专利名称：阳光瓦的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种瓦，尤其涉及一种能有效吸收利用太阳能的阳光瓦，可作为建筑房屋用瓦。
背景技术：
对环境既无污染热效率又高的新兴能源——太阳能的利用，逐渐受到人们的重视。但是目前人们对太阳能的应用普及，还存在一定的局限，主要体现在一、温度不高，烧开水(或蒸煮食物)时，热源必须100℃以上，自然照晒式集热难以凑效，聚焦集热跟踪的成本及维护等问题也难以被接受。
二、热量不够，烧开一定量的水或冬季取暖时，所需总热量要足够大的采光面积才能满足，因此受所需的平面空间、构件的成本及风等各项环境因素的影响，导致难以实现。
另外，现有技术中，为达到使时刻偏转的入射光始终保持正向入射，通常采用增加附加跟踪部件，但是增加附加部件、驱动运行的能源都需额外开销；故障率的上升也增加了维护的开销，对于有限热能的提供又有不稳定性和间断性，使得对民用环境动态跟踪得不偿失。
同时，必须时刻转动才能跟踪阳光照射方向，而大采光面积必将招来风的破坏，从而导致克服风干扰的开销不可避免。
发明内容
本发明为了解决上述传统技术中存在的问题，通过大量的试验和不断的探索，提供了一种阳光瓦，解决了现有技术中太阳能利用率低、成本高的问题；而且不用跟踪部件即可实现跟踪，并可保证热能转换、传输高效和终端得到高温；而且与建筑一体化，固定于房顶在遮雨防雹的同时，安全地增大了采光面积，从而提供了大量的热能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下由聚光瓦和换热管两部份构成；聚光瓦的外表面为拱形采光面，聚光瓦的内侧设置菲涅耳透镜棱，换热管设置在聚光瓦的底部。
所述的菲涅耳透镜的各棱齿干扰侧面的厚度设置成由两端向中间逐级变薄。
所述的换热管设置在底部中间位置。
所述的换热管的具体结构为管内壁为下陷凹槽形状，管内壁与管外壁之间设置传热工质，管外壁设有保温层。
所述的工质选用凝固点低，汽化点高的液体。
所述的工质为棉籽油。
所述的换热管可采用嵌序列盲管。
所述的聚光瓦材质采用聚碳酸酯，换热管采用金属材质。
所述的采光面设置成平板形，采光面的两侧设置顺水槽，顺水槽的外侧设置连接耳，连接耳上设有固定孔。
本发明的优点效果如下1、本发明不仅承系传统的功能遮雨防雹，而且有效的吸收利用了太阳能。
2、本发明采用了菲涅耳聚光透镜，对早、中、晚阳光的入射角从0°-180°渐变过程实现定位聚焦。
3、本发明换热管是具有下陷凹槽(或嵌序列盲管)的金属导管，增大了将阳光转换为热能的吸热面积；同时由于采用金属材质，不仅吸热放热快，而且提高了热交换效率。
4、本发明菲涅耳透镜的各棱齿干扰侧面的厚度由两端向中间逐级变薄，实现了无跟踪部件的自适应跟踪聚焦。
5、本发明换热管设置在底部中间位置，可将采光面接收的热量全部吸收，提高了太阳能利用率。
6、本发明工质选用凝固点低，汽化点高的液体，不仅加大了热交换面积，而且冬季室外低温不凝固，高温不汽化，在任何情况下都能正常运行不发生爆裂，总是处于安全工作状态，免维护。
7、本发明的采光面设置顺水槽、连接耳等结构，不仅防漏水，而且可拼接，纵向可上、下延长，横向可左、右加宽；能获得较大的总面积，采集更多的太阳能。
8、聚光瓦采用聚碳酸酯，环境适应能力强抗冲击能力强，能承受砖头、石块、冰雹、砂尘的冲击侵害及冬雪的重压；工作温度范围宽(-40℃-120℃)，一年四季最冷、最热对其无损坏；耐候不易变质(人工老化试验4000小时，变黄度为2，透光率仅降0.6％)，保证了透光率，可防止风沙对瓦面擦划发生散射，保证了产热功能。
9、运行安全聚光瓦设置于屋顶，减少了受损机会，自然得到保护；换热管为金属冲压和焊接，承重承压，不易损坏。
10、应用面广瓦和管都是单元组件，可按面积和能量需求配置采光面积，还可构置成专用集热系统，如，直立墙壁，可构置成“壁挂”式集热系统；平地或顶楼的平台可布置带倾角的支架，于其上构置集热系统。
热能可移植使用，如，仓库、长廊、车棚等建筑可利用阳光瓦遮雨，将其收集的热能移作蔬菜大棚取暖或设置开水房。
11、应用层次深当采光面积只几平方米(不大)的环境，其性能也不低于目前大量使用的热水器。
当采光面积足够大的情况下，终端再附加储能设置，可达到蒸煮食物和空调的目的，如，冬季将白天收集的热能保存到夜间，使其释放于室内，部份或全部解决取暖。
12、性价比高目前，市售同等厚度的阳光板2.1*6＝12.6平方米时价约1900元。若聚光瓦参照此价额，农户房盖60平方米约7600元，农户首次投资可能承受；聚光瓦可回收翻新，后续可再降低价格。
13、应用领域广泛农户家庭，洗澡、洗衣用热水更充足和快捷，可提供饮用开水；若附加储能手段可蒸、煮饭。增加储能设置可部份或全部解决冬季取暖和夏季空调。
另可用于蔬菜大棚的冬季取暖、沼气池秋季发酵加温、粮库对粮食烘干、村镇建浴池。厂矿、设置开水房、沿海制取淡水。饭店餐具消毒、医院工作服、休养服及器具消毒等。
14、对农户带来的好处本发明与建筑结合，省去另购房瓦且借用房瓦获取热能省去额外占地的开销；对于闲置的房顶是高效利用，阴天遮雨、扬沙防尘、晴天产热。
阳光瓦的使用，将引起家庭经济状况和生产活动发生变化，首先，节省了购煤、燃气罐、电字、木柴的部份开支；其次，农户节省很多砍柴、整理桔杆、打草、搂树叶的时间和精力，有材料介绍农民有1/4时间花在采集燃料；若将节省用于从事其它事项可增加收入。
节省下的植被资源提供养殖业或沼气不但再增收入，也产生有机肥回归环境。
能源结构的变化，变农户维持生计对植被资源的消耗为保护，变活动从被动维持生活为主动增加收入；营造了发家致富经济小环境，也营造了以农户为单位保护自然环境的小团队；并为良性循环。
15、社会效益改变农村能源缺乏的现状，农户生活用燃料主要靠植被和桔杆，人口的增加使消耗速度增加；当消耗速度大于植被的恢复速度时，树木减少、绿地沙化，生活节奏不停，可供燃料越来越少；本发明多了一条能源来路，增加了一次恢复植被的机会。
本发明获取燃料的途径，是每个农户主观愿意做的省钱、省工、省力的事情；保护植被的效果也就客观地实现了。当更多个保护自然环境的小团队都投入工作时，防止土地沙化、沙尘暴、温室效应和环境污染也就指日可待。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明换热管的结构示意图。
图3是本发明菲涅耳透镜的棱齿结构示意图。
图中，1、采光面，2、顺水槽，3、连接耳，4、固定孔，5、换热管，6、保温层，7、换热管外壁，8、换热管内壁，9、工质，10、棱齿。
具体实施例方式
参照附图，对本发明的具体结构详细说明如下实施例1如图1-3所示，由聚光瓦和换热管两部份构成；聚光瓦的外表面为拱形聚碳酸酯采光面1，采光面1的两侧设置顺水槽2，顺水槽2的外侧设置连接耳3，连接耳3上设有固定孔4。聚光瓦的内侧设置菲涅耳透镜，菲涅耳透镜的各棱齿10干扰侧面的厚度设置成由两端向中心逐级变薄；铝质换热管5设置在聚光瓦的底部中间位置；换热管5的管内壁8为下陷凹槽形状，管内壁8与管外壁7之间设置传热工质棉籽油9，管外壁7设有保温层6。
实施例2所述的采光面1设置成平面形，换热管采用铜质嵌序列盲管，传热工质采用豆油，其它结构同实施例1。
一、本发明实现无跟踪部件的自适应跟踪聚焦在纵、横两个方向跟踪策略如下(1)纵(南北)向偏移四季内，太阳以赤道(0°)为准，夏至日太阳北移23.5°，冬至日南移23.5°。地面上静止的聚光瓦要达到使天上来光正向入射，应同步与水平面保持一定的南北向倾角。其值每天为纬度和偏移角度之和，如，冬至日这一天，北纬41.8°的沈阳聚光瓦的倾角为41.8°+23.5°＝65.3°太阳南移23.5°是整个冬季的极值，若取其中间值(23.5°/2＝11.75°)为基础确定倾角，将使聚光瓦在整个冬季各天阳光都近似正向入射。如沈阳的倾角为
41.8°+11.75°＝53.55°本例聚光瓦为冬季取暖，南北向倾角约定为理论计算值53.55°。
传统住房(正房)的“人”字形房顶的朝南面的倾角也趋向或接近计算值。所以，本发明可直接延用或稍加改动此类房原间架结构的倾角。
针对约定或实际倾角距理论上的倾角存在着偏差，聚光瓦采用线性聚焦，对南北向角度偏移要求并不苛刻，以作适应。
以固定倾角适应纵向偏移。
(2)横(东西)向偏转太阳每天东升西落，从0°-180°发生偏转，阳光对瓦的入射角也随之变化，必须实现准确跟踪聚焦。
本例通过对菲涅耳透镜的各棱齿进行特殊设计解决。
入射角在连续变化中，经瓦折出光线也随之作适应性变化，最终聚焦到予定的位置，以静态的结构形状代替附加跟踪部件达到跟踪，本例称静态跟踪聚焦。
这样，实现一天中，持续汇聚出光条，提供热源。
光条中心最高温度可达1000℃，为换热高效和终端高温奠定基础。
二、本发明以工质得热量最多为目标，得热量如下式Q＝K.A.ΔT可见，工质接收到的热量与传热系数、热交换面积、施热体与受热体间温差三个变量成正比。提高三个变量值的算法如下ΔT(温差)光条经管内壁转为工质的热经历光条与管内壁、管内壁与工质两个传热环节，每个环节中前者是施热体，后者是受热体，管内壁是公共界面。光条的温度最高可达1000℃，与流动中的工质温差较大(ΔT↑)，工质获得热能多，即换热效率高。
A(热交换面积)管内壁为下陷凹槽形状，凹槽将落入光条热能吸收。从管中心向外传，包围凹槽多是工质，相当于加大了热交换面积(A↑)。
K(传热系数)管内壁作为两个传热环节的公共界面，需要从光条吸热快，将吸到的热向工质放的也要快.因此，凹槽采用传热系数大的铜或铝材料，以提高热交换效率(K↑)。
综合效果，使工质得热多(Q↑)，高效换热，工质温度可达500℃。
三、材质和可扩采光面，提供终端热能量太阳常数(大气层上太阳垂直入射功率)约为1367瓦/平方米。
地面受纬度、季节、时间和大气质量等因素影响，远小于太阳常数。如，沈阳冬季晴天垂直入射功率约为550瓦/平方米。
权利要求
1.一种阳光瓦，其特征在于由聚光瓦和换热管(5)两部份构成；聚光瓦的外表面为拱形采光面(1)，聚光瓦的内侧设置菲涅耳透镜棱，换热管(5)设置在聚光瓦的底部。
2.根据权利要求1所述的阳光瓦，其特征在于所述的菲涅耳透镜的各棱齿干扰侧面(10)的厚度设置成由两端向中间逐级变薄。
3.根据权利要求1所述的阳光瓦，其特征在于所述的换热管(5)设置在底部中间位置。
4.根据权利要求1所述的阳光瓦，其特征在于所述的换热管的具体结构为管内壁(8)为下陷凹槽形状，管内壁(8)与管外壁(7)之间设置传热工质(9)，管外壁(7)设有保温层(6)。
5.根据权利要求4所述的阳光瓦，其特征在于所述的工质(9)选用凝固点低，汽化点高的液体。
6.根据权利要求5所述的阳光瓦，其特征在于所述的工质(9)为棉籽油。
7.根据权利要求1所述的阳光瓦，其特征在于所述的换热管(5)可采用嵌序列盲管。
8.根据权利要求1所述的阳光瓦，其特征在于所述的聚光瓦材质采用聚碳酸酯，换热管(5)采用金属材质。
9.根据权利要求8所述的阳光瓦，其特征在于所述的换热管(5)采用铜或铝材质。
10.根据权利要求1所述的阳光瓦，其特征在于所述的采光面设置成平板形，采光面(1)的两侧设置顺水槽(2)，顺水槽的外侧设置连接耳(3)，连接耳(3)上设有固定孔(4)。
全文摘要
本发明涉及一种能有效吸收利用太阳能的阳光瓦，由聚光瓦和换热管两部分构成；聚光瓦的外表面为拱形或平板形采光面，聚光瓦的内侧设置菲涅耳透镜，换热管设置在聚光瓦的底部；本发明不仅承系传统的功能遮雨防雹，而且有效的吸收利用了太阳能，并实现了无跟踪部件的自适应跟踪聚焦。
文档编号E04D1/02GK101046121SQ200710011059
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者滕启林 申请人:滕启林