专利名称：光漏斗导光聚能分级加热直流式太阳能开水装置的制作方法
技术领域：
本发明属太阳能聚光与太阳能热利用技术领域。具体地说是一种能够利用光漏斗聚集太 阳光产生高温热能将来自太阳能真空管组件中温热水，进一步加热至沸腾，并在温度控制系 统的控制下，直接为用户提供开水的装置。
背景技术：
利用太阳能为用户提供可饮用开水，具有广阔的经济和社会效益。在目前推广使用或提 出了结构设计的太阳能开水器中， 一般以线聚光太阳能集热器与玻璃真空管集热器配合使用 为主。线聚光太阳能集热器一般又以槽型复合抛物面集光器和槽型抛物面反射镜两类为主。 但这两类太阳能集热器在高温运行时，散热量很大，因此整体集热效率不高，致使太阳能开 水器的成本较高，用户不能接受。特别是用槽型抛物面反射镜反射聚光的太阳能开水器，还 需要准确地跟踪太阳，成本会进一步增加，限制了此类装置的推广应用。现有的太阳能开水 器还有一个不足之处是，它需要太阳光照射相当长的时间后才能产生开水，与用户尽早需要 饮用开水的节奏不符。
发明内容
为克服上述现有装置的缺陷，提高太阳能开水器的集热效率，降低成本，为用户尽早提 供开水，同时为用户提供良好的用水环境，本发明提供了一种新的太阳能开水装置。该装置 是先将自来水通过太阳能真空管组件进行第一级加热，经单向阀进入高温聚能储热器进一步 加热，沸腾后温控阀门打开，向开水罐供水。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是来自水网的自来水经单向阀进入太阳能真
空管组件，在那里被太阳能真空管组件进行第一级加热。在系统中，有一个或多个太阳能真 空管组件，在该组件中真空管可以是横排的也可以是竖排的，各太阳能真空管组件通过串联 或并联的方式连接。经第一级加热的热水经管道进入太阳能高温聚能储热器中，高温聚能储
热器炉腔温度可达12(TC以上，在那里可以很快将来自太阳能真空管组件的热水烧开。高温 聚能储热器由高温聚能储热器外壳体、真空保温层、储热体腔、内腔隔板兼作导热板、保温 材料、透明进光窗、内腔体、盘管式换热器等部件组成。利用特殊设计的光漏斗收集和传导 太阳光，装置中有一个或多个光漏斗聚光器，光漏斗聚光器由一个或多个复合抛物面集光器 或经菲涅耳导光透镜或菲涅耳反射镜或光导管过渡连接组成，光漏斗聚光器将其收集的太阳 能导入具有储热功能的太阳能高温聚能储热器中。装置中可以有一个或多个高温聚能储热器， 各高温聚能储热器可以通过串联或并联的方式连接。经高温聚能储热器加热沸腾的开水经温 控阀进入开水罐中储存，以备用户使用。在太阳能真空管组件与高温聚能储热器的连接管路 上，安装有0个或多个单向阀。在高温聚能储热器与开水罐的连接管路上，安装有l个或多 个温控阀门。
本发明的有益效果是，充分利用太阳能资源，节约电能和其它能源，进而可以减少污染。 由于采用了多级加热和光导聚能与储能技术，在正常的日照天气中，本装置具有出开水快， 供水时间长，供开水量大等特点。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图l是本发明的运行原理图。
图2是有两个高温聚能储热器、四个组合抛物面聚光器、两个真空管组件供热的实施例 运行图。
图3是高温聚能储热器为横卧式结构的实施例图。
图1中，1.光漏斗聚光器；2.高温聚能储热器；3.真空保温层；4.储热体腔(用作放
置储能材料)；5.内腔隔板兼作导热板；6.保温材料；7.透明进光窗；8.内腔体；9.盘管 式换热器；l().温控阀门；ll.单向阀；12.真空管组件水箱；13.单向阀；14.真空集热管； 15.开水罐；16.辅助加温电热管；17.出水阀；i8.控制器。
图2中，19.第一真空管组件；20.第二真空管组件；21.第一高温聚能储热器；22.第一 组合抛物面聚光器；23.第二组合抛物面聚光器；24.第三组合抛物面聚光器；25.第—高温 聚能储热器；26.第四组合抛物面聚光器。
具体实施方式
图1是本发明的原理图。在
图1中，装置的运行原理可解释如下
自来水经阀门(13)首先进入到真空管组件的水箱(2),由太阳能真空集热管(14)给 自来水加热，由于水箱(12)中水量较少，真空管可以在较短的时间里将水加热到一定的温 度。这是第一级加温。然后经单向阀(11)进入高温聚能储热器(2)中的热交换盘管(9)， 高温聚能储热器(2)中的热能将很快把其中的热交换盘管(9)中的热水烧开。此时温控阀 门(10)打开，开水注入开水罐(15)，即完成一次烧开水的过程。高温聚能储热器(2)中 的真空保温层(3)和保温材料(6)是作为隔热保温用的，内腔隔板兼作导热板(5)作为储 热材料的隔板，同时当作内腔体(8)中的热量向储热材料传热的导板和储热材料向盘管传热 的导板。温控阀门(10)打开放走开水后出现压力差，单向阀(10)和单向阔(13)相继打 开，开水放完后温控阀门(11)关闭，又重复以上的工作过程，不断地给开水罐提供开水。
太阳光由光漏斗聚光器(1)聚集后，经由透明进光窗(7)进入高温聚能储热器(2)的 内腔体(8)中。高能量密度的太阳能对热交换盘管(9)以及储热体腔(4)中的储热材料加 热，通过热交换盘管(9)很快可以将来自第一级预加热的热水烧开，而储热体腔(4)中的 储储热材料可以平抑太阳能量的波动，延长供热时间，当太阳能过强时储存能量，当太阳能 减弱时向热交换盘管(9)释放能量。辅助加温电热管(16)是专为没有阳光的时候辅助加热 的。进入开水罐(15)的开水经出水阀(17)输送给用户。温控阀门(10)及辅助加温电热 管(16)由控制器(18)控制。
图2中，装置具有第一真空管组件(19)、第二真空管组件(20)和第一高温聚能储热器 (21)和第二高温聚能储热器(25),每个高温聚能储热器有光漏斗聚光器聚光和两个进光口， 即图中的第一组合抛物面聚光器(22)、第二组合抛物面聚光器(23)、第三组合抛物面聚光 器(24)和第四组合抛物面聚光器(26)。这个结构将使加温速度更快，因此开水量将更大。 在应用中，根据实际需要可以使用更多的真空管组件和更多的高温聚能储热器，它们之间的 联接可以采用串联形式也可以采用并联形式或同时采用两种联接形式，其工作原理与
图1的 工作原理是完全相同。
图3中，装置的高温聚能储热器(2)为横卧式结构，这种结构可以使从入n处进入内腔
体(8)的热能更快地传输到其底部，其运行原理与
图1的运行原理完全相同。
权利要求1.一种光漏斗导光聚能分级加热直流式太阳能开水装置，其特征是在装置中，有一个或多个高温聚能储热器，各高温聚能储热器可以通过串联或并联的方式连接。
2. 根据权利要求1所述的光漏斗导光聚能分级加热直流式太阳能开水装置，其特征是在装 置中，有一个或多个太阳能真空管集热器组件，在该组件中真空管可以是横排的也可以是 竖排的，各太阳能真空管集热器组件通过串联或并联的方式连接。
3. 根据权利要求l所述的光漏斗导光聚能分级加热直流式太阳能开水装置，其特征是有l 个或多个光漏斗聚光器，光漏斗聚光器由一个或多个复合抛物面集光器或经菲涅耳导光透 镜或菲涅耳反射镜或光导管过渡连接组成，光漏斗经透明进光窗与高温聚能储热热器相 连，太阳光经光漏斗导入高温聚能储热器的内腔。
4. 根据权利要求l所述的光漏斗导光聚能分级加热直流式太阳能开水装置，其特征是在太 阳能真空管集热器组件与高温聚能储热器的连接管路上，安装有0个或多个单向阀。在高 温聚能储热器与开水罐的连接管路上，安装有1个或多个温控阀门。
专利摘要本实用新型为光漏斗导光聚能分级加热直流式太阳能开水装置，属太阳能聚光与太阳能热利用技术领域。该装置主要包括光漏斗、高温聚能储热器、温控阀门、太阳能真空管组件、开水罐和辅助加热器等关键部件。自来水经单向阀自太阳能真空管组件的一端进入，经真空管组件初步加热后从另一端流出，经单向阀流到高温聚能储热器的热交换盘管的一端，经高温聚能储热器中的热交换盘管再次加热，当达到温控阀门设定的开水温度时，阀门打开，开水注入开水罐，以备用户使用；开水储存罐中的辅助加热器，用于无阳光时辅助加热。太阳光经光漏斗聚集经透明进光窗进入高温聚能储热器，在集热腔中光能转化为热能，产生高温热能并加热热交换盘管和储热体。
文档编号F24J2/05GK201066212SQ200720149780
公开日2008年5月28日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者何开岩, 郑宏飞 申请人:北京理工大学