專利名稱：全承壓分體式太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能熱水器，尤其是一種采用承壓太陽集熱器、承壓水箱的分體式太陽能熱水器。
已有的太陽能熱水器通常為直插式太陽能熱水器，參見


圖1，它由全玻璃太陽真空集熱管1、水箱2和支架3組成，其主要缺點(diǎn)是水箱不承壓，水箱與集熱管間連體并采用硅橡膠圈密封，這種密封方式的缺點(diǎn)一是密封性差；二是不能承壓，所以這種熱水器很難實現(xiàn)自動運(yùn)行，用熱水靠落差。若落差小，水壓小，洗浴不舒服；若落差大，雖水壓大，但管道長，用水時必須先把管道中冷水放完，對水資源浪費(fèi)。補(bǔ)水一般靠人工，若利用自動補(bǔ)水，需依靠電子技術(shù)，而目前一般的電子產(chǎn)品可靠性差，特別是水位傳感器，電磁閥可靠性更差，故障率高。由于水箱與集熱管連體，安裝不方便，建筑物承重大，特別是對建筑結(jié)構(gòu)“平改坡”后的坡屋頂安裝更加不方便。
本實用新型的目的在于提供一種水箱承壓并與承壓集熱器分體，安裝位置任意；系統(tǒng)承壓運(yùn)行，有冷水就有熱水，操作簡便；自動控制性能好，熱效率高，可與常規(guī)能源配套使用；安裝方便，適于各種建筑形式和用戶需求，建筑物的承重小的全承壓分體式太陽能熱水器。
全承壓分體式太陽能熱水器設(shè)有太陽集熱器，用于吸收太陽光并轉(zhuǎn)化為熱能，所說的集熱器包括全玻璃太陽真空集熱管、相變金屬熱管、換熱器和保溫層。相變金屬熱管包括內(nèi)管和冷凝管，內(nèi)管和冷凝管連通，內(nèi)管設(shè)于全玻璃太陽真空集熱管內(nèi)，冷凝管設(shè)于集熱管外，相變金屬熱管內(nèi)放入相變介質(zhì)。換熱器設(shè)于冷凝管外，包括換熱層和水管。保溫層包覆全玻璃太陽真空集熱管與相變金屬熱管內(nèi)管的端部以及換熱器。
設(shè)有儲水箱，儲水箱上設(shè)有冷水進(jìn)口、熱水進(jìn)口、冷水出口、熱水出口，熱水進(jìn)口接集熱器的水管出水口；設(shè)有循環(huán)泵，用于進(jìn)行冷熱水循環(huán)交換，循環(huán)泵的入口接儲水箱的冷水出口，循環(huán)泵的出口接集熱器的水管入水口；設(shè)有控制器，用于設(shè)置、顯示、控制熱水器的運(yùn)行，控制器接循環(huán)泵，還可外接其它常規(guī)能源等，控制器的溫度傳感器分別設(shè)于太陽集熱器和儲水箱的冷水出口。
所說的集熱器為全玻璃太陽真空集熱管，相變金屬熱管、換熱管和水管可選用銅管，相變金屬熱管內(nèi)的相變介質(zhì)可為水，乙醚等。
所說的儲水箱設(shè)為立式，下部設(shè)冷水進(jìn)口，上部設(shè)熱水出口，底部設(shè)排污口，頂部設(shè)排氣補(bǔ)氣口。在承壓儲水箱上還可設(shè)電、氣、油等常規(guī)能源接口，以便在需要時，例如在冬天、陰雨天、熱水需求量較大等情況下接入上述能源，以補(bǔ)充本太陽能熱水器的不足。
本實用新型通過承壓太陽集熱器吸收陽光，把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，傳遞給相變金屬熱管中的相變介質(zhì)，相變介質(zhì)吸收熱，液態(tài)變氣態(tài)，因冷凝管與換熱管連接，把熱傳給換熱器中水管(銅管)的水，水加熱到一定溫度由循環(huán)泵送到承壓儲水箱，冷水再補(bǔ)充到集熱器中加熱，而相變介質(zhì)由氣態(tài)變液態(tài)到內(nèi)管，依次循環(huán)，將儲水箱中的水加熱。控制器設(shè)有溫度傳感器、按鍵、溫度控制電路和顯示電路等。與已有的太陽能熱水器相比，本實用新型具有如下特點(diǎn)1)儲水箱承壓并和集熱器分體，可以安裝于任何地方，且能很好地和常規(guī)能源(例如電、氣、油等)配套結(jié)合，很好地解決了太陽能不足例如冬天、陰雨天和熱水需求量大等情況造成的問題，做到全天候有熱水。
2)集熱器承壓，即整個系統(tǒng)承壓運(yùn)行，有冷水就有熱水，操作簡單，很好地解決了把太陽能熱水器“變傻”的問題。
3)控制電路系統(tǒng)能很好地自動控制循環(huán)泵，且可定時定溫啟動外接常規(guī)能源，如電、燃?xì)?、燃油等，時刻顯示溫度，真正全自動運(yùn)行。
4)換熱器可設(shè)保溫層，熱損少、熱效率高。
5)安裝方便，能很好地和各種建筑結(jié)構(gòu)結(jié)合，如坡屋頂、壁掛式，可以用不同角度安裝，不會破壞建筑結(jié)構(gòu)，承重小。
圖1為已有的直插式太陽能熱水器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型部分結(jié)構(gòu)圖。
圖4為圖3的側(cè)視圖。
圖5為本實用新型的控制器的電路原理圖。
以下實施例將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
如圖2～4所示，本實用新型設(shè)有承壓太陽集熱器11、承壓儲水箱12、循環(huán)泵13、控制器14。集熱器11包括全玻璃太陽真空集熱管111，相變金屬熱管112、換熱器113和保溫層114，相變金屬熱管112包括內(nèi)管1121(位于真空集熱管內(nèi))和冷凝管1122，冷凝管1122設(shè)于集熱管111外，內(nèi)管內(nèi)放入相變介質(zhì)純水。冷凝管外設(shè)換熱器113，換熱器113包括換熱層1131和銅質(zhì)水管1132。儲水箱12上設(shè)有冷水進(jìn)口121、熱水進(jìn)口122、冷水出口123、熱水出口124，熱水進(jìn)口122接集熱器11的水管1132的出水口。循環(huán)泵13用于進(jìn)行冷熱水循環(huán)交換，循環(huán)泵的入口131接儲水箱的冷水出口123，循環(huán)泵13的出口132接集熱器11的水管1132的入水口。控制器14用于設(shè)置、顯示、控制熱水器的運(yùn)行，控制器14分別接循環(huán)泵13、外接的其它常規(guī)能源接口15等，控制器14的溫度傳感器141、142分別設(shè)于太陽集熱器11和儲水箱12的冷水出口123。
所說相變金屬熱管采用銅管，管內(nèi)的相變介質(zhì)可為水，乙醚等。水管1132設(shè)于相變金屬熱管的冷凝管外，在換熱器113的外部和集熱管的端部外設(shè)聚氨脂保溫層114。
所說的儲水箱12設(shè)為立式，下部設(shè)冷水進(jìn)口121，上部設(shè)熱水出口124，底部設(shè)排污口125，頂部設(shè)排氣補(bǔ)氣口126。在承壓儲水箱12上還可設(shè)電、氣、油等常規(guī)能源接口15，以便在需要時，例如在冬天、陰雨天、熱水需求量較大等情況下接入上述能源，以補(bǔ)充本太陽能熱水器的不足。
如圖5所示，控制器可采用常用的溫度設(shè)定控制、調(diào)整及顯示電路，由控制電路盒和2個溫度傳感器組成，其功能說明如下顯示4位數(shù)碼管S，平時顯示集熱器與儲水箱溫度，或與系統(tǒng)時鐘交替顯示。
設(shè)置儲水箱溫度上、下限；啟動循環(huán)泵溫差；系統(tǒng)時鐘；3組定時加熱時間。
按鍵4鍵SW1～SW4，由左至右第1鍵，“設(shè)置”；第2鍵，“循環(huán)/+”，手動啟動循環(huán)泵/自減當(dāng)前設(shè)置項數(shù)值；第3徤，“加熱/一”手動啟動加熱棒/增加當(dāng)前設(shè)置項數(shù)值；第4鍵，“停止/保存”，終止循環(huán)或加熱/保存設(shè)置并退出設(shè)置頁面。
功能1)常規(guī)顯示說明在正常顯示狀態(tài)，4位數(shù)碼管前2位顯示當(dāng)前集熱器水溫，后2位顯示當(dāng)前儲水箱水溫。此時單擊“設(shè)置”鍵可激活系統(tǒng)時鐘顯示(右下腳小數(shù)點(diǎn)亮，指示該顯示項為系統(tǒng)時鐘)，與兩個水溫交替顯示，要取消時鐘顯示，再次單擊“設(shè)置”鍵即可。
2)設(shè)置頁面說明長按“設(shè)置”鍵約3秒，進(jìn)入設(shè)置頁面。第1頁，XXXX，溫度下限(即儲水箱自動啟動電加熱溫度，范圍00～99)，溫度上限(即儲水箱自動關(guān)閉電加熱溫度，范圍01～99)；第2頁，--XX，自動啟動循環(huán)泵溫差(范圍03～30)；第3頁，XXXX，系統(tǒng)時鐘；第4頁，XXXX，第一次定時加熱時間。XX部分為可更改的設(shè)置值。
先按下組合鍵(“停止/保存”+“加熱/-”+“循環(huán)/+”)至數(shù)碼管顯示“下劃線”，松開后快速長按“設(shè)置”鍵進(jìn)入第2、3組定時設(shè)置。
設(shè)置第1組定時時間時，4位數(shù)碼管左手邊起第1位的小數(shù)點(diǎn)閃，同理設(shè)置第2組時間時，第2位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)閃。將定時時間設(shè)為2400，可取消定時加熱功能。
3)長按“設(shè)置”鍵至出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示(即進(jìn)入設(shè)置頁)，之后每按一下該“設(shè)置”鍵，切換到下一個設(shè)置項，該項閃爍顯示，此時可通過按“循環(huán)/+”鍵或“加熱/-”鍵更改其數(shù)值，各項數(shù)據(jù)設(shè)置完畢按“停止/保存”鍵保存退出。設(shè)置的數(shù)值也在保存退出之后生效。若在30秒內(nèi)未做任何修改，設(shè)置頁面自動退出，修改的數(shù)據(jù)不作保存，各項仍維持原先的設(shè)置值。
4)當(dāng)集熱器水溫高過儲水箱水溫一定值(設(shè)定溫差)時，啟動循環(huán)泵。當(dāng)兩邊溫度接近時，關(guān)閉循環(huán)泵。
5)儲水箱溫度低于設(shè)定下限，自動啟動電加熱；下限設(shè)為00時，屏蔽自動加熱功能。定時時間到，且水溫未到達(dá)上限，又未啟動循環(huán)泵時，立刻啟動電加熱。
6)手動功能有效的條件除了按下對應(yīng)鍵之外，啟動電加熱要保證當(dāng)前未啟動循環(huán)泵，且儲水箱水溫低于設(shè)定上限；啟動循環(huán)泵的前提是，當(dāng)前溫差(集熱器水溫與儲水箱水溫之差)小于設(shè)定溫差，若儲水箱溫度處于范圍95～99(包含2個界定值)，考慮到集熱器可能意外出現(xiàn)的干曬情況，也不允許啟動循環(huán)泵。
7)循環(huán)泵與電加熱不能同時開啟，循環(huán)泵工作時，啟動電加熱無效。
8)溫度傳感器短路時溫度顯示HH，開路時顯示LL。
9)當(dāng)集熱器中溫度傳感器出現(xiàn)故障時(顯示HH或LL)，溫差啟動循環(huán)泵功能失效，但可以手動啟動循環(huán)泵，也只能手動關(guān)閉。此時只要儲水箱中溫度傳感器工作正常，儲水箱中的自動加熱與定時加熱功能仍然有效，可保證水溫高過設(shè)定下限，若儲水箱中的溫度傳感器發(fā)生故障，不管集熱器中溫度傳感器有否故障，循環(huán)泵與電加熱都只能手動啟動，手動關(guān)閉。
10)長按“停止”鍵5秒，至4位數(shù)碼管全亮，釋放后，各設(shè)置值被恢復(fù)為出廠設(shè)置，三組定時時間2400；儲水箱溫度下限00(禁用自動加熱功能)；儲水箱溫度上限45；設(shè)定溫差05；系統(tǒng)時鐘不做改變。
11)對時鐘芯片掉電狀態(tài)的檢測若檢查到時鐘芯片掉電過，激活系統(tǒng)時鐘顯示，此時時鐘可能出錯，需要重新設(shè)置。按“設(shè)置”鍵可取消時鐘顯示。
雙溫度傳感器的接線次序接線樁1、3接集熱器溫度傳感器，接線樁2、3接儲水箱溫度傳感器，參見圖2，集熱器溫度傳感器溫度為T1，儲水箱溫度傳感器溫度為T2，可設(shè)T1-T2＞5℃，循環(huán)泵啟動；T2＜設(shè)定溫度，在設(shè)定時間內(nèi)啟動其它外接的常規(guī)能源。
電路中，集成電路IC1～I(xiàn)C7先別選用AT89C52，XS045，HA17358，ADC0832，74LS377，74LS377，PCE8563等型號，電源VCC＝5V。
權(quán)利要求1.全承壓分體式太陽能熱水器，其特征在于設(shè)有太陽集熱器，用于吸收太陽光并轉(zhuǎn)化為熱能，所說的集熱器包括全玻璃太陽真空集熱管、相變金屬熱管、換熱器和保溫層，相變金屬熱管包括內(nèi)管和冷凝管，內(nèi)管和冷凝管連通，內(nèi)管設(shè)于全玻璃太陽真空集熱管內(nèi)，冷凝管設(shè)于集熱管外，相變金屬熱管內(nèi)放入相變介質(zhì)，換熱器設(shè)于冷凝管外，包括換熱層和水管，保溫層包覆全玻璃太陽真空集熱管與相變金屬熱管內(nèi)管的端部以及換熱器；儲水箱，儲水箱上設(shè)有冷水進(jìn)口、熱水進(jìn)口、冷水出口、熱水出口，熱水進(jìn)口接集熱器的水管出水口；循環(huán)泵，用于進(jìn)行冷熱水循環(huán)交換，循環(huán)泵的入口接儲水箱的冷水出口，循環(huán)泵的出口接集熱器的水管入水口；控制器，用于設(shè)置、顯示、控制熱水器的運(yùn)行，控制器的溫度傳感器分別設(shè)于太陽集熱器和儲水箱的冷水出口。
2.如權(quán)利要求1所述的全承壓分體式太陽能熱水器，其特征在于所說的相變金屬熱管的內(nèi)管為銅管，內(nèi)管內(nèi)的相變介質(zhì)為水或乙醚。
3.如權(quán)利要求1所述的全承壓分體式太陽能熱水器，其特征在于水管采用銅管。
4.如權(quán)利要求1所述的全承壓分體式太陽能熱水器，其特征在于所說的儲水箱設(shè)為立式，下部設(shè)冷水進(jìn)口，上部設(shè)熱水出口，底部設(shè)排污口，頂部設(shè)排氣補(bǔ)氣口。
5.如權(quán)利要求1所述的全承壓分體式太陽能熱水器，其特征在于在儲水箱上設(shè)電、氣、油常規(guī)能源接口。
專利摘要涉及一種采用承壓太陽集熱器、承壓水箱的全承壓分體式太陽能熱水器。設(shè)有太陽集熱器、儲水箱、循環(huán)泵和控制器。集熱器包括集熱管、相變金屬熱管、換熱器和保溫層，相變金屬熱管包括內(nèi)管和冷凝管，冷凝管設(shè)于集熱管外，換熱器設(shè)于冷凝管外，包括換熱層和水管；循環(huán)泵的入口接儲水箱的冷水出口，出口接集熱器的水管入水口；控制器的溫度傳感器分別設(shè)于太陽集熱器和儲水箱的冷水出口。因儲水箱和集熱器分體，可以安裝于任何地方，且能很好地和常規(guī)能源配套；系統(tǒng)承壓運(yùn)行，操作簡單；控制電路系統(tǒng)自動控制循環(huán)泵，時刻顯示溫度；換熱器用進(jìn)口聚氨酯保溫，熱損少、熱效率高；安裝方便，能很好地和各種建筑結(jié)構(gòu)結(jié)合，不會破壞建筑結(jié)構(gòu)，承重小。
文檔編號F24J2/05GK2572297SQ0225223
公開日2003年9月10日 申請日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日
發(fā)明者李義賢, 石炳鋒 申請人:李義賢, 石炳鋒