專利名稱：光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能利用裝置領(lǐng)域，涉及光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能熱水器由于清潔無(wú)污染，又幾乎不消耗常規(guī)能源，一次性投資長(zhǎng)期應(yīng)用，經(jīng) 濟(jì)實(shí)用，安全方便，早已被廣泛應(yīng)用，并且在進(jìn)一步發(fā)展；普通整體式太陽(yáng)能熱水器的結(jié)構(gòu) 主要由太陽(yáng)能集熱器和儲(chǔ)水箱兩部分組成，而太陽(yáng)能集熱器是由全玻璃真空集熱管組排而 成，其不足之處在于，玻璃管內(nèi)走水易結(jié)水垢，集熱效率低，玻璃管易破裂而造成真空失效 或跑水，嚴(yán)寒的環(huán)境中使用易凍堵、凍裂，另外，系統(tǒng)承壓能力有限，儲(chǔ)水箱必須放在高于太 陽(yáng)能集熱器的高位，水靠位差自循環(huán)加熱及供使用，位差不足時(shí)，水流無(wú)力，應(yīng)用不便，同 時(shí)，太陽(yáng)能集熱器與儲(chǔ)水箱為緊湊連接的一個(gè)整體式，通常只能安裝在建筑屋頂，這對(duì)于鄉(xiāng) 鎮(zhèn)地區(qū)較適用，對(duì)都市中六層以上建筑必須分體安裝靠輸水管連通太陽(yáng)能集熱器與儲(chǔ)水 箱，但會(huì)帶來(lái)很多難以解決的問(wèn)題；常規(guī)的戶用分體式太陽(yáng)能熱水器為太陽(yáng)能集熱器與儲(chǔ) 水箱分離，太陽(yáng)能集熱器的集熱元件采用金屬熱管，或U型金屬流道真空管式，配有導(dǎo)熱工 質(zhì)，而儲(chǔ)水箱采用內(nèi)裝換熱器的承壓式水箱，導(dǎo)熱工質(zhì)通過(guò)換熱器將熱量傳給儲(chǔ)水箱內(nèi)的 水，它具有普通整體式太陽(yáng)能熱水器不可比的優(yōu)越之處，不足之處在于，導(dǎo)熱工質(zhì)是依靠位 差實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)，因此儲(chǔ)水箱安裝位置必須高于太陽(yáng)能集熱器，并且儲(chǔ)水箱與太陽(yáng)能集熱 器之距離越近越好，否則導(dǎo)熱工質(zhì)熱損失大，而且循環(huán)流動(dòng)阻力大，難以正常運(yùn)行，而對(duì)導(dǎo) 熱工質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，雖然能克服自然循環(huán)存在的不足，但涉及以市電驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵等一系 列問(wèn)題，不僅會(huì)加大運(yùn)行成本，而且還要消耗常規(guī)能源，同時(shí)還影響安全性，因此這種分體 式戶用太陽(yáng)能熱水器適用性差，至今應(yīng)用有限。鑒于上述現(xiàn)狀，雖然太陽(yáng)能熱水器早已普通 應(yīng)用，但對(duì)于都市中的廣大居民而言，卻可望而不可及。

發(fā)明內(nèi)容解決的技術(shù)問(wèn)題 基于太陽(yáng)能熱水器的基本原理和結(jié)構(gòu)，采用太陽(yáng)能光伏電源(以下簡(jiǎn)稱光伏電 源)、光伏泵與太陽(yáng)能集熱器(以下簡(jiǎn)稱集熱器)三位一體式，對(duì)戶用分體式太陽(yáng)能熱水器 中的導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)；適用性強(qiáng)，尤其適用于都市中的多層、高層住宅性建筑，系統(tǒng) 能源全部采用太陽(yáng)能，能效比最大化，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，便于安裝、應(yīng)用， 運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)。不僅清潔無(wú)污染，節(jié)約能源、資源，而且能滿足廣大居民的需求。 采用的技術(shù)方案 光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，具有戶用分體式太陽(yáng)能熱水器的基本結(jié)構(gòu)組 成，集熱器、內(nèi)裝換熱裝置的儲(chǔ)水箱以及導(dǎo)熱工質(zhì)及其循環(huán)系統(tǒng)，集熱器的集熱元件為金屬 熱管，或U型金屬流道真空管，其特征在于還具有用于導(dǎo)熱工質(zhì)強(qiáng)制循環(huán)的光伏電源及以 光伏電源驅(qū)動(dòng)的光伏泵，以及配套電路；光伏電源、光伏泵與集熱器三位一體式裝在機(jī)架 上。
4[0007] 有益效果 對(duì)導(dǎo)熱工質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，傳熱速度及傳熱效率大為提高，儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水升溫 快，水溫高，從而突破了常規(guī)戶用分體式太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用安裝中儲(chǔ)水箱與集熱器間的高 低位置及相互距離的定式阻制，儲(chǔ)水箱的位置可高于或低于集熱器的位置，可靠近或遠(yuǎn)離 集熱器，適用性強(qiáng)，尤其適用于都市中的多層、高層住宅性建筑，導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中所需 的保溫管路可以方便的預(yù)埋或配裝，從而能滿足廣大居民的需求；三位一體的結(jié)構(gòu)，保證了 采光面和采光角度的一致性和穩(wěn)定性，光熱、光電轉(zhuǎn)換同時(shí)同步運(yùn)行，導(dǎo)熱工質(zhì)的強(qiáng)制循環(huán) 自動(dòng)智能控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，光機(jī)電一體化，光電轉(zhuǎn)換的同時(shí)還能補(bǔ)充集 熱量，使系統(tǒng)能效比最高；克服了現(xiàn)有技術(shù)中普通整體式太陽(yáng)能熱水器及常規(guī)的戶用分體 式太陽(yáng)能熱水器的不足，改善、充實(shí)、確保并擴(kuò)展了二者的優(yōu)越之處，節(jié)約能源、資源，無(wú)任 何污染，同時(shí)為利用太陽(yáng)能光機(jī)電結(jié)合服務(wù)于社會(huì)提供了一個(gè)新的思路；本發(fā)明所述的太 陽(yáng)能熱水器，便于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，批量生產(chǎn)，并易于與相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)配套施工、安裝。

圖1、集熱元件為金屬熱管2時(shí)總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2、集熱元件為U型金屬流道真空管13時(shí)總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3、光伏電源16中的光電板17的背面裝配示意圖； 圖4、光伏電源16中的電路結(jié)構(gòu)圖； 圖5、金屬熱管2的裝配結(jié)構(gòu)示意圖，(a)翅片式，(b)翅片兼圓筒式；具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步詳加說(shuō)明； 如圖1所示，光伏電源16、光伏泵7與集熱器三位一體式裝在機(jī)架上，集熱元件為 金屬熱管2時(shí)總體結(jié)構(gòu)為，集熱器由全玻璃真空管1和裝在其內(nèi)的金屬熱管2組排而成，各 金屬熱管2的冷端插入聯(lián)集箱3中，聯(lián)集箱3內(nèi)裝有導(dǎo)熱工質(zhì)4，儲(chǔ)水箱5內(nèi)裝有換熱裝置 6并有水的進(jìn)、出口系統(tǒng)，光伏泵7以潛水泵的方式裝在聯(lián)集箱3內(nèi)；導(dǎo)熱工質(zhì)4的循環(huán)系 統(tǒng)為，光伏泵7自其進(jìn)液口吸入導(dǎo)熱工質(zhì)4，其出口通過(guò)上循環(huán)管8接換熱裝置6的上位進(jìn) 口 9，換熱裝置6的下位出口 10通過(guò)下循環(huán)管11接聯(lián)集箱3的介質(zhì)進(jìn)口 12 ;光伏電源16 產(chǎn)生的直流電源，直接接光伏泵7的電機(jī)。 如圖2所示，光伏電源16、光伏泵7與集熱器三位一體式裝在機(jī)架上，集熱元件為 U型金屬流道真空管13時(shí)總體結(jié)構(gòu)為，集熱器由全玻璃真空管1和裝在其內(nèi)的U型金屬流 道真空管13組排而成，各金屬流道真空管13的一端接冷聯(lián)集管14，另一端接熱聯(lián)集管15， U型金屬流道真空管13及聯(lián)集管內(nèi)裝有導(dǎo)熱工質(zhì)4，儲(chǔ)水箱5內(nèi)裝有換熱裝置6并有水的 進(jìn)、出口系統(tǒng)；導(dǎo)熱工質(zhì)4的循環(huán)系統(tǒng)為，光伏泵7的進(jìn)液口通過(guò)下循環(huán)管11與換熱裝置6 的下位出口 10連接、光伏泵7的出液口接冷聯(lián)集管14的冷進(jìn)口，熱聯(lián)集管15的熱出口通 過(guò)上循環(huán)管8接換熱裝置6的上位進(jìn)口 9 ;光伏電源16產(chǎn)生的直流電源，直接接光伏泵7的 電機(jī)。 如圖1、2、3所示，光伏電源16由光電板17、配套電器元件及電路組成，光電板17 的背面還裝有輔助換熱器18和內(nèi)裝相應(yīng)電路連同電器元件的電氣安裝盒19，輔助換熱器18串聯(lián)式接在下循環(huán)管11中；光電轉(zhuǎn)換時(shí)，光電板17會(huì)產(chǎn)生熱量，溫度升高則會(huì)影響光電 轉(zhuǎn)換的效率，輔助換熱器18用于吸熱降溫的同時(shí)，還能為集熱器補(bǔ)充集熱量。 如圖4所示，配套電路結(jié)構(gòu)為，光電板17的正極先后串聯(lián)阻塞二極管D、溫差繼電 器WZJ之后接最大功率跟蹤適配器MPPT，光電板17的負(fù)極接最大功率跟蹤適配器MPPT的 同時(shí)，與阻塞二極管D和溫差繼電器WZJ的接點(diǎn)之間串聯(lián)蓄電池或儲(chǔ)能電容C，最大功率跟 蹤適配器MPPT之后接光伏泵7 ;溫差繼電器WZJ控制光伏水泵7僅在上循環(huán)管8內(nèi)的導(dǎo)熱 工質(zhì)的溫度高于下循環(huán)管11內(nèi)的導(dǎo)熱工質(zhì)的溫度3 5t:時(shí)運(yùn)行；MPPT能保證光電板17 與光伏泵7的負(fù)載間的協(xié)調(diào)、高效、穩(wěn)定的工作狀態(tài)，克服光照強(qiáng)度、溫度自然條件的改變 對(duì)電氣匹配的不利影響。 導(dǎo)熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)必須裝滿低冰點(diǎn)的導(dǎo)熱工質(zhì)，如防凍液等，以便四季穩(wěn)妥運(yùn) 行。 如圖5所示，金屬熱管2的裝配結(jié)構(gòu)為，在金屬熱管2上裝有與全玻璃真空管1的 內(nèi)壁配套的金屬導(dǎo)熱體20，其結(jié)構(gòu)為如(a)所示的翅片式，或如(b)所示的翅片兼圓筒式； 金屬導(dǎo)熱體20有利于提高金屬熱管2的工效，有利于集熱。
權(quán)利要求光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，具有戶用分體式太陽(yáng)能熱水器的基本結(jié)構(gòu)組成，集熱器、內(nèi)裝換熱裝置的儲(chǔ)水箱以及導(dǎo)熱工質(zhì)及其循環(huán)系統(tǒng)，集熱器的集熱元件為金屬熱管，或U型金屬流道真空管，其特征在于還具有用于導(dǎo)熱工質(zhì)強(qiáng)制循環(huán)的光伏電源及以光伏電源驅(qū)動(dòng)的光伏泵，以及配套電路；光伏電源、光伏泵與集熱器三位一體式裝在機(jī)架上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于光伏電源 (16)、光伏泵(7)與集熱器三位一體式裝在機(jī)架上，集熱元件為金屬熱管(2)時(shí)總體結(jié)構(gòu) 為，集熱器由全玻璃真空管(1)和裝在其內(nèi)的金屬熱管(2)組排而成，各金屬熱管(2)的 冷端插入聯(lián)集箱(3)中，聯(lián)集箱(3)內(nèi)裝有導(dǎo)熱工質(zhì)(4)，儲(chǔ)水箱(5)內(nèi)裝有換熱裝置(6) 并有水的進(jìn)、出口系統(tǒng)，光伏泵(7)以潛水泵的方式裝在聯(lián)集箱(3)內(nèi)；導(dǎo)熱工質(zhì)(4)的循 環(huán)系統(tǒng)為，光伏泵(7)自其進(jìn)液口吸入導(dǎo)熱工質(zhì)(4)，其出口通過(guò)上循環(huán)管(8)接換熱裝置 (6)的上位進(jìn)口 (9)，換熱裝置(6)的下位出口 (10)通過(guò)下循環(huán)管(11)接聯(lián)集箱(3)的介 質(zhì)進(jìn)口 (12);光伏電源(16)產(chǎn)生的直流電源，直接接光伏泵(7)的電機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于光伏電源 (16)、光伏泵(7)與集熱器三位一體式裝在機(jī)架上，集熱元件為U型金屬流道真空管(13) 時(shí)總體結(jié)構(gòu)為，集熱器由全玻璃真空管(1)和裝在其內(nèi)的U型金屬流道真空管(13)組排而 成，各金屬流道真空管(13)的一端接冷聯(lián)集管(14)，另一端接熱聯(lián)集管(15)，U型金屬流道 真空管(13)及聯(lián)集管內(nèi)裝有導(dǎo)熱工質(zhì)(4)，儲(chǔ)水箱(5)內(nèi)裝有換熱裝置(6)并有水的進(jìn)、出 口系統(tǒng)；導(dǎo)熱工質(zhì)(4)的循環(huán)系統(tǒng)為，光伏泵(7)的進(jìn)液口通過(guò)下循環(huán)管(11)與換熱裝置(6) 的下位出口 (10)連接、光伏泵(7)的出液口接冷聯(lián)集管(14)的冷進(jìn)口，熱聯(lián)集管(15) 的熱出口通過(guò)上循環(huán)管(8)接換熱裝置(6)的上位進(jìn)口 (9);光伏電源(16)產(chǎn)生的直流電 源，直接接光伏泵(7)的電機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于光伏 電源(16)由光電板(17)、配套電器元件及電路組成，光電板(17)的背面還裝有輔助換熱器 (18)和內(nèi)裝相應(yīng)電路連同電器元件的電氣安裝盒(19)，輔助換熱器(18)串聯(lián)式接在下循 環(huán)管(11)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于配套 電路結(jié)構(gòu)為，光電板(17)的正極先后串聯(lián)阻塞二極管D、溫差繼電器WZJ之后接最大功率 跟蹤適配器MPPT，光電板(17)的負(fù)極接最大功率跟蹤適配器MPPT的同時(shí)，與阻塞二極管D 和溫差繼電器WZJ的接點(diǎn)之間串聯(lián)蓄電池或儲(chǔ)能電容C，最大功率跟蹤適配器MPPT之后接 光伏泵(7)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于配套電路結(jié) 構(gòu)為，光電板(17)的正極先后串聯(lián)阻塞二極管D、溫差繼電器WZJ之后接最大功率跟蹤適配 器MPPT，光電板(17)的負(fù)極接最大功率跟蹤適配器MPPT的同時(shí)，與阻塞二極管D和溫差 繼電器WZJ的接點(diǎn)之間串聯(lián)蓄電池或儲(chǔ)能電容C，最大功率跟蹤適配器MPPT之后接光伏泵(7) 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于金屬 熱管(2)的裝配結(jié)構(gòu)為，在金屬熱管(2)上裝有與全玻璃真空管(1)的內(nèi)壁配套的金屬導(dǎo) 熱體(20)，其結(jié)構(gòu)為翅片式，或?yàn)槌崞鎴A筒式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于金屬熱管(2)的裝配結(jié)構(gòu)為，在金屬熱管(2)上裝有與全玻璃真空管(1)的內(nèi)壁配套的金屬導(dǎo)熱體(20)， 其結(jié)構(gòu)為翅片式，或?yàn)槌崞鎴A筒式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于金屬熱管(2) 的裝配結(jié)構(gòu)為，在金屬熱管(2)上裝有與全玻璃真空管(1)的內(nèi)壁配套的金屬導(dǎo)熱體(20)， 其結(jié)構(gòu)為翅片式，或?yàn)槌崞鎴A筒式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器，其特征在于金屬熱管 (2)的裝配結(jié)構(gòu)為，在金屬熱管(2)上裝有與全玻璃真空管(1)的內(nèi)壁配套的金屬導(dǎo)熱體 (20)，其結(jié)構(gòu)為翅片式，或?yàn)槌崞鎴A筒式。
專利摘要光機(jī)電一體化戶用太陽(yáng)能熱水器屬于太陽(yáng)能利用裝置領(lǐng)域，解決戶用分體式太陽(yáng)能熱水器的適用性問(wèn)題；具有全系統(tǒng)承壓戶用分體式太陽(yáng)能熱水器的基本結(jié)構(gòu)組成，集熱器、內(nèi)裝換熱裝置(6)的儲(chǔ)水箱(5)以及導(dǎo)熱工質(zhì)及其循環(huán)系統(tǒng)，還具有用于導(dǎo)熱工質(zhì)強(qiáng)制循環(huán)，并與集熱器呈三位一體的光伏電源(16)及以光伏電源(16)驅(qū)動(dòng)的光伏泵(7)，并有配套電路；有益之處，克服了普通太陽(yáng)能熱水器及常規(guī)戶用分體式太陽(yáng)能熱水器的不足，改善、充實(shí)、確保并擴(kuò)展了二者的優(yōu)越之處；三位一體的結(jié)構(gòu)，使光熱、光電轉(zhuǎn)換同時(shí)同步運(yùn)行，光電轉(zhuǎn)換的同時(shí)還能補(bǔ)充集熱量；強(qiáng)制循環(huán)自動(dòng)智能控制，安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適用性強(qiáng)；便于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，批量生產(chǎn)，并與相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)配套施工、安裝，尤其適用于都市中的多層、高層住宅性建筑，能滿足廣大居民的需求。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201476347SQ20092017289
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者程翠英, 羅贊繼, 蘇建華 申請(qǐng)人:北京天普太陽(yáng)能工業(yè)有限公司