一種家用太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種家用太陽能熱水器，包括水箱、支架、集熱板，水箱固定在支架上方，集熱板上端與水箱連接；還包括第一鏡面板和第二鏡面板，其中第一鏡面板一端緊貼集熱板的下端，另一端上傾，與水平面成一個角度α，第二鏡面板一端固定設置在集熱板和水箱之間，此鏡面延長線與地面成一個角度θ。優選是θ為當天的正午太陽高度角，角度α=當日正午太陽高度角-45°。第一鏡面板在不使用時可伸縮進集熱板底部，第二鏡面板不使用時可以翻轉覆蓋到集熱板上。加裝上述具有互補性的兩塊鏡面板之后，可以在原有基礎上大大提高集熱板的受光面積，提高效率，具備經濟性，實用性，簡便性等特點。
【專利說明】一種家用太陽能熱水器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能低溫熱利用研究領域，特別涉及一種家用太陽能熱水器。【背景技術】
[0002]太陽能具有資源豐富、清潔無污染等特點，對解決當今面臨的能源危機和環境問題具有重要作用。太陽能利用從能源轉化方式來看，主要有光電、光熱、光化學等方式。太陽能中低溫熱利用技術作為低成本且具有規模化應用前景的清潔能源技術，是我國國民經濟可持續發展的戰略性新能源技術。
[0003]太陽能中低溫熱利用的主要方式為太陽能熱水器熱利用。太陽能熱水器是把太陽輻射能轉化為熱能，生產熱水以滿足人們在生活、生產中熱水需求的一種太陽熱利用的設備，是以水為工質的低溫集熱利用，由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成。把太陽能轉換成熱能主要依靠集熱管。集熱管與水箱連接，收集熱量后利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產生微循環而得到所需熱水。其不足在于集熱管只能吸收直射到集熱板上的太陽輻射，造成效率低下，冬天往往滿足不了需求。而且普通的太陽能熱水器存在一次性投資成本較高的缺點，同時，在惡劣天氣中容易造成損壞。另外，在使用者長時間外出，熱水器里的熱水沒有及時使用時，容易因熱水溫度過高造成損壞。
[0004]因此，尋找一種更 節能、使用壽命更長、熱效率更高的太陽能熱水器具有重要的應用價值。
實用新型內容
[0005]本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種家用太陽能熱水器，該熱水器具有節能、壽命長、熱效率高的優點。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術方案實現:一種家用太陽能熱水器，包括水箱、支架、集熱板，水箱固定在支架上方，集熱板上端與水箱連接；還包括第一鏡面板和第二鏡面板，其中第一鏡面板一端緊貼集熱板的下端，另一端上傾，與水平面成一個角度α，第二鏡面板一端固定設置在集熱板和水箱之間，此鏡面延長線與地面成一個角度Θ。加裝上述具有互補性的兩塊鏡面板之后，除了直接照射到集熱板本身的輻射之外，一部分照射到反射板上的太陽輻射經一次反射至集熱板上，還有一部分太陽輻射經鏡面板二次反射至集熱板，在原有基礎上大大提聞了集熱板的受:光面積，提聞了效率。
[0007]優選的，所述0°≤α≤45°，45°≤Θ≤90°。
[0008]更進一步的，為使太陽能熱水器能夠盡量達到最大效率，所述角度Θ為當天的正午太陽高度角，角度α =當日正午太陽高度角-45°。
[0009]優選的，所述第一鏡面板通過滾軸安裝在集熱板底部，第一鏡面板在不使用時通過此滾軸伸縮進集熱板底部。從而可以起到改變第一鏡面板角度和保護鏡面的作用，使太陽能熱水器效率更高，更安全可靠。
[0010]優選的，所述第二鏡面板上設有條紋狀間隙。從而可以減少風、雨、雪等對鏡面耐久性和安全性的影響。
[0011]更進一步的，所述第二鏡面板與集熱板鉸連接，在第二鏡面板不使用時，翻轉覆蓋到集熱板上。通過這種連接方式，不僅可以通過調整角度，在一年四季最優地擴大受光面積，而且可以在大雨、冰雹、大雪等惡劣天氣下，將第二鏡面板覆蓋在集熱板上起到保護的作用，提高耐用性。同時，在使用者不使用的情況下也能使其停止熱吸收，延長熱水器的使用壽命。
[0012]優選的，所述第一鏡面板和第二鏡面板均采用鋼板鑲嵌鏡面制成。
[0013]本實用新型通過調整兩個鏡面板的角度來實現對熱效率的提高。為使效率最大化，第一鏡面板不能遮擋集熱板，第二鏡面板不僅應該能直接反射陽光至集熱板，且能經第一鏡面板二次反射入集熱板。為了提高熱效率，故給出Θ和α的計算公式與方法如下。 [0014]如圖3所示，當下方鏡面向上傾斜時，太陽光線不高于圖中虛線條時具有二次反射效果，且該效果與Θ角有關。所以，圖中虛線條必須高于正午太陽高度角時才具有二次反射效果(注:正午太陽高度角即為太陽光線在一天中與地平面的最大夾角)。易知，為使裝置發揮最大效率，Θ要大于等于當日正午太陽高度角。
[0015]如圖4 所示，容易知道 β=(Ζ1_Ζ2)=(90° - α ) - (90° - θ ) = θ - α (注:內錯角定理)。所以，雙法線夾角β是一個由θ、α唯一確定的角。
[0016]于是，如圖5所示當正午太陽高度角< Y-β時，兩塊鏡面板具有二次反射效果，發揮了本裝置的最大效率。且y-β與角α，Θ存在下述關系。Υ-β=(90+α )-( θ-α )=90。+ 2α - θ
[0017]為使第一鏡面板少遮擋集光板，使裝置發揮最大效率，易知α要取最小值。所以90° +2α-Θ =當日正午太陽高度角，化簡得α的最小值=當日正午太陽高度角-45°。綜上所述。使本裝置發揮最大效率的角度如下Θ =當日正午太陽高度角；α =當日正午太陽高度角-45°。
[0018]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0019]1、本實用新型具有低成本，效率高，操作簡便的優點，不僅能夠提高太陽能熱水器的效率和耐用性，使其更安全，并能降低成本，更符合市場的需求，適用于悶曬熱水器、家用平板熱水器、家用真空管熱水器等各種低溫集熱類熱水器。根據方案的設計和實際工程經驗，每生產100L出水溫度50°C到55°C的熱水，在使用者沒有調整鏡面板角度時。所需的集熱器面積可以減少20%，即0.25到0.4平方米。在使用者適時調整鏡面板角度時，所需的集熱板面積可以減少28%，即0.35至0.55平方米。
[0020]2、普通太陽能集熱板的熱輻射吸收效率大部分集中在10時至15時之間,此時太陽高度角和太陽方位角都較符合集熱板熱利用要求。而清晨和傍晚，由于太陽高度角和太陽方位角的偏移，集光板效率很低。而采用本實用新型所述的熱水器之后，高效的吸收時間增加到了從9時至16時之間，而10時至15時的吸收效率也得到了較大的提升。
[0021]3、本實用新型中的鏡面板還能夠在惡劣環境時覆蓋在集熱板上，保護集熱板，延長了太陽能熱水器的使用壽命和減少了維護費用。
[0022]4、本實用新型結構簡單，裝置組件結構簡單，易于加工，而且便于大規模生產，有利于該裝置的大規模推廣利用。【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。
[0024]圖2是本實用新型裝置的側面示意圖。
[0025]圖3是本實用新型計算原理圖1。
[0026]圖4是本實用新型計算原理圖2。
[0027]圖5是本實用新型計算原理圖3。
[0028]圖6是本實施例1中第二鏡面板處的安裝示意圖。
[0029]圖7是本實施例1中第一鏡面板處的安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0031]實施例1
[0032]如圖1和2所示，本實施例一種家用太陽能熱水器，包括水箱1、支架2、集熱板3，水箱I固定在支架2上方，集熱板3上端與水箱I連接。還包括第一鏡面板5和第二鏡面板4，其中第一鏡面板5 —端緊貼集熱板3的下端，另一端上傾，與水平面成一個角度α，第二鏡面板4 一端固定設置在集熱板3和水箱I之間，此鏡面延長線與地面成一個角度Θ。第一鏡面板5和第二鏡面板4均采用2mm鋼板鑲嵌鏡面制成。
[0033]如圖6所示，第二鏡面板4上設有條紋狀間隙，固定在一個旋轉架6上，通過該旋轉架6和集熱板3鉸接，從而可以翻轉使其覆蓋在集熱板3上。
[0034]如圖7所示，在安裝集熱器布列支架時預留一定的空隙，并安裝滾軸7，把第一鏡面板5安裝在集熱板3底部，稍往上有傾角α，第一鏡面板在不使用時通過此滾軸伸縮進集熱板底部。
[0035]在使用時，可以根據實際情況自行調整鏡面板角度以發揮系統最大效率。建議每一天Θ的角度為當天的正午太陽高度角，α =當天的正午太陽高度角減去45°。例如下表
1、2所給出的廣州和上海的建議角度。
[0036]表I廣州地區的建議角度
[0037]
【權利要求】
1.一種家用太陽能熱水器，包括水箱、支架、集熱板，水箱固定在支架上方，集熱板上端與水箱連接；其特征在于，還包括第一鏡面板和第二鏡面板，其中第一鏡面板一端緊貼集熱板的下端，另一端上傾，與水平面成一個角度α，第二鏡面板一端固定設置在集熱板和水箱之間，此鏡面延長線與地面成一個角度Θ。
2.根據權利要求1所述的家用太陽能熱水器，其特征在于，所述0°< α <45°，45。≤ Θ ≤ 90°。
3.根據權利要求2所述的家用太陽能熱水器，其特征在于，所述角度Θ為當天的正午太陽高度角，角度α =當日正午太陽高度角-45°。
4.根據權利要求1所述的家用太陽能熱水器，其特征在于，所述第一鏡面板通過滾軸安裝在集熱板底部，第一鏡面板在不使用時通過此滾軸伸縮進集熱板底部。
5.根據權利要求1所述的家用太陽能熱水器，其特征在于，所述第二鏡面板上設有條紋狀間隙。
6.根據權利要求5所述的家用太陽能熱水器，其特征在于，所述第二鏡面板與集熱板鉸連接，在第二鏡面板不使用時，翻轉覆蓋到集熱板上。
7.根據權利要求1所述的家用太陽能熱水器，其特征在于，所述第一鏡面板和第二鏡面板均采用鋼板鑲 嵌鏡面制成。
【文檔編號】F24J2/46GK203432115SQ201320388115
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月1日 優先權日:2013年7月1日
【發明者】區宇新, 陳源 申請人:廣州市執信中學, 區宇新, 陳源