一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，包括水箱、底架、集熱器、保溫波紋管、集熱器支撐架、轉(zhuǎn)動裝置、控制裝置、安裝在水箱內(nèi)的溫度傳感器和安裝在集熱器支撐架上的太陽位移傳感器；轉(zhuǎn)動裝置安裝在底架上，集熱器支撐架安裝在轉(zhuǎn)動裝置上，集熱器安裝在集熱器支撐架上；所述太陽位移傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)動裝置均連接控制裝置。通過溫度傳感器檢測熱水箱中的水溫自動調(diào)節(jié)集熱器的采光角度，當(dāng)水溫過高時自動遮住真空集熱管，當(dāng)溫度低時根據(jù)太陽的位置自動調(diào)節(jié)集熱器的采光角度，使集熱器最大程度的采集太陽輻射熱。
【專利說明】
一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種無污染的可再生能源，近年來得到人們的青睞，并在太陽能光伏發(fā)電、太陽能熱水、太陽能供暖和制冷等方面得到廣泛應(yīng)用。
[0003]太陽能熱水器依靠集熱器吸收太陽的輻射能給冷水加熱，因此，太陽能熱水器的節(jié)能效果與自然天氣密切相關(guān)。目前通用的熱水器存在以下問題:l)y有太陽的夏天，進(jìn)入熱水器的冷水溫度本來就高，集熱器吸收的太陽輻射熱多，加上夏天熱水的用水量較小，很容易造成熱水溫度過高(甚至高于100°)，每年都有因太陽能熱水器的水溫過高造成的燙傷事故發(fā)生。2)日照時間短的天氣，特別是冬天，集熱器固定的太陽能熱水器主要靠其附帶的電熱功能提供熱水，加上太陽能熱水器一般安裝在樓頂，長的水管反而造成電能的浪費(fèi)。
[0004]中國專利201210153275.X公開了一種節(jié)水恒溫太陽能熱水器，利用太陽能和電能兩種方式加熱總儲水箱內(nèi)的水，熱水經(jīng)恒溫閥進(jìn)入儲水箱，用戶從儲水箱獲得恒溫的熱水，但該熱水器并不能減少日照時間短的天氣的電能消耗。中國專利201520109696.1公開的一種高效聚熱恒溫太陽能熱水器，通過在水箱內(nèi)設(shè)置隔板延長水箱的水路，減緩冷熱水在水箱內(nèi)混水，通過在真空管內(nèi)設(shè)置聚熱焦點(diǎn)線和聚光板加快冷水的加熱速度，該裝置能一定程度的提高熱水的產(chǎn)生率，但它會加劇夏天水溫過熱的問題。中國專利200202270512.0公開了一種自動恒溫太陽能熱水器，通過在集熱器上設(shè)置可以滑動的遮光布避免熱水過熱。中國專利200101238685.5公開了一種分體式恒溫太陽能熱水器，在常規(guī)的熱水器基礎(chǔ)上增設(shè)安放在室內(nèi)的集熱水箱存儲熱水，避免了常規(guī)熱水器在使用前需要放空管道中的冷水，同時設(shè)置手動把手調(diào)節(jié)集熱器的采光角度，但該發(fā)明沒有考慮較長時間不用存貯在常規(guī)熱水器中的水溫會下降的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是，提供一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，該熱水器能夠自動跟蹤太陽，保證日照少的天氣和寒冷的冬天也能最大限度的利用太陽能加熱水，而日照充足的天氣，能根據(jù)實(shí)時檢測的熱水溫度自動遮住真空集熱管，避免了水過熱的問題。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，包括水箱、底架、集熱器、保溫波紋管、集熱器支撐架、轉(zhuǎn)動裝置、控制裝置、安裝在水箱內(nèi)的溫度傳感器和安裝在集熱器支撐架上的太陽位移傳感器;水箱安裝在底架上，保溫波紋管連接水箱和集熱器;轉(zhuǎn)動裝置安裝在底架上，集熱器支撐架安裝在轉(zhuǎn)動裝置上，集熱器安裝在集熱器支撐架上;所述太陽位移傳感器、溫度傳感器和轉(zhuǎn)動裝置均連接控制裝置。
[0007]所述水箱上設(shè)有排氣口、溢水口、進(jìn)出水口和集熱器連接孔，水箱內(nèi)設(shè)有電加熱器;保溫波紋管的一端通過集熱器連接孔連接水箱。
[0008]所述底架包括桶托、桶托架和底座;水箱固定在桶托上，桶托通過桶托架固定在底座上;太陽位移傳感器安裝在集熱器支撐架上。
[0009]所述集熱器包括聚光板和若干平行排列的真空集熱管;真空集熱管通過保溫波紋管連接水箱;聚光板為半圓形結(jié)構(gòu)，聚光板的上端和下兩端都與集熱器支撐架活動連接。
[0010]所述轉(zhuǎn)動裝置安裝在底架上，轉(zhuǎn)動裝置包括傳動機(jī)構(gòu)、垂直轉(zhuǎn)動單元、水平轉(zhuǎn)動單元、驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二;集熱器支撐架安裝在垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元上;垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元分別連接驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二;驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二都為步進(jìn)電機(jī);聚光板通過傳動機(jī)構(gòu)連接驅(qū)動電機(jī)二;驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二均連接控制
目.0
[0011]所太陽位移傳感器通過固定板安裝在集熱器支撐架上;太陽位移傳感器為四象限光伏傳感器，四象限光伏傳感器包括前端面、腔體和四個光伏探測器，前端面中間設(shè)有透光孔。
[0012]所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器還包括設(shè)置在水箱下方的控制箱，控制裝置位于控制箱中，控制裝置采用控制電路，控制電路包括單片機(jī)。
[0013]本實(shí)用新型提供了一種能夠自動跟蹤太陽的太陽能熱水器，通過溫度傳感器檢測熱水箱中的水溫自動調(diào)節(jié)集熱器的采光角度，當(dāng)水溫過高時自動遮住真空集熱管，當(dāng)溫度低時根據(jù)太陽的位置自動調(diào)節(jié)集熱器的采光角度，使集熱器最大程度的采集太陽輻射熱。
[0014]本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn):(I)節(jié)省能源。該太陽能熱水器能自動跟蹤太陽，保證集熱器最大限度的吸收太陽光的熱量，保證寒冷的冬天和日照時間短的天氣也能用上太陽能加熱的熱水。(2)水溫可控，該太陽能熱水通過溫度傳感器實(shí)時測量水箱中的水溫，水溫達(dá)到設(shè)定值能調(diào)節(jié)聚光板遮住真空集熱管。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器的工作原理圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖標(biāo)記說明:
[0018]I 一水箱，11 一排氣口，12—溢水口，13—進(jìn)出水口，14 一集熱器連接孔，15—電加熱器，
[0019]2—底架，21—桶托，22—桶托架，23—底座，
[0020]3 一轉(zhuǎn)動裝置，31—驅(qū)動電機(jī)一，32-驅(qū)動電機(jī)二
[0021]41 一真空集熱管，42—聚光板，
[0022]5—保溫波紋管，
[0023]6—集熱器支撐架，
[0024]7—太陽位移傳感器，71-固定板，
[0025]8—溫度傳感器，
[0026]9—控制箱。
【具體實(shí)施方式】
[0027]請參考圖1和圖2，一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，包括水箱1、底架2、轉(zhuǎn)動裝置3、集熱器、保溫波紋管5、集熱器支撐架6、太陽位移傳感器7、溫度傳感器8和控制箱9。
[0028]水箱為通用的太陽能熱水器水箱，含有排氣口11、溢水口 12、進(jìn)出水口 13和集熱器連接孔14，內(nèi)含電加熱器15。
[0029]底架用于支撐整個熱水器，包括桶托21、桶托架22和底座23。水箱固定在桶托上，桶托通過桶托架固定在底座上。
[0030]轉(zhuǎn)動裝置下端固定在底架上，轉(zhuǎn)動裝置包括傳動機(jī)構(gòu)、垂直轉(zhuǎn)動單元、水平轉(zhuǎn)動單元和驅(qū)動電機(jī)一 31和驅(qū)動電機(jī)二 32。集熱器支撐架安裝在垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元上。垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元分別由驅(qū)動電機(jī)一、驅(qū)動電機(jī)二帶動。驅(qū)動電機(jī)一、驅(qū)動電機(jī)二通過垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元調(diào)節(jié)集熱器的轉(zhuǎn)動，保證集熱器最大限度的采集太陽的輻射熱。此外，必要時通過傳動機(jī)構(gòu)可也帶動聚光板轉(zhuǎn)動。驅(qū)動電機(jī)一、驅(qū)動電機(jī)二都為步進(jìn)電機(jī)。
[0031]集熱器由若干平行排列的真空集熱管41和聚光板42組成。并排的真空集熱管通過保溫波紋管連接水箱的集熱器連接孔。真空集熱管安裝在集熱器支撐架上。聚光板為半圓形結(jié)構(gòu)，聚光板位于真空集熱管外圍，每根真空集熱管外圍均設(shè)有一塊聚光板，聚光板連接轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)。水加熱時太陽光通過聚光板反射后正好被真空集熱管吸收。聚光板上、下兩端都與集熱器支撐架活動連接，當(dāng)水箱中水達(dá)到設(shè)定的最高溫度，轉(zhuǎn)動裝置帶動聚光板旋轉(zhuǎn)到真空集熱管上方遮住太陽光。
[0032]保溫波紋管一端連接真空集熱管，一端連接水箱，利用保溫波紋管的伸縮性保證集熱器能在一定范圍內(nèi)活動。
[0033]集熱器支撐架用于固定和支撐集熱器，集熱器支撐架固定在轉(zhuǎn)動裝置的上端。根據(jù)控制裝置的指令，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(包括垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元)在驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二的驅(qū)動下，可以帶動整個集熱器支撐架(連同集熱器一起)轉(zhuǎn)動，還可帶動聚光板繞真空集熱管旋轉(zhuǎn)。
[0034]太陽位移傳感器固定在固定板71上，固定板從集熱器支撐架上延伸出來，保持太陽位移傳感器與集熱器垂直。太陽位移傳感器為四象限光伏傳感器，四象限光伏傳感器由前端面、腔體和四個光伏探測器組成，前端面中間有透光孔，太陽直射光線通過透光孔在四象限光伏探測器上形成的圓形光斑，根據(jù)太陽運(yùn)動引起的光斑在四象限光伏探測器上的位置變化來判斷太陽的位置變化。將太陽的位置信號傳到控制電路，由控制電路產(chǎn)生控制信號控制驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二帶動轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、進(jìn)而帶動集熱器轉(zhuǎn)動，當(dāng)光斑正好位于四象限光伏探測器的中心時，太陽光也正好垂直照在集熱器上，這樣集熱器最大限度的吸收太陽光的熱量。
[0035]溫度傳感器安裝在水箱內(nèi)，用于測量水箱內(nèi)的水溫。并將實(shí)時測量的水溫傳給控制電路，控制電路將測量的溫度與設(shè)定的溫度相比較，達(dá)到要求的溫度時，產(chǎn)生控制信號帶動聚光板旋轉(zhuǎn)遮住集熱器，有效的避免了熱水溫度過高。
[0036]控制箱放置在水箱下方，控制箱中安放有控制電路?？刂齐娐芬詥纹瑱C(jī)為核心(也可以采用其他控制裝置)，采集的太陽位置信號和溫度信號傳送到控制電路進(jìn)行處理，并控制驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0037]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，包括水箱、底架、集熱器、保溫波紋管和集熱器支撐架，水箱安裝在底架上，保溫波紋管連接水箱和集熱器;其特征是，還包括轉(zhuǎn)動裝置、控制裝置、安裝在水箱內(nèi)的溫度傳感器和安裝在集熱器支撐架上的太陽位移傳感器;轉(zhuǎn)動裝置安裝在底架上，集熱器支撐架安裝在轉(zhuǎn)動裝置上，集熱器安裝在集熱器支撐架上;所述太陽位移傳感器、溫度傳感器和轉(zhuǎn)動裝置均連接控制裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，其特征是，所述水箱上設(shè)有排氣口、溢水口、進(jìn)出水口和集熱器連接孔，水箱內(nèi)設(shè)有電加熱器;保溫波紋管的一端通過集熱器連接孔連接水箱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，其特征是，所述底架包括桶托、桶托架和底座;水箱固定在桶托上，桶托通過桶托架固定在底座上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，其特征是，所述集熱器包括聚光板和若干平行排列的真空集熱管;真空集熱管通過保溫波紋管連接水箱;聚光板為半圓形結(jié)構(gòu)，聚光板的上端和下兩端都與集熱器支撐架活動連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，其特征是，所述轉(zhuǎn)動裝置安裝在底架上，轉(zhuǎn)動裝置包括傳動機(jī)構(gòu)、垂直轉(zhuǎn)動單元、水平轉(zhuǎn)動單元、驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二;集熱器支撐架安裝在垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元上;垂直轉(zhuǎn)動單元和水平轉(zhuǎn)動單元分別連接驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二;驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二都為步進(jìn)電機(jī);聚光板通過傳動機(jī)構(gòu)連接驅(qū)動電機(jī)二;驅(qū)動電機(jī)一和驅(qū)動電機(jī)二均連接控制裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，其特征是，所述太陽位移傳感器通過固定板安裝在集熱器支撐架上;太陽位移傳感器為四象限光伏傳感器，四象限光伏傳感器包括前端面、腔體和四個光伏探測器，前端面中間設(shè)有透光孔。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能熱水器，其特征是，還包括設(shè)置在水箱下方的控制箱，控制裝置位于控制箱中，控制裝置采用控制電路，控制電路包括單片機(jī)。
【文檔編號】F24J2/40GK205536621SQ201620401933
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】侯海良, 陳潔, 譚理, 黃詮
【申請人】湖南人文科技學(xué)院