點透鏡陣列、矩形多焦點透鏡陣列或其它形狀多焦點密集排列透鏡陣列。點聚焦式多焦點菲涅爾陣列聚焦器材質(zhì)為PMMA或PC或鋼化玻璃配液態(tài)硅膠等光學(xué)材料，以鋼化玻璃配液態(tài)硅膠為佳。使用PC材料時需作抗UV處理。在一定面積的光學(xué)材料上刻錄多個直徑50mm至200mm的平面齒形或二次拋物面齒形或阿基米德螺線齒形的點聚焦菲涅爾透鏡，焦距根據(jù)集熱器所需熱量確定，入光口徑與焦距之比大于0.5，光斑公差小于2%，焦距公差大于2%，單位聚光比大于100，聚焦器可以為圓形、矩形等形狀，菲涅爾透鏡可根據(jù)聚焦器的形狀分布為圓環(huán)形陣列、矩形陣列等多種形式。作為優(yōu)化方案，所述菲涅爾陣列聚焦器安裝于所述集熱系統(tǒng)的上表面，入光口徑與焦距之比的范圍是大于等于0.5，小于等于1.5，單位聚光比大于等于100，小于150。可以有效提高集熱系統(tǒng)的熱能產(chǎn)生效率。聚焦器嵌裝于集熱器表面，高度根據(jù)焦距而定，菲涅爾透鏡齒面朝下，集熱器面積略大于聚焦器，二者共同組成集熱器總成。集熱器內(nèi)設(shè)置多組加熱體，加熱體一端平面與介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)平齊，加熱體均勻嵌布于內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)，共同組成受熱平面。聚焦器多焦點對加熱體、介質(zhì)內(nèi)、外循環(huán)管同時聚焦集熱，介質(zhì)開始升溫并在內(nèi)循環(huán)管內(nèi)循環(huán)，介質(zhì)溫度達(dá)到設(shè)定溫 度值時，介質(zhì)外循環(huán)回路中的壓敏溫度感應(yīng)器、電磁閥、單向閥同時開啟，因壓差和虹吸原理，介質(zhì)沿外循環(huán)管5-電磁閥36-單向閥38-溫度感應(yīng)器12進(jìn)入高溫水箱中介質(zhì)小循環(huán)管21，先在水箱內(nèi)循環(huán)，對水箱內(nèi)水體22進(jìn)行加熱，然后沿著介質(zhì)大循環(huán)管20-溫度感應(yīng)器23-回行管50-單向閥53-電磁閥52回流入集熱器，集熱器對介質(zhì)繼續(xù)加熱，介質(zhì)在回路內(nèi)循環(huán)往復(fù)，直至兩個水箱的水體都達(dá)到設(shè)定溫度值。當(dāng)高溫水箱內(nèi)水體達(dá)到第一個設(shè)定溫度和壓力，熱敏溫度感應(yīng)器15開啟，水體經(jīng)溫度感應(yīng)器15-水體去行管路41-去行管路電磁閥42-中溫水箱入口 34進(jìn)入中溫水箱25，此時進(jìn)排氣閥35的排氣口開啟，等量的氣體排出，進(jìn)入中溫水箱的水體達(dá)到設(shè)定高度。同時，高溫水箱的自動補水閥開啟，高溫水箱的水體得到補充。中溫水箱的水體達(dá)到設(shè)定高度后，溫度感應(yīng)閥16開啟，進(jìn)排氣閥35和高溫水箱的補水閥關(guān)閉，水體由回行出口 32-回行管電磁閥46-回行管路單向閥47-溫度感應(yīng)器16流入高溫水箱11，水體進(jìn)行兩個水箱之間的大循環(huán)，直至水溫達(dá)到第二個設(shè)定溫度，此時溫度感應(yīng)閥15、16同時關(guān)閉，中溫水箱進(jìn)入保溫狀態(tài)，高溫水箱繼續(xù)加熱至第三個設(shè)定溫度，力口熱終止。如果介質(zhì)仍然在運行，則安全閥和補水閥同時開啟，使水體保持設(shè)定溫度。第一個水循環(huán)過程中，若中溫水箱沒有被清空，還留有冷水，高溫水箱的熱水進(jìn)入中溫水箱時，水回路的溫度感應(yīng)閥15、16、電磁閥42、46、單向閥48同時開啟，高溫水箱的補水閥不會開啟，水體直接進(jìn)行兩個水箱之間的循環(huán)，直至達(dá)到第二個設(shè)定水溫。[0049]夜晚或沒有陽光時，介質(zhì)回路兩個溫度感應(yīng)閥同時關(guān)閉，起到隔熱的作用，介質(zhì)和介質(zhì)回路不會影響兩水箱中水體的溫度。用水:使用中溫水箱水體時，溫度感應(yīng)閥15、16均自動關(guān)閉，自動進(jìn)排氣閥進(jìn)氣口開啟，中溫水箱呈落水式狀態(tài)，至中溫水箱水體用完。然后溫度感應(yīng)閥15開啟，高溫水箱的熱水自動流入，中溫水箱可以繼續(xù)用水。如果介質(zhì)仍能加溫，水體自動進(jìn)入下一輪加溫循環(huán)過程。如果此時介質(zhì)已不能繼續(xù)加溫，則介質(zhì)回路中溫度感應(yīng)器12、23同時關(guān)閉，介質(zhì)循環(huán)終止，自動補水閥開啟，補充水源，熱水繼續(xù)流入中溫水箱，高溫水箱呈頂水狀態(tài)，當(dāng)高溫水箱的水溫達(dá)最低設(shè)定值，補水閥、水溫度感應(yīng)器同時關(guān)閉，高溫水箱靜止。中溫水箱的水體仍可使用，直至用完不必?fù)?dān)心冷水侵入，因為中溫水箱的補水器只能在特別緊急的狀況時才會開啟。若單獨使用高溫水箱熱水，高溫水箱呈頂水狀態(tài)。若需要從高溫水箱使用中溫水箱的熱水，則指令高溫水箱的補水器和進(jìn)排氣閥排氣口關(guān)閉、進(jìn)氣口開啟，高溫水箱呈落水狀態(tài)，中溫水箱熱水從電磁閥46-單向閥47或三通閥40進(jìn)入高溫水箱。安裝:集熱器是密閉的緊配合平板箱體，不受位置限制，可以靈活安裝在任何向陽的地方，固定、嵌放、懸掛均可，安全系數(shù)達(dá)到要求是必要條件。如圖2，所述集熱器包括平板式的圓形或矩形箱體、一端位于箱體上表面的多組集熱器加熱體3、緊鄰所述集熱器加熱體3的介質(zhì)內(nèi)外循環(huán)管網(wǎng)、所述箱體外殼側(cè)面和底面內(nèi)側(cè)的保溫層，所述加熱體的兩側(cè)平面與介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)平齊，加熱體均勻嵌布于內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)中，所述介質(zhì)8為在介 質(zhì)內(nèi)外循環(huán)管網(wǎng)中流動的液體，由含有所述介質(zhì)的內(nèi)外循環(huán)管網(wǎng)構(gòu)成所述介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)，由平板式嵌裝所述介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)的集熱器和集熱器上的菲涅爾多焦點聚焦器構(gòu)成無跟蹤太陽能集熱系統(tǒng)。介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)由集熱器內(nèi)外循環(huán)管、高溫水箱介質(zhì)大小循環(huán)管、熱敏溫度感應(yīng)器、電磁閥、單向閥等組成。循環(huán)管材質(zhì)為雙相不銹鋼，管內(nèi)為真空，管內(nèi)按膨脹系數(shù)加入一定量的介質(zhì)，介質(zhì)為無毒、無害、無腐蝕、流動性好、易加溫和保溫的液體。如圖2，所述介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)包括集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)9和集熱器介質(zhì)外循環(huán)管5，所述集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管網(wǎng)9設(shè)有多個介質(zhì)內(nèi)循環(huán)分支管路分布于所述多組集熱器加熱體3之間，并匯總于所述集熱器介質(zhì)外循環(huán)管5。如圖5，所述雙管路循環(huán)系統(tǒng)中的介質(zhì)循環(huán)管路與所述介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)接通，將介質(zhì)熱能與所述高溫水箱總成中高溫水箱的水體換熱，所述高溫水箱總成中高溫水箱的水體還通過所述中溫水循環(huán)管路與中溫水箱總成中的中溫水箱水體相通。兩水箱可為一體式，內(nèi)膽分隔。也可以為分體式，各為獨立。水箱與集熱器為分體。水箱造型多樣、高強度、高保溫、美觀、實用。如圖3，所述高溫水箱總成包括由內(nèi)向外設(shè)置的高溫水箱內(nèi)膽19、高溫保溫層18、高溫水箱外膽、高溫水箱外殼24，穿過所述高溫水箱的殼體裝有高溫自動進(jìn)排氣閥13、高溫水箱安全閥39、高溫水位閥14、高溫水箱排污閥49、高溫水箱自動補水器17。如圖4，所述中溫水箱總成包括由內(nèi)向外設(shè)置的中溫水箱內(nèi)膽30、中溫保溫層29、中溫水箱外膽33、中溫水箱殼體，穿過所述中溫水箱總成裝有中溫水箱自動進(jìn)排氣閥35、中溫水箱安全閥43、中溫水箱水位閥26、中溫水箱自動補水器28、中溫水箱用水出口 27、中溫水箱排污閥45、中溫水體回行出口 32、中溫水入口 34。如圖5，所述高溫水箱總成的進(jìn)出水和進(jìn)出介質(zhì)管路接口都裝有溫度傳感器，所述溫度傳感器是所述智能控制系統(tǒng)的一部分，與所述智能控制系統(tǒng)中的智能控制器51輸入接口電連接。如圖5，作為優(yōu)化方案，所述雙管路循環(huán)系統(tǒng)的介質(zhì)循環(huán)管路和中溫水循環(huán)管路上裝有單向閥和電磁閥，是所述智能控制系統(tǒng)的一部分，與所述智能控制系統(tǒng)中的智能控制器51輸出接口電連接，所述智能控制器51還通過線路與高溫水箱總成和中溫水箱總成上所安裝的自動閥電連接，所述自動閥包括:中/高溫水箱自動進(jìn)排氣閥35、13、中/高溫水箱自動補水器28、17。智能控制器由介質(zhì)溫度信息控制系統(tǒng)、水體溫度信息控制系統(tǒng)、自動供水信息控制系統(tǒng)、自動進(jìn)排氣信息控制系統(tǒng)、安全信息控制系統(tǒng)等組成。聚焦器2多焦點對加熱體3、介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管9、外循環(huán)管5同時聚焦集熱，介質(zhì)8開始升溫并在內(nèi)循環(huán)管9內(nèi)循環(huán)，介質(zhì)8溫度達(dá)到設(shè)定溫度值，介質(zhì)外循環(huán)回路中的熱敏溫度感應(yīng)器12、23、電磁閥36、52、單向閥38、53等同時開啟，因壓差和虹吸原理，介質(zhì)8沿外循環(huán)管5-電磁閥36-單向閥38-溫度感應(yīng)器12進(jìn)入高溫水箱11中的介質(zhì)小循環(huán)管21，先在水箱11內(nèi)部循環(huán)，對水箱內(nèi)水體22進(jìn)行加熱，然后沿著介質(zhì)大循環(huán)管20-溫度感應(yīng)器23-回行管50-單向閥52-電磁閥53回流入集熱器總成2，集熱器2對介質(zhì)8繼續(xù)加熱，介質(zhì)8在循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)往復(fù)，直至兩個水箱的水體都達(dá)到設(shè)定溫度值。當(dāng)高溫水箱11內(nèi)水體22達(dá)到第一個設(shè)定溫度和壓力，壓敏溫度感應(yīng)器15開啟，水體22經(jīng)溫度感應(yīng)器15-水體去行管路41-去行管路電磁閥42-中溫水箱入口 34進(jìn)入中溫水箱25，此時進(jìn)排氣閥35的排氣口開啟，等量的氣體排出，進(jìn)入中溫水箱25的水體31達(dá)到設(shè)定高度。同時，高溫水 箱11的自動補水閥17開啟，高溫水箱11的水體22得到補充。中溫水箱25的水體31達(dá)到設(shè)定高度后，溫度感應(yīng)閥16開啟，進(jìn)排氣閥35和高溫水箱11的補水閥17關(guān)閉，水體31由回行出口 32-回行管電磁閥46-單向閥47-溫度感應(yīng)器16流入高溫水箱11，水體進(jìn)行兩個水箱之間的大循環(huán)，至水溫達(dá)到第二個設(shè)定溫度時，溫度感應(yīng)閥15、16同時關(guān)閉，中溫水箱25進(jìn)入保溫狀態(tài)，高溫水箱11繼續(xù)加熱至第三個設(shè)定溫度，加熱終止。如果介質(zhì)8仍然在運行，則高溫水箱安全閥39和補水閥17同時開啟，使水體31保持設(shè)定溫度。夜晚或沒有陽光時，介質(zhì)回路兩個溫度感應(yīng)閥12、23同時關(guān)閉，起到隔熱的作用，介質(zhì)8和介質(zhì)回路不會影響兩水箱中水體的溫度。使用中溫水箱25水體時，溫度感應(yīng)閥15、16均自動關(guān)閉，自動進(jìn)排氣閥35進(jìn)氣口開啟，中溫水箱25呈落水式狀態(tài)，至中溫水箱水體用完。然后溫度感應(yīng)閥15開啟，高溫水箱11的熱水自動流入，中溫水箱可繼續(xù)用水。如果介質(zhì)8仍能加溫，水體自動進(jìn)入下一輪加溫循環(huán)過程。如果此時介質(zhì)8已不能繼續(xù)加溫，則介質(zhì)循環(huán)終止，高溫水箱11的自動補水閥17開啟，補充水源，熱水繼續(xù)流入中溫水箱25，高溫水箱11呈頂水狀態(tài)，當(dāng)高溫水箱11的水溫達(dá)最低設(shè)定值，補水閥17、溫度感應(yīng)器15、16同時關(guān)閉，高溫水箱11靜止。中溫水箱25的水體仍可使用，直至用完不必?fù)?dān)心冷水侵入，因為中溫水箱25的補水器28只能在特別緊急的狀況時才會開啟。如果單獨使用高溫水箱11的熱水，高溫水箱11呈頂水狀態(tài)。若需要從高溫水箱11使用中溫水箱25的熱水，則指令高溫水箱11的補水器17和進(jìn)排氣閥13排氣口關(guān)閉、進(jìn)氣口開啟，換向閥47開啟，高溫水箱11呈落水狀態(tài)，中溫水箱25的熱水沿電磁閥46-單向閥47或三通閥40進(jìn)入高溫水箱。本發(fā)明加裝具有一定耐溫特性的砷化鎵類太陽能光伏電池組件陣列、控制器、逆變器、輸配電設(shè)備等，可改裝成帶光伏發(fā)電的太陽能熱水器。本發(fā)明適當(dāng)增大聚焦器面積，可以作為大型鍋爐使用，或作為大型廠礦、社區(qū)供熱、取暖、發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明還可設(shè)計為建筑物的外立面、頂面，既增加建筑物功能，美化環(huán)境、減少碳排量，更可降低建筑成本。本發(fā)明聚焦集熱，熱效率高。熱穩(wěn)定性好、熱水量大，保溫時間長。落水式和頂水式相結(jié)合，使用方便。介質(zhì)循環(huán)加溫，水質(zhì)良好。防凍、防爆。采用普通材料，工藝簡單，性價比高。可兼容光伏發(fā)電、大型供熱供暖、建筑一體化等功能。利于工程化、工廠化、產(chǎn)業(yè)化等。
權(quán)利要求1.一種點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，包括集熱系統(tǒng)、管路循環(huán)系統(tǒng)以及水箱總成，其特征是:所述集熱系統(tǒng)由集熱器和所述集熱器之上的點聚焦式多焦點菲涅爾透鏡陣列聚焦器構(gòu)成，用于經(jīng)多點聚焦后對不同角度入射的陽光無跟蹤接收并通過集熱器轉(zhuǎn)化為熱能；所述集熱器是一個內(nèi)含集熱元件的平板式圓形或矩形箱體，集熱元件包括:多組集熱器加熱體(3 )、集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)、保溫層，所述集熱器加熱體(3 )密布鑲嵌于平板式的所述箱體內(nèi)，部分與所述箱體上表面平齊，用于接收從不同角度入射的多點聚焦光線并將熱能傳遞給緊鄰的所述集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管:所述水箱總成包括高溫水箱總成和中溫水箱總成，所述管路循環(huán)系統(tǒng)包括在所述集熱器內(nèi)循環(huán)的集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)、在集熱器與所述高溫水箱總成之間循環(huán)的集熱器外介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、在高溫水箱總成與中溫水箱總成之間循環(huán)的水箱水體循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述點聚焦式多焦點菲涅爾透鏡陣列聚焦器為多圈環(huán)形排列多焦點透鏡陣列、矩形排列多焦點透鏡陣列或多邊形多焦點密集排列透鏡陣列，用于對不同角度入射的陽光多點聚焦后形成高能光源投射于所述集熱器面板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述菲涅爾透鏡陣列聚焦器的入光口徑與焦距之比的范圍是大于等于0.5，小于等于1.5，單位聚光比大于等于100，小于150。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述集熱器加熱體(3)為多個長條形，嵌入在集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)內(nèi)，集熱器加熱體(3)的橫截面為類矩形，該類矩形的短邊側(cè)面與所述箱體的上表面平齊，矩形的兩長邊側(cè)面緊鄰集熱器介質(zhì)內(nèi)循環(huán)管；所述集熱器的上表面表面積為廣10平方米，在集熱器的箱體的底板和側(cè)板內(nèi)面裝有所述保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)管網(wǎng)設(shè)有多個集熱器內(nèi)介質(zhì)循環(huán)分支管路，分布于所述多組集熱器加熱體(3)之間，并匯總于所述集熱器外介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述集熱器外介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)部分位于所述高溫水箱總成內(nèi)，將介質(zhì)熱能與所述高溫水箱總成中的水體換熱并保證水體的潔凈,所述高溫水箱總成中的水體還通過所述水箱水體循環(huán)系統(tǒng)與中溫水箱總成相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述高溫水箱總成作為頂水式水箱包括由內(nèi)向外設(shè)置的高溫水箱內(nèi)膽(19)、高溫保溫層(18)、高溫水箱外膽、高溫水箱外殼(24)，還包括安裝于所述高溫水箱殼體的高溫自動進(jìn)排氣閥(13 )、高溫水箱安全閥(39 )、高溫水位閥(14)、高溫水箱排污閥(49 )、高溫水箱自動補水器(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述中溫水箱總成作為落水式水箱包括由內(nèi)向外設(shè)置的中溫水箱內(nèi)膽(30)、中溫保溫層(29)、中溫水箱外膽(33)、中溫水箱殼體，以及安裝于所述中溫水箱殼體的中溫水箱自動進(jìn)排氣閥(35)、中溫水箱安全閥(43)、中溫水箱水位閥(26)、中溫水箱自動補水器(28 )、中溫水箱用水出口( 27 )、中溫水箱排污閥(45 )、中溫水體回行出口( 32 )、中溫水入口(34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述高溫水箱總成的進(jìn)出水管路接口和進(jìn)出介質(zhì)管路接口都裝有溫度傳感器，所述溫度傳感器是所述智能控制系統(tǒng)的一部分，與所述智能控制系統(tǒng)中的智能控制器(51)輸入接口電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是:所述管路循環(huán)系統(tǒng)的介質(zhì)循環(huán)管路和水箱水體循環(huán)系統(tǒng)管路上都裝有單向閥和電磁閥，所述單向閥和電磁閥是所述智能控制系統(tǒng)的一部分，與所述智能控制系統(tǒng)中的智能控制器(51)輸出接口電連接，所述智能控制器(51)還通過線路與高溫水箱總成和中溫水箱總成上所安裝的自動閥電連接，所述自動閥包括:中/高溫水箱自動進(jìn)排氣閥(35、13)、中/高溫水箱自動·補水器(28、17)。
專利摘要一種點聚焦菲涅爾陣列的承壓落水式雙水箱太陽能熱水器，其特征是包括集熱系統(tǒng)、雙管路循環(huán)系統(tǒng)、帶智能控制系統(tǒng)的高溫保溫水箱總成和中溫保溫水箱總成；所述集熱系統(tǒng)包括點聚焦式多焦點菲涅爾透鏡陣列聚焦器和集熱器，所述集熱器內(nèi)設(shè)有介質(zhì)雙循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行熱能吸收換熱；所述雙管路循環(huán)系統(tǒng)包括集熱系統(tǒng)與高溫水箱總成之間的介質(zhì)循環(huán)管路，以及高溫水箱總成與中溫水箱總成之間的水循環(huán)管路。本實用新型聚焦集熱，效率更高，并配合平板式介質(zhì)循環(huán)集熱器，實現(xiàn)了無需跟蹤器的高效太陽能集熱方式。結(jié)合承壓式和落水式雙水箱，熱穩(wěn)定性更好、熱水量更大，保溫時間更長。不怕低溫，防凍、防爆。性價比高，利于工程化、工廠化、產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號F24J2/46GK203100220SQ201320071879
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月8日
發(fā)明者毛楚楚, 毛建華 申請人:毛建華