一種帶太陽能跟蹤系統的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帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，包括水箱、底架、集熱器、保溫波紋管、集熱器支撐架、轉動裝置、控制裝置、安裝在水箱內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；轉動裝置安裝在底架上，集熱器支撐架安裝在轉動裝置上，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節集熱器的采光角度，當水溫過高時自動遮住真空集熱管，當溫度低時根據太陽的位置自動調節集熱器的采光角度，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的太陽能熱水器
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能熱水器技術領域，具體涉及一種帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器。
【背景技術】
[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，并在太陽能光伏發電、太陽能熱水、太陽能供暖和制冷等方面得到廣泛應用。
[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，太陽能熱水器的節能效果與自然天氣密切相關。目前通用的熱水器存在以下問題:l)y有太陽的夏天，進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。
[0004]中國專利201210153275.X公開了一種節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的水，熱水經恒溫閥進入儲水箱，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，通過在水箱內設置隔板延長水箱的水路，減緩冷熱水在水箱內混水，通過在真空管內設置聚熱焦點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，在常規的熱水器基礎上增設安放在室內的集熱水箱存儲熱水，避免了常規熱水器在使用前需要放空管道中的冷水，同時設置手動把手調節集熱器的采光角度，但該發明沒有考慮較長時間不用存貯在常規熱水器中的水溫會下降的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是，提供一種帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，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，能根據實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]本實用新型的技術方案是:一種帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，包括水箱、底架、集熱器、保溫波紋管、集熱器支撐架、轉動裝置、控制裝置、安裝在水箱內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;轉動裝置安裝在底架上，集熱器支撐架安裝在轉動裝置上，集熱器安裝在集熱器支撐架上;所述太陽位移傳感器、溫度傳感器和轉動裝置均連接控制裝置。
[0007]所述水箱上設有排氣口、溢水口、進出水口和集熱器連接孔，水箱內設有電加熱器;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;聚光板為半圓形結構，聚光板的上端和下兩端都與集熱器支撐架活動連接。
[0010]所述轉動裝置安裝在底架上，轉動裝置包括傳動機構、垂直轉動單元、水平轉動單元、驅動電機一和驅動電機二;集熱器支撐架安裝在垂直轉動單元和水平轉動單元上;垂直轉動單元和水平轉動單元分別連接驅動電機一和驅動電機二;驅動電機一和驅動電機二都為步進電機;聚光板通過傳動機構連接驅動電機二;驅動電機一和驅動電機二均連接控制
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，前端面中間設有透光孔。
[0012]所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器還包括設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。
[0013]本實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節集熱器的采光角度，當水溫過高時自動遮住真空集熱管，當溫度低時根據太陽的位置自動調節集熱器的采光角度，使集熱器最大程度的采集太陽輻射熱。
[0014]本實用新型具有以下特點:(I)節省能源。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時測量水箱中的水溫，水溫達到設定值能調節聚光板遮住真空集熱管。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器的工作原理圖；
[0016]圖2是本實用新型帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器的結構示意圖；
[0017]附圖標記說明:
[0018]I 一水箱，11 一排氣口，12—溢水口，13—進出水口，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 一轉動裝置，31—驅動電機一，32-驅動電機二
[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。
【具體實施方式】
[0027]請參考圖1和圖2，一種帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，包括水箱1、底架2、轉動裝置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、進出水口 13和集熱器連接孔14，內含電加熱器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]轉動裝置下端固定在底架上，轉動裝置包括傳動機構、垂直轉動單元、水平轉動單元和驅動電機一 31和驅動電機二 32。集熱器支撐架安裝在垂直轉動單元和水平轉動單元上。垂直轉動單元和水平轉動單元分別由驅動電機一、驅動電機二帶動。驅動電機一、驅動電機二通過垂直轉動單元和水平轉動單元調節集熱器的轉動，保證集熱器最大限度的采集太陽的輻射熱。此外，必要時通過傳動機構可也帶動聚光板轉動。驅動電機一、驅動電機二都為步進電機。
[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。聚光板為半圓形結構，聚光板位于真空集熱管外圍，每根真空集熱管外圍均設有一塊聚光板，聚光板連接轉動機構。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，當水箱中水達到設定的最高溫度，轉動裝置帶動聚光板旋轉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動裝置的上端。根據控制裝置的指令，轉動機構(包括垂直轉動單元和水平轉動單元)在驅動電機一和驅動電機二的驅動下，可以帶動整個集熱器支撐架(連同集熱器一起)轉動，還可帶動聚光板繞真空集熱管旋轉。
[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，根據太陽運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，由控制電路產生控制信號控制驅動電機一和驅動電機二運轉，驅動電機一和驅動電機二帶動轉動機構、進而帶動集熱器轉動，當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，用于測量水箱內的水溫。并將實時測量的水溫傳給控制電路，控制電路將測量的溫度與設定的溫度相比較，達到要求的溫度時，產生控制信號帶動聚光板旋轉遮住集熱器，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。控制電路以單片機為核心(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行處理，并控制驅動電機一和驅動電機二的運轉。
[0037]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，本實用新型的保護范圍不限于此，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，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，還包括轉動裝置、控制裝置、安裝在水箱內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;轉動裝置安裝在底架上，集熱器支撐架安裝在轉動裝置上，集熱器安裝在集熱器支撐架上;所述太陽位移傳感器、溫度傳感器和轉動裝置均連接控制裝置。2.根據權利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，其特征是，所述水箱上設有排氣口、溢水口、進出水口和集熱器連接孔，水箱內設有電加熱器;保溫波紋管的一端通過集熱器連接孔連接水箱。3.根據權利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，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.根據權利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，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;聚光板為半圓形結構，聚光板的上端和下兩端都與集熱器支撐架活動連接。5.根據權利要求4所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，其特征是，所述轉動裝置安裝在底架上，轉動裝置包括傳動機構、垂直轉動單元、水平轉動單元、驅動電機一和驅動電機二;集熱器支撐架安裝在垂直轉動單元和水平轉動單元上;垂直轉動單元和水平轉動單元分別連接驅動電機一和驅動電機二;驅動電機一和驅動電機二都為步進電機;聚光板通過傳動機構連接驅動電機二;驅動電機一和驅動電機二均連接控制裝置。6.根據權利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，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，前端面中間設有透光孔。7.根據權利要求1所述的帶太陽能跟蹤系統的太陽能熱水器，其特征是，還包括設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。
【文檔編號】F24J2/40GK205536621SQ201620401933
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】侯海良, 陳潔, 譚理, 黃詮
【申請人】湖南人文科技學院