一种太阳能集热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能集热系统。
【背景技术】
[0002]随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。太阳能热转化是一种能量转换效率和利用率高而且成本低廉、可在全社会广泛推广的太阳能利用方式。在太阳能热利用装置中，关键是要将太阳辐射能转换成热能，实现这种转换的器件称为太阳能集热器。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种节能环保的热管式太阳能热水器，尤其是提供一种环路热管式太阳能热水器，提高太阳能的工作能力。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种太阳能热水器系统，包括集热器、水箱和环路热管，环路热管的冷凝端设置在水箱中；集热器吸收太阳能的热量，加热环路热管的蒸发端，蒸发端的工作流体经过循环进入环路热管的冷凝端，在冷凝端进行放热，加热水箱中的水，工作流体在冷凝端放热完成后再循环进入热管的蒸发端进行加热。
[0005]作为优选，所述集热器为环路热管蒸发端，所述集热器包括集热管、反射镜和集热板，相邻的两个集热管之间通过集热板连接，从而使多个集热管和相邻的集热板之间形成管板结构；所述两块管板结构之间形成一定的夹角，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构相对，反射镜的焦点位于管板结构形成的夹角之间；反射镜的焦点位于两块管板结构最低端连线的中点上；沿着管板结构的中部的最高位置向两边最低位置延伸方向上，集热管的半径越来越大。
[0006]作为优选，沿着管板结构的中部的最高位置向两边最低位置延伸方向上，集热管半径增加的幅度逐渐变小。
[0007]作为优选，反射镜的圆弧线半径为R，每块管板结构的长度为R1，集热管的半径为R2，同一管板结构上相邻两个集热管的圆心的距离为L，两块管板结构之间的夹角为a，则满足如下公式:
[0008]Rl/R = c*sin(a/2)b，
[0009]0.18〈R2/L〈0.34，
[0010]其中c，b 为系数，0.39〈c〈0.41，0.020〈b〈0.035 ；
[0011]0.38〈R1/R〈0.41，80°〈 = A〈 = 150°，450mm〈Rl〈750mm, 1100mm〈R〈1800mm，
[0012]90mm〈L〈150mm，20mm< = R2<50mm ；
[0013]其中集热管中最大的半径与最小的半径的比值小于等于1.12，所述半径R2为相邻两个集热管的平均半径。
[0014]与现有技术相比较，本发明太阳能热水器具有如下的优点:
[0015]I)通过设置环路热管作为集热器，提高了太阳能的吸收。
[0016]2)通过管径变化设置，使得太阳能集热板吸热均匀，避免局部过热。
[0017]3)避免了因为焦点偏移造成的太阳能热量损失，加大了太阳能的吸收力度，提高了吸收率；
[0018]4)本发明通过多次试验，得到一个最优的太阳能集热器优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的环路太阳能热水器的示意图；
[0020]图2是本发明串联结构的太阳能系统示意图；
[0021]图3是本发明并联结构的太阳能系统示意图；
[0022]图4是本发明的热利用装置与管路并联的太阳能系统示意图；
[0023]图5是本发明吸热层的结构示意图；
[0024]图6是太阳能集热器的截面示意图；
[0025]图7是太阳能集热管的截面结构示意图；
[0026]图8是太阳能集热器的截面示意图；
[0027]图9是集热管的顶部示意图；
[0028]图10是环路热管太阳能集热器的另一示意图
[0029]附图标记如下:
[0030]I反射镜，2集热管，3集热板，4集箱，5集箱，6集热器入水管，7集热器出口管，8集热器，9水箱，10电加热器，11锅炉，12热水输出设备，13散热器，14泵，15阀门，16基管，17过渡层，18红外反射涂层，19吸热涂层，20减反射涂层，21保护层，22环路热管
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0032]图1展示了一种环路热管式的太阳能热水器系统，环路热管22的冷凝端设置在太阳能水箱9中。集热器8吸收太阳能的热量，加热环路热管22的蒸发端，蒸发端的工作流体经过循环进入环路热管的冷凝端，在冷凝端进行放热，加热水箱9中的水。在冷凝端放热完成后再循环进入热管的蒸发端进行加热。
[0033]作为优选，其中环路热管22的蒸发端是集热器8。
[0034]所述的图1中的集热器是示意性的。本领域技术人员可以想到的多种结构，其中包括如图6-9结构的集热器，在后面还对此集热器结构进行详细描述。
[0035]如图2-4所示的一种太阳能热水器系统，包括太阳能集热器和热利用装置21和22。
[0036]如图2所示，太阳能热水器水箱9中的水经过环路热管加热，依次通过辅助加热装置、热利用装置12、热利用装置13，然后回水在泵14的作用下再次循环到太阳能集热器8，进行新的加热。
[0037]优选的是，辅助加热装置可以是电加热器10、热水锅炉11，电加热器和热水锅炉的主要作用是起到辅助加热的作用，例如当利用太阳能加热的水没有达到预定的温度，这是可以启动电加热器和/或热水锅炉。
[0038]当然，虽然图2展示了两种热利用装置，但是实际并不局限于两种，也可以3种或者以上，当然也可以仅仅设置一种。辅助加热装置同样可以仅仅设置一种，例如仅设置电加热器或热水锅炉。
[0039]作为优选，所述热利用装置为蓄热装置。
[0040]图3展示了热利用装置12和13并联结构的示意图。其中电加热器10与热利用装置12设置在一条管路上，电加热器10用于辅助加热进入热利用装置12中的水，而热水锅炉和热利用装置13设置在另一条管路上，所述的这两条管路并联设置，两端分别连接太阳能热水器水箱的热水出口和泵14。
[0041]当然上述设置也是实例性的，本领域技术人员可以选择增加多条并联的管路，每条管路上设置热利用装置，使得热利用装置之间互相并联设置，同时对于附加加热装置，例如热水锅炉和电加热器，对本领域技术人员来说，可以根据需要选择是否需要设置，或者只选择设置一种。
[0042]图4中展示了热利用装置与太阳能系统的输水管路并联设置。其中与太阳能热水器系统的管路连通的热利用设备的进水管路和出水管路上都设置阀门15，位于进水管路和出水管路之间的与热利用设备并联的太阳能热水器系统的管路上设置阀门15。通过设置阀门，可以使得在不需要使用热利用设备的时候，通过打开太阳能热水器系统的管路上的阀门和关闭热利用设备的进水管路和出水管路上都设置阀门来控制管路上的水不与热利用设备进行换热。
[0043]当然，不仅仅是热利用设备，附加加热设备也与太阳能系统的输水管路并联设置，其中与太阳能热水器系统的管路连通的附加加热设备的进水管路和出水管路上都设置阀门，位于进水管路和出水管路之间的与附加加热设备并联的太阳能热水器系统的管路上设置阀门。通过设置阀门，可以使得在不需要使用附加加热设备的时候，可以通过打开太阳能热水器系统的管路上的阀门和关闭附加加热设备的进水管路和出水管路上都设置阀门来控制管路上的水不经过附加加热设备。
[0044]虽然图4中给出了所有的热利用设备、附加加热设备与太阳能系统的输水管路并联设置，但是并不局限于上述的设备，对于本领域技术人员来说，可以仅仅选择一个或者多个与太阳能系统的输水管路并联设置。例如可以进设置其中一个或两个热利用设备与太阳能系统的输水管路并联设置，也可以仅仅设置一个或者两个附加加热设备与太阳能系统的输水管路并联设置。
[0045]虽然图2-4中都设置了电加热器10、热水锅炉11，对于本领域技术人员来说，太阳能热水器系统可以选择性的设置上述部件，例如可以仅仅设置电加热器或者热水锅炉，也可以选择两者都不设置。
[0046]热利用装置的另一个实施例是向用户提供热水的热水输出设备，所述热水输出设备包括换热器，所述换热器连接自来水，来自太阳能热水器的热水进入换热器中，与自来水进行换热；
[0047]所述热水输出设备还包括电加热棒，当热水输入设备输出的自来水温度低于第一温度时，电加热棒启动加热，并以第一功率进行加热；当热水输入设备输出的自来水温度低于比第一温度低的第二温度时，电加热棒以高于第一功率的第二功率进行加热；当热水输入设备输出的自来水温度低于比第二温度低的第三温度时，电加热棒以高于第二功率的第三功率进行加热；当热水输入设备输出的自来水温度低于比第三温度低的第四温度时，电加热棒以高于第三功率的第四功率进行加热；当热水输入设备输出的自来水温度低于比第四温度低的第五温度时，电加热棒以高于第四功率的第五功率进行加热。