一種太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器，包括太陽能集熱管、太陽能發(fā)電裝置，水箱的出水口接有通往室內(nèi)出水管，太陽能發(fā)電裝置的電加熱裝置包括置于水箱內(nèi)的電加熱棒，安裝于出水管內(nèi)的螺旋形電加熱絲，以及分別控制電加熱棒、電加熱絲通斷的第一、第二開關(guān),太陽能發(fā)電裝置的前側(cè)玻璃制有凸透鏡，位于前側(cè)玻璃后方的與該凸透鏡一一對應(yīng)的支架設(shè)置有弧形軌道，裝有太陽能電池的安裝座設(shè)于弧形軌道上，并受控于驅(qū)動機構(gòu)而滑動。本發(fā)明熱水器能夠?qū)Τ鏊軆?nèi)的水進(jìn)行加熱，減少水資源浪費，同時提高消費者的使用體驗；太陽能發(fā)電裝置具有透鏡結(jié)構(gòu)并具備自追蹤功能，大大節(jié)約太陽能電池的用料，同時減少熱島效應(yīng)，降低太陽能電池的清潔頻率。
【專利說明】一種太陽能熱水器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保意識的提高，對于清潔能源的需求日益旺盛。在人們研究的新型清潔能源中，太陽能作為一種不受地域限制的清潔能源成為了未來新能源發(fā)展的主要方向。太陽能集熱管是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，被廣泛使用于太陽能熱水器。而太陽能電池則是人們利用太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能的主要裝置。
[0003]經(jīng)檢所發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利CN 102967051 A公開了一種光伏光熱組合熱水器，其包括太陽能電池組件、太陽能集熱管，太陽能電池組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并存儲于儲能蓄電池中，當(dāng)太陽光不足時，利用儲能蓄電池內(nèi)的電能加熱水箱中的是水，使太陽能熱水器能夠在陰雨天也能正常使用。
[0004]該組合式熱水器雖然在陰雨天也能對進(jìn)行加熱，但其存在一些缺陷。太陽熱水器的水箱至淋浴器之間是一根較長(一般2米以上)的出水管，對于非頂層用戶而言，這根水管則更長，由于水管中的冷水不宜直接用于洗澡，因此這部分水往往被直接排放掉的，造成了水資源的浪費。如果蓄電池能夠?qū)@根落水管內(nèi)的水進(jìn)行加熱或循環(huán)，使水管內(nèi)的水溫達(dá)到適于洗澡的溫度，節(jié)約水資源的同時，改善消費者的使用體驗。
[0005]目前，太陽能電池組件存在清潔的困擾，當(dāng)被其他物體(如鳥糞、樹蔭等)長時間被遮擋時，被遮擋的太陽能電池組件會產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象，這就是熱島效應(yīng)。這種熱島效應(yīng)對太陽能電池將造成很嚴(yán)重的破壞作用。當(dāng)電池面積被遮擋10%，電池功率輸出可降低至30%。為了防止太陽能電池由于熱島效應(yīng)而被損壞，需要經(jīng)常對太陽能電池表面進(jìn)行清潔，這將大量耗費人力；或者在太陽能電池組件的正負(fù)間并聯(lián)一個旁通二極管，提供電路流通，以避免有光照的太陽能電池組件所產(chǎn)生的能量被遮擋的太陽能電池組件所消耗。但是這種被動式的防熱島效應(yīng)手段顯然會降低太陽能電池的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種自追蹤太陽能發(fā)電裝置，能夠充分利用太陽能，且具有良好的防熱島效應(yīng)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的太陽能熱水器，包括支架，支架上固定有水箱、太陽能集熱管、太陽能發(fā)電裝置，所述太陽能集熱管與水箱相連，水箱的出水口接有通往室內(nèi)出水管，太陽能發(fā)電裝置中，太陽能電池組件的電源輸出端經(jīng)充放電電路連接蓄電池，充放電電路的電能輸出端經(jīng)逆變器連接電加熱裝置，其特征在于:所述太陽能發(fā)電裝置具有帶空腔且內(nèi)部抽真空或充有低壓保護氣體的雙層玻璃，所述雙層玻璃由前側(cè)玻璃和后側(cè)玻璃沿四周密封拼接而成，所述前側(cè)玻璃的外表面或內(nèi)表面制有依次排列的若干豎向弧形透光凸起，所述弧形透光凸起形成可聚光的豎條狀凸透鏡，所述雙層玻璃的空腔內(nèi)設(shè)置有與該凸透鏡一一對應(yīng)的帶弧形軌道的支架，所述支架上安裝有可沿所述弧形軌道滑動的安裝座，所述安裝座的前表面固定有太陽能電池，本裝置還具有驅(qū)動所述安裝座在弧形軌道內(nèi)滑動的驅(qū)動機構(gòu)，在太陽能有效收集時間段內(nèi)，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動安裝座，使得入射太陽光經(jīng)凸透鏡聚攏后基本能夠覆蓋地照射在太陽能電池上；所述電加熱裝置包括置于水箱內(nèi)的電加熱棒，安裝于出水管內(nèi)的螺旋形電加熱絲，以及分別控制所述電加熱棒、電加熱絲通斷的第一、第二開關(guān)。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
1、本發(fā)明太陽能熱水器，還具有微處理器、設(shè)置于水箱和下水管內(nèi)的第一、第二溫度探頭，所述第一、第二溫度探頭的信號輸出端與微處理器連接，分別控制電加熱棒和電加熱絲通斷的第一、第二開關(guān)受控于所述微處理器。
[0009]2、所述支架具有位于上下兩端的一對支撐片，所述支撐片開設(shè)有形成所述弧形軌道的弧形凹槽，所述安裝座上下兩端具有插入該弧形凹槽內(nèi)的插片，所述驅(qū)動機構(gòu)通過拉動該插片實現(xiàn)安裝座在弧形軌道內(nèi)滑動，所述支架還具有用于支撐安裝座背部的弧形支撐面。
[0010]3、所述驅(qū)動機構(gòu)包括控制芯片、位于支撐片上方或/和下方且受控于所述控制芯片的電機，所述電機的輸出頭連接有撥桿，所述撥桿與插片連接，所述電機為步進(jìn)電機或減速電機中的一種，所述控制芯片與微處理器通訊。
[0011]4、前側(cè)玻璃的內(nèi)側(cè)涂覆可單向透光的銀膜或鋁膜。
[0012]5、本發(fā)明太陽能熱水器，還具有與安裝座固定的導(dǎo)熱裝置，所述導(dǎo)熱裝置為冷卻水管，所述冷卻水管伸出雙層玻璃外，接冷卻水循環(huán)設(shè)備，所述冷卻水循壞設(shè)備的熱水出水口與水箱連接。
[0013]6、所述出水管設(shè)有保溫層。
[0014]7、所述凸起寬度3-6厘米，凸透鏡焦距2-5厘米，弧形軌道半徑4_8厘米，弧形軌道至前側(cè)玻璃的距離為3-5厘米，太陽能電池的寬度1-2厘米。
[0015]本發(fā)明將太陽能集熱管和太陽能發(fā)電裝置進(jìn)行組合使用，當(dāng)太陽光不足時，利用儲能蓄電池內(nèi)的電能加熱水箱中的是水，使太陽能熱水器能夠在陰雨天也能正常使用；并且本發(fā)明熱水器的水箱和出水管中都設(shè)置了電加熱部件和溫度探頭，當(dāng)出水管溫度較低時，可利用電加熱絲對出水管內(nèi)的水進(jìn)行加熱，使其溫度與水箱內(nèi)的溫度相同或接近。這樣，在洗澡時，出水管內(nèi)的水溫能夠被接受，也就不會造成浪費了，提高了消費者的體驗感受。此外，本發(fā)明太陽能發(fā)電裝置中，將電池片置于雙層玻璃內(nèi)，并且通過驅(qū)動機構(gòu)帶動裝有太陽能電池的安裝座在弧形軌道內(nèi)滑動，實現(xiàn)太陽追蹤。由于前側(cè)玻璃制有凸透鏡，因此入射光被聚攏后覆蓋的照射在太陽能電池上，一方面提高了太陽能的使用效率；另一方面大大節(jié)約了太陽能電池的用量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。并且電池片的向光面與前側(cè)玻璃存在一定的距離，入射光穿過玻璃的時候發(fā)生折射(聚攏)和衍射，從而減輕鳥糞對陽光的遮擋，不會在電池片形成無光區(qū)域，從而消除熱島效應(yīng)，降低了太陽能電池的清洗頻率，節(jié)省了維護費用。
[0016]此外，前側(cè)玻璃的內(nèi)側(cè)涂覆可單向透光的銀膜或鋁膜，使射入的光線不會逃離，進(jìn)而最大程度的吸收光線能量，讓太陽能電池達(dá)的效率最高。為了降低電池片的溫度，本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置了導(dǎo)熱裝置，能夠?qū)㈦姵仄臒崃勘M快導(dǎo)出，降低其溫度，提高轉(zhuǎn)化率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0018]圖1是本發(fā)明太陽熱水器立體圖。
[0019]圖2是本發(fā)明太陽能熱水器電路框圖。
[0020]圖3是發(fā)明太陽能發(fā)電裝置主視圖。
[0021 ] 圖4是圖3的A-A剖視圖。
[0022]圖5是圖4中B區(qū)放大圖。
[0023]圖中標(biāo)號示意如下:
1-前側(cè)玻璃，2-弧形透光凸起，3-支撐片，4-安裝座，5-太陽能電池，6-雙層玻璃，7-后側(cè)玻璃，8-支架，9-弧形軌道，10-插片，11-水箱，12-弧形支撐面，13-冷卻水管，14-冷卻水循環(huán)設(shè)備，15-太陽能發(fā)電裝置，16-太陽能集熱管。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1至圖5所示，本實施例包括支架8，支架8上固定有水箱11、太陽能集熱管16、太陽能發(fā)電裝置15，太陽能集熱管16與水箱11相連，水箱11的出水口接有通往室內(nèi)出水管(圖中未畫出)，太陽能發(fā)電裝置15中，太陽能電池組件15的電源輸出端經(jīng)充放電電路連接蓄電池，充放電電路的電能輸出端經(jīng)逆變器連接電加熱裝置，電加熱裝置包括置于水箱11內(nèi)的電加熱棒，安裝于出水管內(nèi)的分段式螺旋形電加熱絲，以及分別控制所述電加熱棒、電加熱絲通斷的第一、第二繼電器。本實施例太陽能熱水器，還具有微處理器、設(shè)置于水箱和下水管內(nèi)的第一溫度探頭、第二溫度探頭，第一溫度探頭、第二溫度探頭的信號輸出端與微處理器連接，分別控制電加熱棒和電加熱絲通斷的第一、第二繼電器受控于微處理器。如圖3至5所示，本實施例熱水器的太陽能發(fā)電裝置，具有帶空腔且內(nèi)部充有低壓保護氣體的雙層玻璃6，雙層玻璃6由前側(cè)玻璃I和后側(cè)玻璃7沿四周密封拼接而成，前側(cè)玻璃I的外表面制有依次排列的若干豎向弧形透光凸起2，弧形透光凸起2形成可聚光的豎條狀凸透鏡，雙層玻璃6的空腔內(nèi)設(shè)置有與該凸透鏡一一對應(yīng)的帶弧形軌道9的支架，支架具有位于上下兩端的一對支撐片3，所述支撐片3開設(shè)有形成所述弧形軌道9的弧形凹槽，安裝座4上下兩端具有插入該弧形凹槽內(nèi)的插片10，安裝座4通過插片10插入弧形軌道9實現(xiàn)在支架上的固定，支架還具有用于支撐安裝座4背部的弧形支撐面12 ;安裝座4的前表面固定有太陽能電池5，本裝置還具有驅(qū)動安裝座4在弧形軌道9內(nèi)滑動的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)通過拉動該插片10實現(xiàn)安裝座4在弧形軌道9內(nèi)滑動。在太陽能有效收集時間段內(nèi)，驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動安裝座4，使得入射太陽光經(jīng)凸透鏡聚攏后基本能夠覆蓋地照射在太陽能電池5上。圖3中帶有箭頭的線條表示太陽光。
[0026]如圖所示的本例中，凸起寬度4厘米，凸透鏡焦距3厘米，弧形軌道半徑5厘米，弧形軌道至前側(cè)玻璃的距離為2.5厘米，太陽能電池的寬度I厘米。
[0027]本實施例中，驅(qū)動機構(gòu)包括控制芯片、位于支撐片上方和下方且受控于控制芯片的步進(jìn)電機，步進(jìn)電機的輸出頭連接有撥桿，撥桿與插片連接，控制芯片與微處理器通訊。
[0028]驅(qū)動芯片設(shè)置有時鐘，在太陽能有效收集時間段內(nèi)，依據(jù)太陽入射角度和當(dāng)?shù)貢r間的對應(yīng)關(guān)系，來控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動角度，從而控制裝有太陽能電池的安裝座在軌道內(nèi)滑動至合適位置，使入射光線聚攏后基本覆蓋太陽能電池的受光面。
[0029]為了使射入的光線不會逃離，進(jìn)而最大程度的吸收光線能量，讓太陽能電池達(dá)的效率最高，本例中前側(cè)玻璃的內(nèi)側(cè)涂覆可單向透光的銀膜(圖中為畫出)。
[0030]為了降低電池片的溫度，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換率，本例的自追蹤太陽能發(fā)電裝置，還具有與安裝座4固定的導(dǎo)熱裝置，該導(dǎo)熱裝置為冷卻水管13，冷卻水管13伸出雙層玻璃6外，接冷卻水循環(huán)設(shè)備14。
[0031]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，比如弧形透光凸起制于前側(cè)玻璃的內(nèi)表面、雙層玻璃內(nèi)部抽真空、用減速電機替代步進(jìn)電機、采用其他形式的驅(qū)動機構(gòu)等等。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能熱水器，包括支架，支架上固定有水箱、太陽能集熱管、太陽能發(fā)電裝置，所述太陽能集熱管與水箱相連，水箱的出水口接有通往室內(nèi)出水管，太陽能發(fā)電裝置中，太陽能電池組件的電源輸出端經(jīng)充放電電路連接蓄電池，充放電電路的電能輸出端經(jīng)逆變器連接電加熱裝置，其特征在于:所述太陽能發(fā)電裝置具有帶空腔且內(nèi)部抽真空或充有低壓保護氣體的雙層玻璃，所述雙層玻璃由前側(cè)玻璃和后側(cè)玻璃沿四周密封拼接而成，所述前側(cè)玻璃的外表面或內(nèi)表面制有依次排列的若干豎向弧形透光凸起，所述弧形透光凸起形成可聚光的豎條狀凸透鏡，所述雙層玻璃的空腔內(nèi)設(shè)置有與該凸透鏡一一對應(yīng)的帶弧形軌道的支架，所述支架上安裝有可沿所述弧形軌道滑動的安裝座，所述安裝座的前表面固定有太陽能電池，本裝置還具有驅(qū)動所述安裝座在弧形軌道內(nèi)滑動的驅(qū)動機構(gòu)，在太陽能有效收集時間段內(nèi)，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動安裝座，使得入射太陽光經(jīng)凸透鏡聚攏后基本能夠覆蓋地照射在太陽能電池上；所述電加熱裝置包括置于水箱內(nèi)的電加熱棒，安裝于出水管內(nèi)的螺旋形電加熱絲，以及分別控制所述電加熱棒、電加熱絲通斷的第一、第二開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于:還具有微處理器、設(shè)置于水箱和下水管內(nèi)的第一、第二溫度探頭，所述第一、第二溫度探頭的信號輸出端與微處理器連接，分別控制電加熱棒和電加熱絲通斷的第一、第二開關(guān)受控于所述微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能熱水器，其特征在于:所述支架具有位于上下兩端的一對支撐片，所述支撐片開設(shè)有形成所述弧形軌道的弧形凹槽，所述安裝座上下兩端具有插入該弧形凹槽內(nèi)的插片，所述驅(qū)動機構(gòu)通過拉動該插片實現(xiàn)安裝座在弧形軌道內(nèi)滑動，所述支架還具有用于支撐安裝座背部的弧形支撐面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能熱水器，其特征在于:所述驅(qū)動機構(gòu)包括控制芯片、位于支撐片上方或/和下方且受控于所述控制芯片的電機，所述電機的輸出頭連接有撥桿，所述撥桿與插片連接，所述電機為步進(jìn)電機或減速電機中的一種，所述控制芯片與微處理器通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于:前側(cè)玻璃的內(nèi)側(cè)涂覆可單向透光的銀膜或鋁膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能熱水器，其特征在于:還具有與安裝座固定的導(dǎo)熱裝置，所述導(dǎo)熱裝置為冷卻水管，所述冷卻水管伸出雙層玻璃外，接冷卻水循環(huán)設(shè)備，所述冷卻水循壞設(shè)備的熱水出水口與水箱連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于:所述出水管設(shè)有保溫層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的太陽能熱水器，其特征在于:所述凸起寬度3-6厘米，凸透鏡焦距2-5厘米，弧形軌道半徑4-8厘米，弧形軌道至前側(cè)玻璃的距離為3-5厘米，太陽能電池的寬度1-2厘米。
【文檔編號】H02S40/42GK104270082SQ201410537609
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】王強, 鄧潔, 程實, 花國然 申請人:南通大學(xué)