专利名称：一种“球冠”凸透镜条、盘阵式固焦的太阳能低压汽水热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种"球冠"凸透镜条、盘阵式固焦的太阳能低压汽水热水器技术，尤
其是采用了"球冠"曲面凸透镜块拼合条焦或阵式点焦的中空(准真空)玻璃或双层玻璃 的平板，板下空腔或导热油液体层内聚热阳光集供热经超导热管导热向上去直流授热箱， 箱直流热水储入水罐，罐与超节能整体浴房集成配套的可供洗浴(厨用、饮用水)的多功能 太阳能、电热(开)水(蒸汽发生)器。
背景技术：
目前，公知的太阳能热水设备在全球范围内，尚无针对节能淋浴、供饮、蒸饭煮汤 的太阳能规模化廉价多功能技术出台，现水平最成熟的太阳能利用，除了昂贵的单晶硅、双 晶硅、多晶硅光伏发电以外，就是平板式、真空管太阳能热水器了，大都因其无法自动跟踪 调固聚热焦点，加之价格和结构问题都注定了无法进一步替代性或规模化开发与推广应 用。然而，在冬季由于太阳光热能流密度的大幅降低，当太阳对于地上的太阳能热水器的 热压降到与介质热压基本平衡的极限值(热压差约等于0)的水介质温度之时，也就很难 再提高水温标准造成整器储热的热交换基本停滞的情况非常普遍……由于技术局限性，加 之各龙头企业开发侧重点与技术制造成本投入不同以及"价格战"、社会政治经济诸种因素 等，又一定程度地限制了在我国仅相当于"5. OKWh/mM"左右的平均出力条件下的太阳能利 用效率的进一步提高，尤其人们最值得赞称的真空管，因组装结构间距和价格因素的的局 限只能是在中午"主动"弃热50%左右，所谓市场促销宣传的"80%热效率"顶多是对应集 热总面积的太阳能可转换总量的50-60%……;其次，由于城市高层民居的楼顶及阳台向阳 空间有限，现行太阳能热水器的平均分布面积、热水出力过低、小区建筑的整体美感、抗风 与安全隐患防范标准等都对现行太阳能热水器造型过大提出了十分苛刻地直至无法推广 应用的限制；还有、目前社会上形成了一个轻视廉价的太阳能光热产业发展，而重视昂贵的 太阳能光伏发电方面发展的倾向……就全局而言，人类太阳能开发不仅要太力引导光伏电 力产业从极小容量的超高成本阶段起就加速度发展，更应该下大力气尽快扶持太阳能光热 热力产业化、规模化，尽一切可能扶持开发最廉价的太阳能热转换设备去大容量到特大容 量地替代常规生活生产用热水、、茶水、蒸煮等方面的电耗和能耗。凡此种种，都集中说明了 跟踪太阳聚热固焦的技术瓶颈亟待突破，以大幅降低装备制造成本的同时，提高太阳能的 利用率和扩大应用领域，是应该最先解决的问题。最近，中科院已组织相关院士、专家，研究 制定了相关计划，确定2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目 标，争取在2050年使太阳能成为重要能源加以应用，这无疑给太阳能热转换的太阳能光热 产业带来了福音。
发明内容
本发明的目的是通过茶浴暖多功能太阳能、电热水器的结构和技术创新，实现城(乡)居民小区、街区、镇村集中或分户配装以及中小工业企业作为辅助动力设备或预热动 力设备的大功率(不仅仅是满足热水浴用洗用的需要)的太阳能利用，开辟一条太阳能超 高温廉价开发利用及城乡居民太阳能替代传统性生活生产耗能的新时代。
本发明的目的是这样实现的采用中空(准真空)玻璃或双层玻璃板的外板层为 平板，内板层玻璃板密布凸盘或凸条的"球冠"阵，而板下集热箱的空间内设超导热管，管置 布于各聚焦处，各超导热管向上每每插入直流授热集箱，集箱与集热箱构成一个主体单元， 若干单元的入、出水口彼首此尾对接串联成系统集箱，箱联泵调流循环入出水闭合通去共 设限压安全阀系的储热竖(横)水罐，罐联泵设有侧下出而侧上入的循环出入水管而对应 一侧下部设自控温时间记忆继电的电热总成，总成之上横设静流孔板，罐底下开自来水常 备入水口 ，罐顶上开浴、蒸用水出水口构成"三泵十阀兼换储供暖浴蒸功能系统"。这样，着 眼在架式或壁挂体的集热玻璃平板，板面在中午太阳光热最集中的3 4小时内提高单位 集热效率约50 60%，尤其板面上密凸的"球冠"条、盘阵，阵集得阳光聚于一条条一点点 "球冠"的焦点(无论阳光入射角度如何改变，凡对集热面有阳光射进来就必定由圆曲面透 镜聚集在固定不动的焦点)之上，阳光的能流密度若干倍地集中并相对提高，使得本发明 在冬季(当然包括夏季)相比现行各种太阳能热水器在定容水箱条件下获得ll(TC以上的 工质热水和大大超过常规的太阳能的热利用效率成为可能；集热既此，"焦点阵"直聚热在 超导热管或管下吸热层上(或于下层玻璃板下导热油体的边界层近处假想面形成顺斜面 向上的110 18(TC的上升流，形成内部重力循环的较大推力，上升流聚热在上部而不断地 供热向超导热管，管则快速地向储热水箱的储热工质内同步导热)，借助热管的超速等热性 能使直流授热集箱或集箱系统内的过流水良好吸热并随即储入储热水罐之中，罐中定量预 储之水随循环过程逐渐而不断升温(当然，亦可以直供限流水而一次直热得到相应压力和 温度的蒸汽等)，相比之下，当循环水热至50 80°C的常规太阳能热水器的"热交换基本停 滞临界点"阶段时，本发明仍然可以保证完成设计工质温度参数极限值域内所有任务之下 维持高出50 IO(TC以上的太阳能热压差标准不减，使其热交换效率在介质温度达到设计 的110 22(TC以上设计温度之前始终保持着远远高过常规参数的吸热储热的效率水平； 当太阳能出力正常，无论太阳如何变化辐射角度所有"球冠"透镜固焦不会变动，则在由热 管体上或高温腔内向直流授热集箱内等热传导的授热温度将高达150 30(TC左右，足以 高效授向循环泵不断循环来的储热水罐下出而上入入而复出的水流，比及升温到一定指标 的低压状态，便可在茶、蒸管调细供水获得茶水或蒸汽，更可以打开自来水阀限流性供冷水 过静水孔板(板使罐内水体免于自来水的扰动)由自来水压力推出高温热水去供浴或产出 蒸汽。另外，由于集热板面下的介质是空腔或导热油，使本发明的防冻效果也空前提高。
由于采用了上述方案，本发明实现了城(乡)居民小区、街区、镇村集中或分户配 装的大功率(不仅仅是满足热水浴用洗用的需要)的太阳能利用，开辟了一条太阳能超高 温廉价开发利用及城乡居民太阳能代替传统性生活生产耗能的新时代。
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。 图l，是本发明第一个实施例的直流授热集箱与集热箱两系统主体结构的纵剖面 侧视示意图以及集热箱横剖面的第一、二、三实施例的同一位置局剖示意图。
图2，是图1的直流授热集箱与集热箱两系统主体结构的上视结构示意图。
图3，是本发明第二个实施例的直流授热集箱与集热箱两系统主体结构的上视结 构示意图。 图4，是本发明的"球冠"曲面凸透镜的"三午"太阳辐射固定焦点、条聚热工作原 理示意图。 图5，是本发明热力输配的水、汽、暖功能兼换的泵管阀罐箱网路与一、二次储热罐 的结构图。 图中1、热管授热端直流泵推循环水上、下曲折过路集箱(简直流授热集箱)；2、 热管授热端；3、或椭圆结构的集箱；4、准绝热保温层；5、刚性底板；6、耐火保温层；7、超导
热管主体(或带翅片)的聚焦吸热管(简热管)；8、吸热镀膜板层；9、薄稀气密闭或中、低 真空的或(油液介质)空间(简气空间)；10、双层玻璃或塑料板的上层或下层板上凸起的 整面盘、条式"球冠"(或"球冠"盘、条型切割等件贴块平附在玻璃等透明平板之上的)曲 面凸透镜部分(简凸透镜板或"球冠"盘、条、块)；11、平镜层；12、集热单元；13、支撑板； 14、油液介质；15、附墙支架；16、跨阳台承重挂勾臂(简挂臂)；17、高楼阳台；18、不锈钢膨 胀入墙勾、挂、贴三维固定钉(简膨胀钉)；19、勾、挂、贴三维固定附墙防风钉固架梁挂系架 (简挂架或称挂梁)；20、授热集箱循环入水口 (简箱循环入水口) ；21、上或下对应错孔导 流加强板(简导流板)；22、串并集箱系(简串并集箱)；23、集箱出水口 ；24、双层集热玻璃 箱(筒集热箱)；25、出罐热水管；26、直取热力热水管(简直取管)；27、泵推管；28、配浴热 水管；29、手磁(自控温暖功储热继电启闭)调供暖阀泵管；30、手磁(自控温暖功储供热继 电启闭)调暖气串并阀管；31、储暖、回水泵推劳逸磁阀双管(简劳逸磁阀双管)；32、安全 阀；33、罐循环入水管；34、罐出力管；35、泵循环授热管；36、散热器；37、耗汽车间、桑拿间、 厨房等系(简耗汽系)；38、储供暖去逆止阀旁路管(简储供管)；39、、罐循环出水管；40、 工业耗能设备；41、手磁(自控温暖功储热继电启闭)调供储暖热入水来逆止阀管；42、厨 房沸水龙头；43、冷热调水阀；44、洒水器；45、本发明人"ZL200720156255. 2""ZL200820178 763.5"的(已由全国节能检测中心测定为"节能55.32%"以上)的大半节能浴台(简大半 节能浴台)；46、自来水配水源管；47、热水供浴管；48、浴房；49、静态匀流细孔双板(简匀 流双板)；50、泵；51、一次储热(准绝热或设两层壁，内壁承压的真空保温层)罐；52、助热 电热系；53、居室(阳台)壁；54、二次储热(准绝热或设两层壁，内壁承压的真空保温层) 罐；55、热水腔；56、活塞式升降隔板(简升降板)；57、冷腔；58、随板升降热水出入软管、口 (简升降管口 ) ；59、罐底入水管；60、入水逆止阀；61、自来水阀；62、罐底冷水泵阀管；63、 "球冠"盘、条贴合线；64、"球冠"盘、茶凸镜透光板(简凸镜透光板)；65、阳光随调辐射线； 66、手磁(自控温暖功储热继电启闭)调冷回磁阀(简冷回磁阀)。
具体实施方案 在图1中，阳台17外侧向阳面上设膨胀钉18紧固的挂梁19结合顶上跨阳台的挂 臂16与附墙支架15向阳斜嵌置入直流授热集箱22与集热箱24的扁平形壁挂主体集热 箱24自背到向阳面上依次铺设一层整底刚性底板5、一层耐火保温层6、一层吸热镀膜板层 8、一层闭合气空间9内对应"球冠"盘10的焦点序列位置竖向横匀设置若干根热管7、一张 平镜层11、一层气空间9、一层匀密"球冠"盘10的凸镜透光板64(或者依次铺设刚性底板5、耐火保温层6、吸热镀膜板层8、油液介质14、热管7、平镜层11、气空间9、凸镜透光板64; 或者依次铺设刚性底板5、耐火保温层6、吸热镀膜板层8、气空间9、热管7、凸镜透光板64、 气空间9、平镜层11);直流授热集箱22为横置的超扁方形腔的保温管道状，其内是自集热 箱上口置伸出适当量热管7的授热端2对应穿壁焊接出而成的循环水受热通道，道于两端 分别闭合引出箱循环入水口 20和集箱出水口 23。 在图2中，是由上预部直流授热集箱22与下主体部分的集热箱24合为一体的四 方形太阳能集热平板热水器，器内平镜层11相隔气空间9之上的外一层凸镜透光板64的 玻璃板上错位密布百数量级以上的竖向成列的"球冠"盘IO，对应每列"球冠"盘10的凸镜 透光板64下方焦点连线位置上每竖向设一根热管7，每根热管7的顶端均插入置定在箱22 的底壁之上，直流授热集箱22的左右两端分别引出集箱出水口 23和箱循环入水口 20。
在图3中，是由上顶部直流授热集箱22与下主体部分的集热箱24合为一体的四 方形太阳能集热平板热水器，器面平镜层11底面相隔气空间9下的内层凸镜透光板64竖 向排列若干条的"球冠"条IO，条10下方的气空间9对应每个"球冠"条10的凸镜透光板 64的焦点聚热线位置上每竖向设一根热管7，每根热管7的顶端均插入置定在箱22的底壁 之上，直流授热集箱22的左右两端分别引出集箱出水口 23和箱循环入水口 20。
在图4中，阳光随调辐射线65穿过平镜层11经气空间9，射来"球冠"盘、条、块10 之光，是由盘、条、块透镜聚到正处在凸镜透光板64正下方气空间9内的焦点线位置上的热 管7体上，气空间9的下面是或者不设吸热镀膜板层8的耐火保温层6构成准闭合或低真 空封闭的集热箱24的基本集热模式。 在图5中，一次储热(准绝热或设两层壁，内壁承压的真空保温层)罐51设于居室 壁53内，其左侧上下穿壁53分别开罐循环出水管33与罐循环入水管39之口， 口由泵50、 泵循环授热管35、直流授热集箱22串联构成循环；罐51顶上开罐出力管34之口 ， 口分通安 全阀32和泵推管26以及直取管27 ;管26通去耗汽系37，管27分通配浴热水管28与手磁 调供暖阀泵管29 ;管28通浴房48，管29分通手磁调暖气串并阀管30与劳逸磁阀双管31 ; 管30串并若干散热器36后分接储供管38串泵50旁路和储热入水来逆止阀管41且共通 二次储热罐54上部的热腔55，管31 —通储热入水来逆止阀管41又通二次储热罐54下部 的冷腔57 ;罐54的右侧底部设口通罐底冷水泵阀管62，管62经水逆止阀60通入罐51的 底部罐底入水管59 ;罐54内的热腔55与冷腔57之间设升降板56，板56为中空活塞结构 的上下移动式；一次储热罐51内下位设双层细孔密布的匀流双板49。
权利要求
一种“球冠”凸透镜条、盘阵式固焦的太阳能低压汽水热水器，由直流授热集箱(22)、热管(7)的集热箱(24)的平板式热水器结构并与一次储热罐(51)分体泵(50)循环集热储热为基础，其特征是在勾、挂、贴三维固定附墙钉固架梁挂系架(19)之上嵌设授热集箱(22)和集热箱(24)为平板式结构的主体，集热箱(24)自背到向阳面上依次平行铺设刚性底板(5)、耐火保温层(6)、吸热镀膜板层(8)、闭合气空间(9)内对应“球冠”盘(10)的焦点竖向序列位置横匀设置若干根热管(7)组合层、平镜层(11)、气空间(9)、匀布“球冠”盘(10)或“球冠”条(10)“球冠”块(10)的凸镜透光板(64)七层，或者设油液介质(9)，或者颠倒第六层与第七层结构顺序而系列造型；型每设一次储热罐(51)，罐(51)内设匀流双板(49)，设二次储热罐(54)，罐(54)内设下部冷腔(57)和热腔(55)是由升降板(56)，板(56)上面附设升降管口(58)；其中罐(51)、箱(22)、罐(54)、散热器(36)、耗汽系(37)、浴房(48)是由“三泵十阀兼换储供暖浴蒸功能系统”的管网构成太阳能低压汽水热水器系统。
2. 根据权利要求l所述的太阳能低压汽水热水器，其具体特征是集热箱(24)的双层 玻璃透光板的外或内玻璃板有一层是面上凸起"球冠"盘(10)或"球冠"条(10)"球冠"块 (10)的凸镜透光板(64)的固定聚焦在每支热管(7)上的太阳能汽水热水器。
3. 根据权利要求2所述的太阳能低压汽水热水器的凸镜透光板(64)，其具体特征是 是面上凸起有"球冠"盘(10)或"球冠"条(10)"球冠"块(10)的固定聚焦的的玻璃板或 透明塑料板。
4. 根据权利要求l所述的太阳能低压汽水热水器，其具体特征是一次储热罐(51)内 设匀流双板(49)，二次储热罐(54)内设升降板(56);罐(51) —侧上下分别开罐循环出水 管(33)与罐循环入水管(39)之口， 口由泵(50)、泵循环授热管(35)、直流授热集箱(22) 串联构成循环；罐(51)顶上开罐出力管(34)之口， 口分通安全阀(32)和直取管(26)以及 泵推管(27);管(26)通去耗汽系(37)，管(27)分通配浴热水管(28)与手磁调供暖阀泵管 (29);管(28)通浴房(48)，管(29)分通手磁调暖气串并阀管(30)与劳逸磁阀双管(31); 管(30)串并若干散热器(36)后分接储供管(38)串泵(50)旁路和储热入水来逆止阀管 (41)且共通二次储热罐(54)上部的热腔(55)，管(31) —通储热入水来逆止阀管(41)又通 二次储热罐(54)下部的冷腔(57);罐54的右侧底部设口通罐底冷水泵阀管(62)，管(62) 经水逆止阀(60)通入罐(51)的底部罐底入水管(59);罐(54)内的热腔(55)与冷腔(57) 之间设升降板(56)，板(56)为中空活塞结构的上下移动式的"三泵十阀兼换储供暖浴蒸功 能系统"太阳能低压汽水热水器的泵箱罐阀管网结构。
5. 根据权利要求4所述的太阳能低压汽水热水器，其具体特征是一次储热罐(51)内 设匀流双板(49)的在循环储供热过程中相对消除罐(51)内冷热水密度秩序扰动和出力过 程中下部相对消除罐底入水管(59)入水的罐(51)内冷热水密度秩序扰动以确保系统冷入 热出高效；二储热罐(54)内设升降板(56)的在循环储供热过程中完全消除罐(54)内热腔 (55)热水出入秩序不受冷腔(57)冷水入出扰动的确保系统冷入热出高效和储供热超高效 率的太阳能低压汽水热水器秩序化储供热创新工作原理和箱罐结构。
6. 根据权利要求1所述的太阳能低压汽水热水器，其具体特征是阳光随调辐射线 (65)射来"球冠"盘、条、块(10)之光，是由盘、条、块透镜聚到正处在凸镜透光板(64)正下 方气空间(9)内的焦点或焦点连线位置上的热管(7)体上等热性传热到直流授热集箱(22)的"三午"统一固定焦点聚光的自然固焦集热工作原理c
全文摘要
一种“球冠”凸透镜条、盘阵式固焦的太阳能低压汽水热水器技术，尤其是采用了均布“球冠”曲面凸透镜圆块或“球冠”曲面凸透镜条块获得条焦或阵式点焦集热的准真空中空玻璃或双层玻璃，其中内层玻璃是“球冠”曲面凸透镜条块或“球冠”曲面凸透镜圆块均布玻璃平板，板下空腔内聚热阳光集供热经超导热管导热向上去直流授热箱，箱直流热水储入水罐，罐与超节能整体浴房集成配套的可供洗浴(厨用、饮用水)的多功能太阳能、电热(开)水(蒸汽发生)器。
文档编号F24D11/00GK101701731SQ200910211059
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者管理 申请人:管理