專利名稱：一種仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能熱水器集熱板，尤其涉及一種具有類(lèi)似樹(shù) 葉結(jié)構(gòu)的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能熱水器因其利用能源的清潔、高效、免費(fèi)等特性，而得到 越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前巿場(chǎng)上銷(xiāo)售的太陽(yáng)能熱水器，絕大多數(shù)產(chǎn)品 的外掛集熱管部分均釆用直管等距排列的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示，其 具有加工簡(jiǎn)單、安裝成本較低的優(yōu)點(diǎn)，然而由于其等距排列的直管之 間需保留適當(dāng)?shù)拈g隙，因此不可避免存在占地面積大、而釆光面積和 管內(nèi)儲(chǔ)水量相對(duì)較小的缺陷。發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供 一種仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中直管集熱器占地面積大、而釆光面積和管內(nèi)儲(chǔ)水量相對(duì)較小的 缺陷。(二) 技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下方案 一種仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，所述集熱板包括 多根互通連接成樹(shù)葉形的水管，用于吸收太陽(yáng)能并輸出加熱的 水；及吸熱板，用于吸收太陽(yáng)能進(jìn)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(yáng)能熱水器集熱板中，所述樹(shù)葉形為橢圓形、掌形、 圓形、披針形、倒披針形或羽狀復(fù)葉形。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述水管包括 一級(jí)水管，為單根直水管，構(gòu)成所述樹(shù)葉形的主葉脈； 二級(jí)水管，包括兩根弧形水管，與所述一級(jí)水管聯(lián)通，構(gòu)成所述 樹(shù)葉形的葉緣；三級(jí)水管，包括多根彎曲水管，分別與所述一級(jí)水管與二級(jí)水管 聯(lián)通，構(gòu)成所述樹(shù)葉形的支葉脈。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述二級(jí)水管以所述一級(jí)水管 為參考軸對(duì)稱分布。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述三級(jí)水管以所述一級(jí)水管 為參考軸對(duì)稱分布。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述三級(jí)水管在所述一級(jí)水管 與二級(jí)水管之間呈葉脈狀均勻分布。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述集熱板的出水口及進(jìn)水口 分別位于所述一級(jí)水管的兩端。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述一級(jí)水管的管徑大于所述 二級(jí)水管的管徑，所述二級(jí)水管的管徑大于所述三級(jí)水管的管徑。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述吸熱板為與所述水管相同 的樹(shù)葉形，所述水管設(shè)置于所述吸熱板之上。上述仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板中，所述水管外表面和/或吸熱板 上覆有選擇性吸收涂層。 (三)有益效果本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)其采用仿生設(shè)計(jì)，由多根互通水管及吸熱板 構(gòu)成樹(shù)葉形集熱板，充分利用空間，在一定的占地面積下，可以獲得 比現(xiàn)有技術(shù)中真空管集熱板更大的儲(chǔ)水空間及釆光面積，從而提高了 太陽(yáng)能的利用效率，可縮短管中冷水加熱的時(shí)間。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中的太陽(yáng)能熱水器集熱管示意圖；圖2為本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的吸熱板實(shí)施例圖；圖4為本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管另一實(shí)施例示意圖；圖5為本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管再一實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。 如圖2所示，為本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管實(shí)施例結(jié) 構(gòu)圖，本實(shí)施例中集熱板的水管構(gòu)成類(lèi)似于樹(shù)葉型的外形，該樹(shù)葉型 可以為橢圓形、掌形、圓形、披針形、倒披針形、羽狀復(fù)葉形或其他 常見(jiàn)的樹(shù)葉形狀，本實(shí)施例中僅以橢圓形樹(shù)葉為例結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō) 明，然而本發(fā)明并不以此為限。上述樹(shù)葉型的水管進(jìn)一步包括一級(jí)水 管210、 二級(jí)水管220及三級(jí)水管230。其中， 一級(jí)水管210為單根 直水管，構(gòu)成樹(shù)葉形的主葉脈；二級(jí)水管220,包括兩根弧形水管， 與一級(jí)水管210的兩端聯(lián)通，構(gòu)成樹(shù)葉形的葉緣；三級(jí)水管230,則 包括多根彎曲水管，分別與一級(jí)水管與二級(jí)水管聯(lián)通，構(gòu)成樹(shù)葉形的 支葉脈。繼續(xù)如圖所示，二級(jí)水管220及三級(jí)水管230以一級(jí)水管210為 參考軸對(duì)稱設(shè)置，而三級(jí)水管230在一級(jí)水管210與二級(jí)水管220之 間呈葉脈狀分布。集熱板的出水口及進(jìn)水口則分別位于一級(jí)水管210 的兩端。并且各級(jí)水管按管徑由大至小的排序?yàn)?一級(jí)水管>二級(jí)水 管>三級(jí)水管。如圖3所示，本發(fā)明太陽(yáng)能熱水器集熱板的實(shí)施例還包括樹(shù)葉型 的吸熱板，其上表面與上述水管的底部相連，并與水管一起固定于太 陽(yáng)能熱水器的支架上構(gòu)成完整的集熱板。集熱板的水管用于吸收太陽(yáng) 能以加熱其中的冷水并運(yùn)輸加熱后的水至熱水器的儲(chǔ)水箱，而吸熱板可由銅、鋁合金、不銹鋼或鍍鋅鋼制成，用于吸收太陽(yáng)能進(jìn)一步對(duì)水 管進(jìn)行深度加熱。另外，為了提高集熱效率，可在吸熱板表面和/或 水管外表面均涂覆選擇性吸收涂層。下面通過(guò)集熱板模型的計(jì)算對(duì)本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板 與現(xiàn)有技術(shù)的真空管型集熱板的進(jìn)行優(yōu)越性的比較。本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管模型參數(shù)及計(jì)算結(jié)果如下。一級(jí)管道a:內(nèi)徑ra= 24mm 總長(zhǎng)度Ha = 650mm 二級(jí)管道b:內(nèi)徑rb-22mm 總長(zhǎng)度Hb- 1500mm 三級(jí)管道c:內(nèi)徑rc = 14mm 總長(zhǎng)度Hc = 4800mm; 由于本實(shí)施例中集熱板采用的樹(shù)葉外形近似為橢圓形，因此其占地面積可按橢圓的面積公式計(jì)算，通過(guò)計(jì)算該橢圓的長(zhǎng)短軸L,、 L2可進(jìn)一步計(jì)算其占地面積為Su = Pi'L!'L2 = 3.14159 x 21 x 28 - 1847.2549(cm2);本實(shí)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(jì)算結(jié)果為V, Pi'(r2Ha+r2Hb+r2Hc) M遂1534(L);而有效的采光面積為S12 = Pi'dc*Hc/2 = Pi'rc'Hc = 2111.1485 (cm2)。 現(xiàn)有技術(shù)的真空管型集熱板模型參數(shù)及計(jì)算結(jié)果如下。 從巿場(chǎng)釆樣來(lái)看，取普通熱水器集熱管模型口徑與長(zhǎng)度的比為1:30，并設(shè)定與上述本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板模型相同的占地面積。設(shè)定參數(shù)為直徑d-20mm長(zhǎng)度L-600mm; 則平行排列的集熱管根數(shù)n的計(jì)算過(guò)程如下 Sn/L/d-Su/L/d- 1847.2549 + 60 + 2=15.4,再考慮管間的必要空 隙后設(shè)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(guò)上述模型的計(jì)算結(jié)果比較可以得出，釆用本發(fā)明仿生太陽(yáng)能 熱水器集熱板的樹(shù)葉形水管結(jié)構(gòu)后，在占地面積同為1847.2549cm2 的情況下比現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明太陽(yáng)能熱水器集熱板的實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)，其型號(hào)即為 仿生樹(shù)葉形水管組的數(shù)目，并各型號(hào)集熱板對(duì)應(yīng)的外掛水箱容量及釆 光面積如下表所示。表1型號(hào)真空管口徑x長(zhǎng)度(mm)外掛水箱容量(lj采光面積(m2)2一級(jí) 二級(jí) 三級(jí)cf) 100 x 1354 <J)92x 3125 (j)62x圃O(shè)O1601.853同上2002.925同上4504.87表2為目前巿場(chǎng)上幾種傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的規(guī)格參數(shù)。表2型號(hào)真空管口徑x長(zhǎng)度(mm)外掛水箱容量(L)采光面積(m2)1520①47x 15001601.651524047x 15002002.241842058x18004504.20由表1及表2的結(jié)果對(duì)比可得，在外掛水箱容量相同的情況下， 本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的釆光面積相比傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器 集熱管組有明顯增大，從而能夠?qū)μ?yáng)能進(jìn)行更高效地利用，大大縮 短冷水加熱的時(shí)間。圖4 5均為本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管實(shí)施例示意 圖，其中的樹(shù)葉形分別為三葉掌形樹(shù)葉及五葉掌形樹(shù)葉。此處圖4~5 僅用以說(shuō)明本發(fā)明仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板的水管實(shí)施例所釆用的8樹(shù)葉形并不限于上述圖2實(shí)施例中的橢圓形，還可釆用其他常見(jiàn)的樹(shù)葉形狀。而該兩個(gè)實(shí)施例中的集熱板水管結(jié)構(gòu)與上述圖2的實(shí)施例結(jié)構(gòu)則相同，均包括構(gòu)成樹(shù)葉形主葉脈的一級(jí)水管、構(gòu)成樹(shù)葉形葉緣的二級(jí)水管及構(gòu)成樹(shù)葉形支葉脈的三級(jí)水管，是以此處對(duì)圖4~5兩個(gè)實(shí)施例集熱板的水管結(jié)構(gòu)不再加以贅述。以上為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)地想到一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入 本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于，所述集熱板包括多根互通連接成樹(shù)葉形的水管，用于吸收太陽(yáng)能并輸出加熱的水；及吸熱板，用于吸收太陽(yáng)能進(jìn)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(quán)利要求l所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于， 所述樹(shù)葉形為橢圓形、掌形、圓形、披針形、倒披針形或羽狀復(fù)葉形。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于，所述水管包括一級(jí)水管，為單根直水管，構(gòu)成所述樹(shù)葉形的主葉脈； 二級(jí)水管，包括兩根弧形水管，與所述一級(jí)水管聯(lián)通，構(gòu)成所述樹(shù)葉形的葉緣；三級(jí)水管，包括多根彎曲水管，分別與所述一級(jí)水管與二級(jí)水管 聯(lián)通，構(gòu)成所述樹(shù)葉形的支葉脈。
4、 如權(quán)利要求3所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于, 所述二級(jí)水管以所述一級(jí)水管為參考軸對(duì)稱分布。
5、 如權(quán)利要求3所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于， 所述三級(jí)水管以所述一級(jí)水管為參考軸對(duì)稱分布。
6、 如權(quán)利要求3所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于，所述三級(jí)水管在所述 一 級(jí)水管與二級(jí)水管之間呈葉脈狀均勻分布。
7、 如權(quán)利要求3所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于， 所述集熱板的出水口及進(jìn)水口分別位于所述一級(jí)水管的兩端。
8、 如權(quán)利要求3所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于, 所述一級(jí)水管的管徑大于所述二級(jí)水管的管徑，所述二級(jí)水管的管徑 大于所述三級(jí)水管的管徑。
9、 如權(quán)利要求l或2所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征 在于，所述吸熱板為與所述水管相同的樹(shù)葉形。
10、 如權(quán)利要求9所述的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，其特征在于，所述水管外表面和/或吸熱板上覆有選擇性吸收涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有類(lèi)似樹(shù)葉結(jié)構(gòu)的仿生太陽(yáng)能熱水器集熱板，包括多根互通連接成樹(shù)葉形的水管，用于吸收太陽(yáng)能并輸出加熱的水；及吸熱板，用于吸收太陽(yáng)能進(jìn)一步加熱水管；且吸熱板的上表面與水管的底部相連。本發(fā)明的仿生太熱能熱水器集熱板可以充分利用空間，在一定的占地面積下，能夠獲得比現(xiàn)有技術(shù)中真空管集熱板更大的儲(chǔ)水空間及采光面積，從而提高了太陽(yáng)能的利用效率，可縮短冷水加熱的時(shí)間。
文檔編號(hào)F24J2/24GK101261044SQ20081008922
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者可 楊, 沈應(yīng)柏 申請(qǐng)人:楊 可;沈應(yīng)柏