一種太陽能熱水器系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種太陽能熱水器系統，屬于熱水器技術領域。該太陽能熱水器系統通過采用儲熱模塊，可以實現將儲存的熱量對水箱加熱，保證了水箱的溫度，解決了現有的太陽能熱水器的水溫難以保持的技術問題。
【專利說明】
一種太陽能熱水器系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及熱水器技術領域，尤其是涉及一種太陽能熱水器系統。
【背景技術】
[0002]太陽能，是指太陽的熱輻射能，主要表現就是我們通常說的太陽光線。在現代社會中，一般用作發電或者為熱水器提供能源。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發展。太陽能作為一種新興的可再生能源，人們對太陽能的利用主要有光熱轉換和光電轉換兩種方式。其中，光熱轉換的基本原理是利用太陽能集熱裝置將太陽的輻射能收集起來，通過與物質的相互作用轉換成熱能，以供人們使用。
[0003]目前，太陽能熱水器即是通過光熱轉換作用利用太陽能的產品，已經廣泛應用于人們的日常生活中。太陽能熱水器是把太陽的光能轉化為熱能的裝置，可以將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。太陽能熱水器按結構形式可以分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，用平板型太陽能集熱器組成的熱水器即平板太陽能熱水器，占我國的市場份額比較小。我國主要以真空管式太陽能熱水器為主，占據國內95%的市場份額。
[0004]不論哪種形式的太陽能熱水器，在水溫較低時都不能正常使用，限制了熱水器的應用。目前，現行的太陽能熱水器主要采用的是太陽能集熱器采集熱量實現水溫的加熱，但是，這種太陽能熱水器的水溫難以保持，且受天氣影響較大，例如在陰天時，水的溫度很低，不能滿足人們日常生活生產的熱水供給。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種太陽能熱水器系統，能夠給水箱加熱保證了水溫，以解決現有技術中太陽能熱水器的水溫難以保持的技術問題。
[0006]為達到上述目的，本實用新型實施例提供了一種太陽能熱水器系統，包括水箱、太陽能集熱模塊和儲熱模塊;其中，
[0007]所述儲熱模塊一端通過管路與所述水箱相連，另一端通過管路與所述太陽能集熱模塊相連。
[0008]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第一種可能的實施方式，其中，所述儲熱模塊的數量為至少兩組，所述儲熱模塊平行放置且相互隔熱。
[0009]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第二種可能的實施方式，其中，所述儲熱模塊包括儲熱管道和儲熱介質，所述儲熱管道位于所述儲熱模塊內部，所述儲熱介質填充于所述儲熱模塊與所述儲熱管道的間隙中。
[0010]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第三種可能的實施方式，其中，所述儲熱介質為相變儲熱材料。
[0011]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第四種可能的實施方式，其中，該太陽能熱水器系統還包括支撐裝置，所述太陽能集熱模塊固定在所述支撐裝置上。
[0012]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第五種可能的實施方式，其中，所述太陽能集熱模塊包括集熱框、集熱板、集熱管和蓋板;所述集熱框正面具有凹槽，所述集熱板通過凹槽固定在所述集熱框中，所述集熱管固定在所述集熱板上，所述蓋板覆蓋在所述集熱管上。
[0013]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第六種可能的實施方式，其中，所述太陽能集熱模塊至少為兩組，所述太陽能集熱模塊之間通過管路串聯連接。
[0014]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第七種可能的實施方式，其中，所述支撐裝置為立體層疊式支架。
[0015]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第八種可能的實施方式，其中，所述儲熱模塊與所述水箱之間的管路上設有電磁閥，所述儲熱模塊與所述太陽能集熱模塊之間的管路上設有控制閥。
[0016]本實用新型實施例提供了該太陽能熱水器系統的第九種可能的實施方式，其中，所述水箱上具有控制系統、排氣孔和溢流孔;所述控制系統包括單片機和控制面板，所述控制系統與所述電磁閥相連。
[0017]本實用新型實施例提供的太陽能熱水器系統，通過采用儲熱模塊，可以實現將儲存的熱量對水箱加熱，保證了水箱的溫度，解決了現有的太陽能熱水器的水溫難以保持的技術問題。
[0018]本實用新型的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
[0019]為使本實用新型的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】

[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0021]圖1示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能熱水器系統的的結構框架圖；
[0022]圖2示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能熱水器系統的儲熱模塊的結構示意圖。
[0023]圖3示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能熱水器系統的太陽能集熱模塊的結構示意圖。
[0024]圖4示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能熱水器系統的支撐裝置的結構示意圖。
[0025]圖5示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能熱水器系統的水箱的結構示意圖。
[0026]圖6示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能熱水器系統的具體實施結構圖。
[0027]圖示說明:
[0028]10-水箱，20-儲熱模塊，30-太陽能集熱模塊，40-支撐裝置
[0029]101-控制系統，102-排氣孔，103-溢流孔，104-電磁閥，105-控制閥
[0030]111-控制面板
[0031 ]201-儲熱管道，202-儲熱介質，203-進孔管，204-出孔管，
[0032]205-集熱材料，206-透明隔熱材料
[0033]301-集熱框，302-集熱板，303-集熱管，304-蓋板
[0034]401-層疊架，402-支撐架，403-前腿，404-底架，405-后腿
【具體實施方式】
[0035]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0036]太陽能是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自太陽的輻射能量。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。為人類創造了一種新的生活形態，使社會及人類進入一個節約能源減少污染的時代。太陽能作為一種可再生能源，太陽能利用的基本方式可分為光熱利用、光電利用、光化學利用、光生物利用四類。在四類太陽能利用方式中，光熱轉換的技術最成熟，產品也最多，成本相對較低。如:太陽能熱水器、開水器、干燥器、太陽灶、太陽能溫室、太陽房、太陽能海水淡化裝置以及太陽能采暖和制冷器等。太陽能光熱發電比光伏發電的太陽能轉化效率較高，但應用還不普遍。在光熱轉換中，當前應用范圍最廣、技術最成熟、經濟性最好的是太陽能熱水器的應用。太陽能熱水器是將太陽光能轉化為熱能，實現將水從低溫加熱到高溫的裝置。太陽能熱水器按結構形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，目前的市場上主要以真空管式太陽能熱水器為主。太陽能熱水器系統的使用已經隨處可見，如農村的普通家庭，小區，大學宿舍等。現行的太陽能熱水器主要采用的是太陽能集熱器采集熱量實現水溫的加熱，但是，這種太陽能熱水器的水溫難以保持，且受天氣影響較大，例如在陰天時，水的溫度很低，不能滿足人們日常生活生產的熱水供給。基于此，本實用新型實施例提供的一種太陽能熱水器系統，通過采用儲熱模塊，可以實現將儲存的熱量對水箱加熱，保證了水箱的溫度，解決了現有的太陽能熱水器的水溫難以保持的技術問題。
[0037]為便于對本實施例進行理解，首先對本實用新型實施例所公開的一種太陽能熱水器系統進行詳細介紹，
[0038]參照圖1所示的太陽能熱水器系統的結構框架圖，該太陽能熱水器系統包括:水箱
10、儲熱模塊20和太陽能集熱模塊30。其中:
[0039]儲熱模塊20的一端通過管路與水箱10相連，儲熱模塊20的另一端通過管路與太陽能集熱模塊30相連，需要說明的是，該太陽能熱水器系統利用的管路采用的是耐溫范圍廣的隔熱材料。
[0040]參照圖2所示的太陽能熱水器系統的儲熱模塊的結構示意圖，該太陽能熱水器系統的儲熱模塊20，包括儲熱管道201和儲熱介質202;需要說明的是，該儲熱模塊的形狀可以是立方體也可以是圓柱體。其中，儲熱管道201設置在儲熱模塊20的內部，儲熱管道201采用的是導熱性能良好的材料，形狀可以是蛇形或螺旋形，儲熱介質202均勻的填充在儲熱模塊20和儲熱管道201的間隙中，儲熱模塊20的外側裝有進孔管203和出孔管204，進孔管203和出孔管204的一端與儲熱管道201的兩端分別連通，進孔管203和出孔管204的另一端分別與管路連通，進孔管203和出孔管204可以在儲熱模塊20的同一側，也可以在儲熱模塊20的不同側，可以在上部，也可以在下部。進孔管203和出孔管204采用耐溫度范圍廣、隔熱的材料，儲熱介質202外部包裹有集熱材料205，集熱材料205可以吸收熱量，如太陽能等，儲熱模塊20的外部覆蓋有一層透明隔熱材料206，一方面可以減少儲熱模塊與外界環境的熱量交換造成的損失，另一方面，可以減少平行放置的儲熱模塊之間產生熱量的交換而造成的損失。進一步的是，儲熱介質202為相變儲熱材料，具體的是，相變儲熱材料可以是固體的，比如金屬，也可以是液體的，比如導熱油、熔融鹽，還可以是氣體的，比如蒸汽，也可以是其中兩者的混合。
[0041]儲熱模塊可以放在室內，水經過管路由儲熱模塊外側的進孔管流入儲熱模塊的儲熱管道中，可以與儲熱模塊內部均勻分布的儲熱介質交換熱量，然后經由儲熱模塊的出孔管流出，最后進入管路，完成儲熱、放熱實現熱量交換的過程。
[0042]儲熱模塊也可以放在室外，此時儲熱主要靠儲熱模塊內的集熱材料收集太陽能的熱量，然后傳遞給儲熱介質完成儲熱，放熱則是經過儲熱介質傳遞熱量進入儲熱管道，對水完成加熱，保證水溫。
[0043]參照圖3所示的太陽能熱水器系統的太陽能集熱模塊的結構示意圖，該太陽能熱水器系統的太陽能集熱模塊30包括集熱框301、集熱板302、集熱管303和蓋板304;其中，集熱框301正面具有凹槽，集熱板302通過凹槽固定在集熱框301內，集熱管303固定在集熱板302上，蓋板304覆蓋在集熱管303上。需要說明的是，集熱板302可以吸收太陽能的輻射能，將光能轉化為熱能，另外，集熱板302也可以將熱量傳遞給集熱管303，對集熱管303進行加熱，集熱管303可以以嵌入的形式嵌入集熱板302中，集熱管303可以橫向放置，也可以縱向放置，通過集熱板302和集熱管303的共同作用，可以進一步提高集熱效率，蓋板304覆蓋在集熱管303的上面，一方面可以阻止空氣流通，減少熱量損失。另一方面可以起到保護集熱管303和集熱板302的作用，防止惡劣天氣下，如雨水、冰雹的撞擊損害以及灰塵等雜質的進入造成的影響。需要說明的是，蓋板304是透明材料，優選的是，蓋板304是透明玻璃板。
[0044]該太陽能熱水器系統還包括支撐裝置，太陽能集熱模塊30固定在支撐裝置上。
[0045]參照圖4所示的太陽能熱水器系統的支撐裝置的結構示意圖，該太陽能熱水器系統的支撐裝置為立體層疊式支架，包括層疊架401，支撐架402，前腿403，底架404，后腿405。其中，層疊架401可以分多層，對應于太陽能集熱模塊30的數量;支撐架402用于支撐整體，前腿403、底架404和后腿405組成“防風腿”，用于抵抗大風侵襲。進一步的是，支撐裝置由不銹鋼材質組成。
[0046]參照圖5所示的太陽能熱水器系統的水箱的結構示意圖，該太陽能熱水器系統的水箱1上具有控制系統11、排氣孔102和溢流孔103;控制系統1I包括內部的單片機(圖中未示出)和控制面板111，單片機具有液體流量計和溫度測量控制模塊，可以實現自動補水功能、集熱功能。自動補水功能是通過液位參數來控制閥以保證集熱水箱液位達到設定值。集熱功能是當水箱滿水或者水箱溫度低于集熱器內水溫時，溫度測量控制模塊啟動:當溫差大于設定上限時，采集熱水;反之，控制水箱的水位，并且在水箱內水溫低于設定時，對水箱內部的水進行加熱，以滿足用戶對熱水的需求。控制面板111用于實現人機交互，方便用戶操作。控制系統101與電磁閥相連。排氣孔102可以是上排氣口，下排氣口或側排氣口，以保證儲水箱與大氣相通，防止出現負壓或者正壓而造成水箱10的吸癟或脹裂。溢流孔103—方面可以起到當水箱水滿時排水的作用，另一方面可以與大氣相通，起到排氣的作用。需要說明的是，溢流孔103的高度應該和排氣孔102的中心距等高。
[0047]下面通過具體的實施例并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0048]實施例1
[0049]如圖6所示，本實用新型實施例提供的太陽能熱水器系統，該太陽能熱水器系統包括水箱10、儲熱模塊20和太陽能集熱模塊30;其中，
[0050]儲熱模塊20—端通過管路與水箱10相連，另一端通過管路與太陽能集熱模塊30相連。
[0051]進一步的是，儲熱模塊20與水箱10之間的管路上設有電磁閥104，儲熱模塊20與太陽能集熱模塊30之間的管路上設有控制閥105。電磁閥104用于控制儲熱模塊20完成儲熱和放熱過程，以實現對水溫的加熱，保證水溫，控制閥105用以控制管路中水的流量。
[0052]優選的是，儲熱模塊20是立方體結構，儲熱模塊20包括儲熱管道201和儲熱介質202，其中，本實施例中采用的儲熱管道201是蛇形結構，并采用導熱性良好的材料，儲熱管道201設置在儲熱模塊20的內部，儲熱介質202均勻的填充在儲熱模塊20和儲熱管道201的間隙中，儲熱模塊20的外側裝有進孔管203和出孔管204，進孔管203和出孔管204與儲熱管道201的兩端分別連通，本實施例中的進孔管203和出孔管204在儲熱模塊20的同一側，進孔管203和出孔管204采用耐溫度范圍大、隔熱的材料，儲熱介質202外部包裹有集熱材料205，集熱材料205可以吸收熱量，如太陽能等，并將其傳遞給儲熱介質202，儲熱模塊20的外部覆蓋有一層透明隔熱材料206，一方面可以減少儲熱模塊與外界環境的熱量交換造成的損失，另一方面，可以減少平行放置的儲熱模塊之間產生熱量的交換而造成的損失。
[0053]進一步的是，儲熱介質202為相變儲熱材料，優選的是，相變儲熱材料是固體狀態的金屬。
[0054]進一步的是，儲熱模塊20的數量為至少兩組，儲熱模塊20平行放置且相互隔熱。相鄰儲熱模塊之間的進孔管203和出孔管204按順序串聯連接。儲熱模塊20可以沿縱向或橫向平行堆疊，可以根據儲熱模塊20的的形狀和實際安裝需要確定；當儲熱模塊20為立方體時，優選的是，縱向平行堆疊，當儲熱模塊20的形狀為圓柱體時，優選的是，橫向平行堆疊。本實施例的儲熱模塊20為立方體，所以圖中采用縱向平行堆疊的方式放置在室內。
[0055]進一步的是，該太陽能熱水器系統的太陽能集熱模塊30包括集熱框301、集熱板302、集熱管303和蓋板304;其中，集熱框301正面具有凹槽，集熱板302通過凹槽固定在集熱框301內，集熱管303固定在集熱板302上，蓋板304覆蓋在集熱管303上。需要說明的是，集熱板302可以吸收太陽能的輻射能，將光能轉化為熱能，同時，集熱板302也可以將熱量傳遞給集熱管303，對集熱管303進行加熱，集熱管303為橫向放置，集熱板302和集熱管303的共同作用，可以進一步提高集熱效率，蓋板304覆蓋在集熱管303的上面，一方面可以阻止空氣流通，減少熱量損失。另一方面可以起到保護集熱管303和集熱板302的作用，防止惡劣天氣下，如雨水、冰雹的撞擊損害以及灰塵等雜質的進入造成的影響。需要說明的是，蓋板304是透明材料，優選的是，蓋板304是透明玻璃板。
[0056]優選的是，太陽能集熱模塊30至少為兩組，太陽能集熱模塊30之間通過管路串聯連接。太陽能集熱模塊彼此之間通過管路實現互聯，可以縱向互聯，同時還可以橫向互聯。本實施例中得三組太陽能集熱模塊為縱向互聯。
[0057]進一步的是，該太陽能熱水器系統還包括支撐裝置40，太陽能集熱模塊30固定在支撐裝置40上。
[0058]優選的是，支撐裝置40為立體層疊式支架，包括層疊架401，支撐架402，前腿403，底架404，后腿405。其中，層疊架401可以分多層，對應于太陽能集熱模塊30的數量;支撐架402與層疊架401可以移動，通過對兩者的調節達到最佳角度，通過對立體層疊式支架合理的調節，讓串聯的每組太陽能集熱模塊彼此互不遮擋，以保證太陽能集熱模塊最大限度的利用太陽能。前腿403、底架404和后腿405組成“防風腿”，用于抵抗大風侵襲。進一步的是，支撐裝置40由不銹鋼材質組成。
[0059]進一步的是，該太陽能熱水器系統的水箱1具有控制系統101、排氣孔102和溢流孔103;控制系統101包括內部的單片機(圖中未示出)和控制面板111，因為單片機中具有液體流量計和溫度測試控制模塊，可以實現對水溫和水位的實時測量。控制系統101與電磁閥104相連，控制系統101可以控制電磁閥104的開閉。本實施例中采用的排氣孔102是側排氣口，以保證儲水箱與大氣相通，防止出現負壓或者正壓而造成水箱10的吸癟或脹裂。溢流孔103與排氣孔102等高度排列，且兩者之間有一定間距。
[0060]該太陽能熱水器系統使用前，可以預先根據房屋結構安裝好并調整好支撐裝置40的位置和角度。
[0061 ]使用時，太陽能集熱模塊30通過太陽能集熱板302和集熱管303，吸收太陽的輻射能，將光能轉化為熱能。由于多組串聯連接的太陽能集熱模塊，在高溫空曬狀態，集熱效率將快速上升。
[0062]控制閥105開啟，集熱管303的水被加熱進入管路，流經儲熱模塊20，儲熱模塊20通過儲熱介質202與水產生一定的熱交換，并將熱量存儲起來，然后熱水流經過管路進入水箱10。
[0063]當熱水溫度下降，水箱10上的控制系統101控制電磁閥104開啟，儲熱模塊20將存儲的熱量進入管路，對水進行加熱，提升水溫。當水溫達到要求時，控制系統101控制電磁閥104關閉，實現自動控制。
[0064]本實用新型實施例提供的一種太陽能熱水器系統，通過采用儲熱模塊，可以實現將儲存的熱量對水箱加熱，保證了水箱的溫度，解決了現有的太陽能熱水器的水溫難以保持的技術問題。
[0065]需要注意的是，在本實用新型的描述中，術語“上部”、“下部”、“內部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0066]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。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，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種太陽能熱水器系統，其特征在于，包括水箱、太陽能集熱模塊和儲熱模塊;其中， 所述儲熱模塊一端通過管路與所述水箱相連，另一端通過管路與所述太陽能集熱模塊相連。2.根據權利要求1所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述儲熱模塊的數量為至少兩組，所述儲熱模塊平行放置且相互隔熱。3.根據權利要求2所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述儲熱模塊包括儲熱管道和儲熱介質，所述儲熱管道位于所述儲熱模塊內部，所述儲熱介質填充于所述儲熱模塊與所述儲熱管道的間隙中。4.根據權利要求3所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述儲熱介質為相變儲熱材料。5.根據權利要求1所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，還包括支撐裝置，所述太陽能集熱模塊固定在所述支撐裝置上。6.根據權利要求5所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述太陽能集熱模塊包括集熱框、集熱板、集熱管和蓋板;其中， 所述集熱框正面具有凹槽，所述集熱板通過凹槽固定在所述集熱框中，所述集熱管固定在所述集熱板上，所述蓋板覆蓋在所述集熱管上。7.根據權利要求6所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述太陽能集熱模塊至少為兩組，所述太陽能集熱模塊之間通過管路串聯連接。8.根據權利要求5所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述支撐裝置為立體層疊式支架。9.根據權利要求1所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述儲熱模塊與所述水箱之間的管路上設有電磁閥，所述儲熱模塊與所述太陽能集熱模塊之間的管路上設有控制閥。10.根據權利要求9所述的太陽能熱水器系統，其特征在于，所述水箱上具有控制系統、排氣孔和溢流孔;其中， 所述控制系統包括單片機和控制面板，所述控制系統與所述電磁閥相連。
【文檔編號】F24J2/34GK205718000SQ201620644669
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】郝財寶, 郝亮
【申請人】連云港聚天利新能源有限公司