一种平板聚光型太阳能无水箱热水器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103968564 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103968564 A (21)申请号 201410176069.X (22)申请日 2014.04.28 F24J 2/05(2006.01) F24J 2/32(2006.01) F24J 2/08(2006.01) F24J 2/12(2006.01) F24J 2/46(2006.01) F24J 2/48(2006.01) (71)申请人 江苏恒星聚能能源科技有限公司 地址 210042 江苏省南京市玄武大道 699-27 号 (72)发明人 孙希干 (74)专利代理机构 南京经纬专利商。

2、标代理有限 公司 32200 代理人 杨海军 (54) 发明名称 一种平板聚光型太阳能无水箱热水器 (57) 摘要 本发明公开了一种平板聚光型太阳能无水箱 热水器， 它包括 ： 热水器组合外框 （6） ， 安装在热 水器组合外框 （6） 底部的镀锌钢板底板 （2） ， 安装 在热水器组合外框 （6）一侧的热管尾托 （5） ， 一 端固定在热管尾托 （5） 上， 另一端插入在聚氨酯 发泡保温模组 （4） 内的储热型真空热管 （3） ， 安装 在热水器组合外框 （6） 顶部的钢化超白玻璃盖板 （1） 。本明提供的热水器， 结构设计合理， 无需水 箱， 可与建筑相集合， 安装维护方便， 安全系数高，。

3、 并且光照面积大， 热量吸收率和储存热能高， 采用 优选的储热相变材料， 且可现用现出新鲜热水， 适 用范围广泛。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103968564 A CN 103968564 A 1/1 页 2 1. 一种平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于， 它包括 ： 热水器组合外框 （6） ， 安装在热水器组合外框 （6） 底部的镀锌钢板底板 （2） ， 安装在热水器组合外框 （6） 一侧的热 管尾托 （5） ，。

4、 一端固定在热管尾托 （5） 上， 另一端插入在聚氨酯发泡保温模组 （4） 内的储热 型真空热管 （3） ， 安装在热水器组合外框 （6） 顶部的钢化超白玻璃盖板 （1） 。 2. 根据权利要求 1 所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于 ： 所述的钢化 超白玻璃盖板 （1） 本身是一种线性菲涅尔聚光透镜 ； 所述的镀锌钢板底板 （2） 上表面安装 有复合抛物面反射镜 （2-1） 。 3. 根据权利要求 1 所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于 ： 所述的储热 型真空热管 （3） 包括外层玻璃管 （3-1） ， 安装在外层玻璃管 （3-1） 内部的内不锈钢管 （3-2） 。

5、， 安装在内不锈钢管 （3-2） 内部的中间导热管 （3-3） ， 灌装在内不锈钢管 （3-2） 和中间导热管 （3-3） 之间的储热相变材料 （3-4） ， 设置在热管端头的膨胀节波纹管 （3-5） ， 设置在热管内 部两个端头的吸气剂 （3-6） ， 设置在外层玻璃管 （3-1） 和内不锈钢管 （3-2） 之间的不锈钢支 撑架 （3-7） ， 与外层玻璃管 （3-1） 对接熔封的玻璃内管 （3-8） 。 4. 根据权利要求 3 所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于， 所述的外层 玻璃管 （3-1） 为高硼硅玻璃管， 内不锈钢管 （3-2） 为经过多靶材磁控溅射镀膜的金属管。 5。

6、. 根据权利要求 1 所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于 ： 所述的储热 型真空热管 （3） 内部的储热相变材料 （3-4） 由下列重量份数的原料制成 ： 赤藓糖醇与甘露 醇混合物 95 份， 石墨粉 5 份。 6. 根据权利要求 5 所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于 ： 所述的赤藓 糖醇与甘露醇混合物中， 赤藓糖醇与甘露醇的重量比为 195 ： 195。 7. 根据权利要求 1 所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于 ： 所述的导热 进出水管的聚氨酯发泡保温模组 （4） 包括热水出水管 （4-2） ， 位于热水出水管 （4-2） 内部的 自来水进水管 。

7、（4-1） ， 与自来水进水管 （4-1） 相连的毛细注水管 （4-5） ， 设置在热水出水管 （4-2） 外周的聚氨酯发泡保温层 （4-3） ， 安装在聚氨酯发泡保温层 （4-3） 外周的保温模组外 壳 （4-4） ， 所述的毛细注水管 （4-5） 插入在中间导热管 （3-3） 内。 8. 根据权利要求 1 至 7 任一项所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 其特征在于 ： 所述的储热型真空热管 （3） 多根平行安装在热水器组合外框 （6） 内。 权 利 要 求 书 CN 103968564 A 2 1/4 页 3 一种平板聚光型太阳能无水箱热水器 技术领域 0001 本发明涉及太阳能热利用。

8、领域， 具体涉及一种平板聚光型太阳能无水箱热水器。 背景技术 0002 太阳能光热技术为未来解决能源问题提供广阔前景， 目前太阳能热水器主要有高 硼硅玻璃真空管式和高效吸热蓝膜平板式两种， 真空管已经发展 20 多年镀膜工艺已经很 成熟， 从单靶到多靶磁控溅射镀膜技术， 目前膜层吸热效率已经达到 94% 以上， 低温减反射 率已经达到 6% 以下， 处于比较理想状态， 只要按照成熟工艺严格控制生产过程都可以生产 出质量较高的真空管， 真空管热水器有着很好的优点， 单位面积吸收率高发射率低保温好， 特别在较冷地区具有得天独厚的优越性， 然而也有明显的缺点， 无法与建筑很好的相结合， 受管径的局限。

9、吸热面积小， 双层玻璃吸热效率受到影响， 玻璃容易破损先天具有安全隐患， 国外真空管式热水器因此而使用较少 ； 同样平板式热水器具有光照面积大， 吸热率高传热 快， 易与建筑相结合， 盖板为钢化超白玻璃没有安全隐患等优点， 但也有明显的缺点， 吸热 面积大散热面积也大所以热平衡温度较低， 低温高效无法获得高温， 没有保温能力， 为了防 止热水结垢要靠介质导热， 所以只在南方温度较高地区适合， 到目前为止还没有一种热水 器能够结合这两种热水器的优点， 便于在任何区域推广， 又能解决普通热水器从低温向中 温发展， 并能发展成蒸汽式热水器， 同时热水器安装麻烦， 零部件较多， 又不易维护， 储热水 。

10、箱占据很大空间又不安全， 为了承压出水还要安装压力泵， 无论是真空管式还是平板式都 一样， 冬天往往成为摆设， 严重依赖电辅助加热， 平板热水器蓝膜暴露在空气中衰减很快寿 命期大大减短， 国内热水器价格战愈演愈烈， 太阳能热水器行业处于明显衰退状态。 发明内容 0003 发明目的 ： 本发明的目的是为了解决现有技术中太阳能热水器的缺点， 提供一种 平板聚光型太阳能无水箱热水器， 本发明热水器采用平板式， 可使热水器易与建筑相集合， 没有安全隐患， 抛弃笨重水箱， 容易安装维护， 功能上可实现增大光照面积， 增强热量吸收 率并高效储存热能， 按需求量热交换， 现用现出新鲜热水， 工程上大面积并联。

11、使用， 可以实 现稳定蒸汽供应， 根据需要有机组合。 技术方案 ： 为了实现以上目的， 本发明采取的技术方案为 ： 一种平板聚光型太阳能无水箱热水器， 它包括 ： 热水器组合外框， 安装在热水器组合外 框底部的镀锌钢板底板， 安装在热水器组合外框一侧的热管尾托， 一端固定在热管尾托上， 另一端插入在聚氨酯发泡保温模组内的储热型真空热管， 安装在热水器组合外框顶部的钢 化超白玻璃盖板。 其中真空热管封闭端， 采用热管尾托固定在铝合金边框上， 热管尾托与真 空热管尾端柔性套接， 安放固定在铝合金边框里。 0004 作为优选方案， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的钢化超白玻 璃盖板本。

12、身是一种线性菲涅尔聚光透镜 ； 所述的镀锌钢板底板上表面安装有复合抛物面反 射镜 （CPC 复合抛物面反射镜） 。 说 明 书 CN 103968564 A 3 2/4 页 4 0005 其中聚光透镜采用齿纹向内平面朝外的线聚焦菲涅尔透镜设计， 透镜玻璃采用钢 化镀膜处理， 镀膜玻璃增加入射光透过率， 以及减少表面入射光反射率， 双面镀膜还有利于 玻璃表面自洁功能， 透镜采用低铁超白玻璃材质， 钢化强度要求达到国家平板热水器盖板 玻璃的标准。 0006 本发明所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 聚焦光带与储热型真空热管对 齐， 真空热管下方放置带有 CPC 复合抛物面反射镜的镀锌钢板底板， 。

13、作为更优选方案， 所述 的底板是由双曲复合抛物面反光铝镜成型后与底面镀锌钢板焊接成为一体， 形成底板， 复 合抛物面反光铝板由特制精密模具在瓦楞成型机上压制而成 ； 如图 2 所示， 入射光聚焦光带及复合抛物面反射聚焦光带照在真空热管吸热镀膜内表 面， 图中， 太阳光照在热水器上的光线传播、 汇聚、 反射再汇聚以及汇聚范围的过程， 具有很 高的热利用率。 0007 储热真空热管排列在透镜焦带处， 热水器按照玻璃透镜东西放置和配合当地纬度 角安装， 相当于一维跟踪效果， 配合底部复合抛物面反光镜， 在不加跟踪情况下当光带偏离 时， 底部反光镜在一定范围内能够把偏离光带反射回真空热管， 使热管最大。

14、范围充分吸收 太阳能并把热能储存在储热相变材料里。达到最大程度的吸收太阳能的效果， 相比现有技 术太阳能更加集热， 环保性更强。 0008 作为优选方案， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的储热型真空 热管包括外层玻璃管， 安装在外层玻璃管内部的内不锈钢管， 安装在内不锈钢管内部的中 间导热管， 灌装在内不锈钢管和中间导热管之间的储热相变材料， 设置在真空热管端头的 膨胀节波纹管， 设置在真空热管内部两个端头的吸气剂， 设置在外层玻璃管和内不锈钢管 之间的不锈钢支撑架， 与外层玻璃管对接熔封的玻璃内管。 0009 作为优选方案， 本发明所述的储热型真空热管， 其外层为高硼硅玻璃管。

15、， 内层为经 过多靶材磁控溅射镀膜的金属管， 经过可伐合金和高硼硅玻璃过渡熔封， 再与不锈钢内管 焊接， 排气抽真空密封生产出高效热管， 再在热管内灌装储热相变材料熔岩， 插入导热金属 管并密封内外金属管， 得到储热型真空热管。 0010 作为优选方案， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的储热型真空 热管内部的储热相变材料由下列重量份数的原料制成 ： 赤藓糖醇与甘露醇混合物 95 份， 石 墨粉 5 份。其中石墨经过高温膨胀并用超声波破碎处理形成细小颗粒。 0011 作为优选方案， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的赤藓糖醇与 甘露醇混合物中， 赤藓糖醇与甘露醇的重。

16、量比， 可根据需要熔点 （如从 126-166） ， 调整赤 藓糖醇与甘露醇的重量比， 赤藓糖醇与甘露醇的重量比可为 195 ： 195。 0012 本发明采用储热相变材料， 不仅能储热， 且可将储存的热量传送给冷水， 从而可以 提供新鲜的热水， 可克服现有技术只能使用储存热水的不足。 0013 作为优选方案， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的导热进出水 管的聚氨酯发泡保温模组包括热水出水管， 位于热水出水管内部的自来水进水管， 与自来 水进水管相连的毛细注水管， 设置在热水出水管外周的聚氨酯发泡保温层， 安装在聚氨酯 发泡保温层外周的保温模组外壳， 所述的毛细注水管插入在中间。

17、导热管内。作为更优选方 案， 其中进水管和出水管可以安装在同一端口， 也可以安装在不同端口， 可以根据实际安装 场合的需要而设计。 说 明 书 CN 103968564 A 4 3/4 页 5 0014 作为优选方案， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的储热型真空 热管多根平行安装在热水器组合外框内。 0015 本发明所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器的组装过程为 ： 先把复合抛物面反 射镜固定在镀锌钢板底板上， 再与铝合金制成的组合外框一次性压合形成底部为带有复合 抛物面反光镜的镀锌钢板底板， 按照精密设计尺寸固定好中间为真空热管， 真空热管两头， 一头通过热管尾托柔性固定件固。

18、定在组合外框的内侧， 另一端插在聚氨酯发泡保温模组 内， 使热管单元被固定在保温模组内， 保温模组固定在铝合金组合外框内侧， 整个热水器内 部布置固定完成后， 最后加上超白玻璃聚光透镜盖板， 打胶密封完成整个工艺生产， 其中热 水器分为六个标准组件部分， 在生产线上进行组装。 0016 本发明所述的储热型真空热管的组装过程为 ： 先处理内不锈钢管， 一头密封焊接， 另一头波纹管与可伐合金和玻璃熔封件焊接后再与不锈钢管焊接， 把该管用去离子水清洗 干净烘干后在磁控溅射炉里进行高温镀膜处理， 镀膜管带上不锈钢支撑架插进外层玻璃 管， 并在两头放入吸气剂， 然后熔封对接， 真空热管完成后先灌装储热相。

19、变材料， 再插进中 间导热管， 把不锈钢管与导热管在端头密封， 从而生产出储热型真空热管标准件。 0017 有益效果 ： 本发明提供的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 和现有技术相比具有 以下优点 ： 本发明提供的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 结构设计合理， 采用平板式， 可使热水 器易与建筑相集合， 没有安全隐患， 抛弃笨重水箱， 容易安装维护， 功能上可实现增大光照 面积， 增强热量吸收率并高效储存热能， 按需求量热交换， 现用现出新鲜热水， 工程上大面 积并联使用， 可以实现稳定蒸汽供应， 适用范围广泛。 0018 （1） 本发明为免跟踪设计法， 储热真空热管排列在透镜焦带处， 热水器按。

20、照玻璃透 镜东西放置和配合当地纬度角安装， 相当于一维跟踪效果， 配合底部复合抛物面反光镜， 在 不加跟踪情况下当光带偏离时， 底部反光镜在一定范围内能够把偏离光带反射回热管， 使 热管最大范围充分吸收太阳能并把热能储存在相变材料里。通过大量实验筛选出相变材 料， 可实现热能的高效转换。 0019 （2） 本发明中储热型真空热管是一种外层为高硼硅玻璃管， 内层为经过多靶材磁 控溅射镀膜的金属管， 经过可伐合金和高硼硅玻璃过渡熔封， 再与不锈钢内管焊接， 排气抽 真空密封生产出高效热管， 再在热管内灌装相变储热相变材料， 插入导热金属管并密封内 外金属管， 生产出储热型真空热管。 0020 （3。

21、） 本发明中导热进出水管的聚氨酯发泡保温模组端， 由储热型真空热管出口端 插入经过模具生产出的聚氨酯保温模组内与出水管连接， 出水管内插入进水管， 进水管开 孔与毛细注水管连接固定， 注水细管插入导热金属管内， 模组端包含有进出水管及固定件， 整个热水器只有一个进水孔和一个出水孔， 整体结构简单由标准件组合而成， 内部热管吸 热储热单元都采用并联结合， 有利于维护， 当一个单元出问题时不会影响其他单元， 整个热 水器照常运行。 附图说明 0021 图 1 为本发明平板聚光型太阳能无水箱热水器的整体结构示意图。 0022 图 2 为本发明入射光聚焦光带及复合抛物面反射聚焦光带照在热管吸热镀膜内 。

22、说 明 书 CN 103968564 A 5 4/4 页 6 表面的结构示意图。 0023 图 3 为本发明聚光照射真空热管单元排列结构示意图 。 0024 图 4 为本发明储热型真空热管结构示意图。 0025 图 5 为本发明热水器侧面截面储热型真空热管内部固定结构示意图。 0026 图 6 为本发明热水器内部透视真空热管与保温模组结构示意图。 具体实施方式 0027 下面结合附图和具体实施例， 进一步阐明本发明， 应理解这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围， 在阅读了本发明之后， 本领域技术人员对本发明的各 种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 0028 。

23、如图 1 所示， 一种平板聚光型太阳能无水箱热水器， 它包括 ： 热水器组合外框 （6） ， 安装在热水器组合外框 （6） 底部的镀锌钢板底板 （2） ， 安装在热水器组合外框 （6） 一侧的热 管尾托 （5） ， 一端固定在热管尾托 （5） 上， 另一端插入在聚氨酯发泡保温模组 （4） 内的储热 型真空热管 （3） ， 安装在热水器组合外框 （6） 顶部的钢化超白玻璃盖板 （1） 。 0029 所述的钢化超白玻璃盖板 （1） 的下表面设有菲涅尔聚光透镜 ； 所述的镀锌钢板底 板 （2） 上表面安装有复合抛物面反射镜 （2-1） 。 0030 如图 3 所示， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱。

24、热水器， 所述的储热型真空热 管 （3） 多根平行安装在热水器组合外框 （6） 内。 0031 如图 4 和图 5 所示， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的储热型 真空热管 （3） 包括外层玻璃管 （3-1） ， 安装在外层玻璃管 （3-1） 内部的内不锈钢管 （3-2） ， 安装在内不锈钢管 （3-2） 内部的中间导热管 （3-3） ， 灌装在内不锈钢管 （3-2） 和中间导热管 （3-3） 之间的储热相变材料 （3-4） ， 设置在热管端头的膨胀节波纹管 （3-5） ， 设置在热管内 部两个端头的吸气剂 （3-6） ， 设置在外层玻璃管 （3-1） 和内不锈钢管 （3-2）。

25、 之间的不锈钢支 撑架 （3-7） ， 与外层玻璃管 （3-1） 对接熔封的玻璃内管 （3-8） 。 0032 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的储热型真空热管 （3） 内部的 储热相变材料 （3-4） 由下列重量份数的原料制成 ： 赤藓糖醇与甘露醇混合物共 95 份， 导热 石墨粉 5 份， 并可根据需要熔点从 126-166调节赤藓糖醇与甘露醇的所占重量比例， 如二 者的重量比为 195:195。 0033 如图 6 所示， 以上所述的平板聚光型太阳能无水箱热水器， 所述的导热进出水管 的聚氨酯发泡保温模组 （4） 包括热水出水管 （4-2） ， 位于热水出水管 （4-2） 。

26、内部的自来水进 水管 （4-1） ， 与自来水进水管 （4-1） 相连的毛细注水管 （4-5） ， 设置在热水出水管 （4-2） 外周 的聚氨酯发泡保温层 （4-3） ， 安装在聚氨酯发泡保温层 （4-3） 外周的保温模组外壳 （4-4） ， 所述的毛细注水管 （4-5） 插入在中间导热管 （3-3） 内。 0034 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103968564 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103968564 A 7 2/2 页 8 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103968564 A 8 。