专利名称:散射吸收式太阳能热水器的制作方法
本实用新型属于太阳能集热器的改进。
已有的太阳能热水器对日光的吸收装置，大部分是非散射式吸收，利用涂有黑色吸收日光的铁板或茶色玻璃管，对太阳光一次性吸收。其结构原理，基于以下两种基本形式的不同变化，一种是双层玻璃套管带有“V”形反射镜型；另一种是黑色铁板型。前者利用双层玻璃套管中内层玻璃为淡茶色，直接吸收太阳光，同时吸收射入“V”形反射镜面的反射阳光，一并转化为热能加热套管内的水。这类结构，管状玻璃造价高，虽增加了一个“V”形反射镜，仅并没有增加日光的照射有效空间平面，照射面积仍为“V”形反射镜面上端镜距宽。大于管子直径的阳光经过反射，透过玻璃管一次后，又被反射出去，其次直接照到管子上的阳光，只有沿管子的中心线是相对管子表面的“垂直照射”，除此之外都是非垂直照射，使吸收日光的效率大大降低。另一种平面黑色铁板结构吸收日光层〔註2〕，结构简单，造价低，优于管状结构，它对日光一次性吸收，吸收不掉的光被反射掉，因此吸收效率仍不理想。近年来改进的玻璃管型太阳能热水器〔註1〕，如图1在玻璃管下部和两管侧部填充保温材料(1)，而在两个相邻玻璃管(2)之间的保温材料中嵌一夹角为78°的两面日光反射镜(4)及保温玻璃盖(3)。这种热水器吸热效率优于上述两种，热水器自重11.5公斤，在环境气温为23～32℃时，日产热水量117公斤／平方米，水温为55.4℃。但由于是双管式非散射吸收日光层，仍有一部分吸收不完全的日光，直接被反射掉，没有充分利用太阳能。
本实用新型的目的是通过改进结构设计，采用新的吸收日光方式，以得到充分利用太阳能，提高热效率，同时具有造价低，便于普及推广的太阳能热水器。
本实用新型基于日光首先照在疏松的散射式吸收层，由于吸收层疏松多孔或杂乱无规的表面，使日光很难被反射掉而被吸收，一部分未被吸收尽的日光透过散射吸收层，进入由散射吸收层复盖的黑暗水体，相当于一个暗室的黑盒子，被这种黑盒子再次吸收一次，黑盒子底部相当于一个铁板型太阳能热水器的平面吸收层，当光被黑色水槽吸收不完全时，反射回去的光，不仅再次被复盖的散射吸收层吸收，而且在吸收层中再次散射，致使光线很难跑出黑暗水体，从而大大提高了对日光的吸收效率，以达到提高太阳能热水器的热效率。本发明的散射式太阳能热水器如图2，由(5)外壳对保温材料起保护作用，可用三合板或0.5～1毫米的铁皮或防水纸箱加工而成；(6)保温材料用聚氯乙烯硬泡沫塑料或木屑；(16)日光吸收层采用黑色海绵状无毒聚氨酯软泡沫塑料或黑色无毒的合成纤维的毡、绒、炭毯或多孔疏松的木炭，也可以采用黑色搪瓷细铁纱网的多层结合体；(11)水槽由厚度为0.5毫米的铁皮烧以黑色搪瓷做成；(13)U形橡胶密封方圈；(12)U形密封铁边；(15)钢化玻璃；(14)保温用普通玻璃；(9)出水口；(10)密封螺母；(8)密封；(7)密封套管；(17)注水口所组成。
本实用新型的散射吸收式太阳能热水器还可以连接一个太阳能伺服机构，使太阳能热水器在日照时间内，在该伺服机构作用下，在一定范围内可跟踪太阳，可进一步提高太阳能热水器的热效率。该伺服机构如图3由(18)为一个可密封的圆筒；(24)为马口铁外壳；(23)为保温材料；(26)为弹簧滑筒；在筒(18)顶部涂黑色，受日照后，筒内注入的氨液(19)在常温下为液体；温度升高后筒内的氨液汽化使在波纹管套管(27)下的橡皮波纹管(20)膨胀，从而压缩弹簧座(21)下的压缩弹簧(22)迫使下面的传动连杆(25)向外移动，移动的距离在0～80毫米范围内，根据需要调整的角度大小，可以选择适当的连接部位，并按当日的天气予报，可以调整伺服机构的波纹管传动连杆的长度，以便有效地跟踪太阳，保持日光与太阳能热水器吸收日光层的垂直照射。玻璃盖(29)本实用新型的散射式太阳能热水器由于改进了对日光的吸收方式，选用了散射吸收式的材料作为吸收层，使得热水器的热效率有显著的提高，而且由于结构简单，容易加工，便于维修，可更换吸收层，造价低等优点，利用在一般楼房阳台安装使用，日产热水量20公斤／0.15平方米，水温50～75℃。比已有的非散射吸收式太阳能热水器热效率高非散射式吸收 散射式吸收(2)黑色铁板式 改进玻璃管式 聚氨酯软泡沫塑料吸收日光层环境气温 25～35 23～32 15～35(℃)＊日产热水量50～60 117 120(公斤／平方米)水 温50～55 55.4 58～75(℃)＊日产热水量按每日从900～1600照射7小时计实例1按图(2)结构加工下列部件外壳580×380×130用三合板作成；水槽用厚度0.5的铁皮加工成尺寸为500×300×70的水槽并烧以黑色搪瓷；水槽玻璃盖520×320×3的钢化玻璃；保温材料用聚氯乙烯硬泡沫塑料；外层保温玻璃用2毫米厚的普通玻璃；散射吸收式材料采用10毫米厚的无毒黑色海绵状聚氨酯软泡沫塑料，用铁丝做一框架，将吸收层支撑起来，使它靠近水槽玻璃距离5～10毫米处。按图2结构装置进行装配，水槽玻璃与水槽之间用U形橡胶方型密封圈密封。玻璃与水槽之间用U形铁边夹紧。外层保温玻璃嵌入硬泡沫塑料内，边缝用沥青密封好，热水器自重6.5公斤。将本太阳能热水器安装在一般住宅楼房阳台，用支架安装在日照处如图4。
水量10公斤／0.15平方米环境气温℃ 日照时间 水温℃13－26 900～1200 5815－28 900～1200 6335 840～1230 75实例2用500×300×0.5共6层叠成的黑色搪瓷细铁纱网多层结合体代替实例1的海绵状聚氨酯吸收日光层，其他条件与实例1相同，只是太阳能热水器最高水温比实例1情况低一度，但低温时温度上升快1／10左右。
实例3在实例1的热水器上连接1个太阳能伺服机构如图3；将伺服机构的马口铁外壳(24)与需要转动的太阳能热水器连接如图4太阳能热水器(30)；太阳能热水器的支架轴(34)；太阳能热水器支架轴顶端滚珠(33)；太阳能空芯方形铁支架主体(37)；伺服机构支撑杆(39)；伺服机构(35)；伺服机构固定箍(31)；伺服机构与太阳能热水器连接螺钉(32)；楼房阳台水泥体(40)；太阳能热水器支架与阳台固定弯螺杆(38)；太阳能热水器支架与阳台固定三角铁(41)。
图1是近年来改进的玻璃管型太阳能热水器。
图2是本实用新型的散射式太阳能热水器。
图3是本实用新型的散射式太阳能热水器相连接的太阳能伺服机构。
图4为本实用新型的太阳能热水器与伺服机构的连接方式的正视图和俯视图将伺服机构(图3)的马口铁外壳(24)用伺服机构固定箍(31)和连接螺钉(32)与太阳能热水器(30)相连接，太阳能热水器通过其支架轴(34)的两端滚珠(33)连接在空芯方形铁支架主体(37)的两端，通过三角铁(41)固定在水泥体(40)上，伺服机构可移动的传杆(25)的一端固定在铁支架主体上的伺服机构支撑杆(39)上，以保持伺服机构与固定支架通过伺服机构移动传杆做相对运动。
〔註1〕《双筒式太阳能热水器》1981年8月北京太阳能研究所产品介绍。
〔註2〕《太阳能及其应用1975年，科学出版社出版，冷长庚著。
权利要求
1.一种由水槽，黑色吸收日光层，水槽玻璃构成的太阳能热水器，其特征在于采用疏松，多孔结构的散射性吸收日光层置于水槽玻璃下5～10毫米处，使与下部黑色水槽形成黑暗水体。
2.如权利要求
1所述的太阳能热水器，其特征在于所述疏松，多孔结构的散热性吸收日光层是海绵状无毒的聚氨酯软泡沫塑料、无毒的合成纤维织成的毡、绒、炭毯、多孔的木炭，搪瓷细铁纱网的多层结合体。
3.如权利要求
1或2所述的太阳能热水器，其特征在于装有可跟踪太阳的伺服机构，该伺服机构由一个顶部涂黑色的密封圆筒(18)，马口铁外壳(24)，保温材料(23)，弹簧滑筒(26)，注入液氨(19)，波纹管套管(27)，橡皮波纹管(20)，压缩弹簧(22)及可向外移动的传动连杆(25)，玻璃盖(29)构成。
4.如权利要求
3所述的太阳能热水器，其特征在于所述的装有伺服机构是将伺服机构的马口铁外壳(24)与太阳能热水器(30)相连接，太阳能热水器通过其支架轴(34)的两项端滚珠(33)连接在空芯方形铁支架主体(37)两端并固定在水泥体(40)上，伺服机构可移动的传杆一端固定在铁支架主体上的伺服机构支撑杆(39)上，以保持伺服机构与固定支架通过伺服机构移动传杆做相对运动。
专利摘要
一种散射吸收式太阳能热水器，用黑色多孔材料吸收日光层(16)，并与黑色水槽(11)形成黑暗水体，经反复散射和吸收，获得极高热效率。夏季可日产50～75℃、20公斤水/0.15平方米，连接一个太阳能伺服机，使热水器跟踪太阳，提高了日照效率。
文档编号F24J2/00GK86205437SQ86205437
公开日1987年11月7日 申请日期1986年7月31日
发明者崔耀华, 王庚礼 申请人:崔耀华导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan