一种高效能太阳能热水器的制作方法

本发明属于太阳能热水器技术领域，更具体地说，尤其是涉及一种高效能太阳能热水器。

背景技术：

太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由集热管、储水箱及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管受阳光照射导致其内的水温度高，储水箱内的水温度低，而两者之间的水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。

现有技术中的太阳能热水器有以下几种：

中国专利申请CN201210501126.8公开了一种具有热能交换的太阳能热水器，如图1所示，其包括：太阳能热水器2、太阳能热管4，太阳能热水器2和太阳能热管4构成太阳能热水器，太阳能热水器内盘绕有盘管3；盘管有热水出口的冷水进口；太阳能热水器的容积在2-8升，太阳能热水器的容积与太阳能热水器相配套，使太阳能热水器在夜晚工作时，供热空间保持在15℃－25℃之间。它提供了一种既能热水洗澡，到季节交换期还能供热的具有热能交换的太阳能热水器。

中国专利申请CN201210534253.8公开了一种新型太阳能热水器，如图2所示，其包括太阳能热水器和设置在太阳能热水器上的太阳能发电系统，太阳能发电系统和太阳能热水器之间设有温度传感器，太阳能热水器设有报警器，太阳能发电系统还通过控制器连接照明装置。本发明在太阳能发电系统和太阳能热水器之间设有温度传感器能够及时的控制水温，使水温在合适的温度，避免伤害小孩和老人，太阳能热水器设有报警器能够第一时间提醒，另外太阳能发电系统还设有接照明装置，节约了能源。

中国专利申请CN201010287529.8公开了一种太阳能热水器，如图3所示，其包括太阳能热水器和设置在太阳能热水器上的太阳能发电系统，太阳能发电系统包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池和逆变器，太阳能热水器上设有温度传感器，温度传感器连接在太阳能发电系统的开关上。本发明在太阳能热水器上设温度传感器，当温度传感器检测到水的温度为设定值时，关闭太阳能发电系统，这样既能将水控制在所适宜的温度，满足人们的使用需求，更加节省了能源，及时的切断太阳能发电系统，使能源更加高效的得到利用。

虽然现有技术中的太阳能热水器采用太阳能加热水，有的采用一定的结构以更好地利用光能。但是现有的太阳能热水器多是采用固定安装的形式，特别是将集热管固定在储水箱的一侧，这就导致集热管不能一致正对阳光的照射，导致热水产生效率较低；另一方面，现有的集热管往往只有向光侧能接受阳光的照射，这就导致集热管受热面不能充分的利用，导致热水加热效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供一种高效能太阳能热水器，其通过伸缩杆伸缩带动连接块远离或靠近支架移动，电机转动带动驱动轴和转轴转动，简单方便的实现集热管与阳光的角度始终正对，加强光照对集热管向阳面的照射；通过预设平面反射镜的角度，方便的将支架外侧的光照反射到集热管的背光面，充分有效的实现集热管向阳面与背光面的加热，达到对水的高效能加热。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效能太阳能热水器，包括储水箱、支架和集热管，所述储水箱的下部安装有支架，所述储水箱的侧部连接有波纹软管，所述波纹软管的端侧连接有母管，所述母管的侧部安装有集热管，所述集热管的底部设置有连接块，所述连接块的下部安装有万向轮，所述连接块的侧部通过推杆与伸缩杆相连，所述伸缩杆通过连接杆安装有转轴，所述转轴通过驱动轴与电机转动相连，所述电机安装于支架的侧部，所述支架远离电机的一侧安装有凸台。

优选的，所述凸台的一侧安装有固定座，所述固定座的侧部开有导槽，所述导槽的内部安装有滑块，所述固定座和导槽的内部均安装有平面反射镜。

优选的，所述集热管均匀等距分布于母管的侧部，且所述集热管通过密封圈与母管相连。

优选的，所述储水箱的内壁安装有搪瓷内胆，且所述储水箱和搪瓷内胆的侧部均开有排水口。

优选的，所述导槽内部设置有限位块，且所述限位块的宽度与滑块的宽度相匹配。

优选的，为了提高太阳能的利用率，增大热水器的能效，同时延长所述热水器的使用寿命，并均衡所述热水器的性能与成本，所述平面反射镜包括玻璃和反射涂层。所述的反射涂层为银或者水银涂层。

优选的，所述的银或者水银涂层的厚度d为4-8μm；所述平面反射镜的玻璃厚度D为1.5-3.2mm。所述涂层的厚度d和玻璃厚度D满足：d·D大于等于6.2小于等于22.3。

优选的，所述玻璃的非涂层面的表面粗糙度R为0.03-0.14μm。

优选的，为了优化所述平面反射镜对太阳光的反射作用，以进一步提高太阳能的利用率，增大热水器的能效，所述的涂层的厚度d、玻璃厚度D和玻璃的非涂层面的表面粗糙度R满足以下关系：

；

其中，ψ为均衡系数，取值范围为0.23-3.42；优选的，当所述的涂层为银涂层时，ψ取值范围为0.23-2.34；当所述的涂层为水银涂层时，ψ取值范围为2.34-3.42。

本发明还提供一种高效能太阳能热水加热方法，包括如下步骤：

S1、集热管的安装：集热管安装在连接块的侧部，并将集热管通过密封圈与母管贯通，母管安装于支架的上部，将连接块下部的万向轮放置在支架安装位置的侧部，保持集热管与水平面的初始角度在40°-50°，实现集热管的初始安装，便于后续调节；

S2、平面反射镜角度预设：将平面反射镜安装在固定座和滑块的内部，滑块内置于固定座的导槽内部，并通过限位块对滑块进行限位，将固定座安装于凸台的侧部，调节固定座与凸台的角度在30°-60°，调节凸台与支架的角度在40°-50°，达到对平面反射镜角度的预设，有助于对阳光反射，达到对集热管背阳面加热的目的；

S3、集热管角度的调节：伸缩杆伸缩带动连接块远离或靠近支架移动，电机转动带动驱动轴和转轴转动，调节集热管与阳光照射的角度始终保持在80°-100°，便于集热管角度的调节，达到集热管向阳面的充分照射；

S4、水加热与保温：在S3步骤下，阳光充分有效的照射到集热管的向阳面，并通过S2步骤下对平面反光镜角度的预设，达到将支架外侧的阳光反射到集热管的背光面，使得集热管的背光面也受到光照，提升水加热的效率与速度，加热后的水通过母管和波纹软管进入储水箱内，并在搪瓷内胆的保温下进行保温，防止热量散出；

S5、热水利用：热水通过排水口排出储水箱，简便的实现热水的供给，方便用户使用。

与现有技术相比，本发明的技术效果和优点是：

1、本发明的高效能太阳能热水器，通过伸缩杆伸缩带动连接块远离或靠近支架移动，电机转动带动驱动轴和转轴转动，简单方便的实现集热管与阳光的角度始终正对，加强光照对集热管向阳面的照射。

2、本发明的高效能太阳能热水器，通过预设平面反射镜的角度，方便的将支架外侧的光照反射到集热管的背光面，充分有效的实现集热管向阳面与背光面的加热，达到对水的高效能加热。

3、本发明的高效能太阳能热水器，通过选择平面反射镜的涂层种类以及厚度，提高太阳能的利用率，增大热水器的能效。

4、本发明的高效能太阳能热水器，通过设置所述的涂层的厚度d、玻璃厚度D和玻璃的非涂层面的表面粗糙度R的关系，以优化所述平面反射镜对太阳光的反射作用，以进一步提高太阳能的利用率，增大热水器的能效。

附图说明

图1为现有技术中的一种具有热能交换的太阳能热水器示意图；

图2为现有技术中的一种新型太阳能热水器示意图；

图3为现有技术中的一种太阳能热水器示意图；

图4为本发明的高效能太阳能热水器结构示意图；

图5为本发明的高效能太阳能热水器固定座结构示意图；

图6为本发明的高效能太阳能热水器伸缩杆构示意图。

图4-6中：1、储水箱；2、支架；3、集热管；4、波纹软管；5、母管；6、连接块；7、万向轮；8、推杆；9、伸缩杆；10、连接杆；11、转轴；12、驱动轴；13、电机；14、凸台；15、固定座；16、导槽；17、滑块；18、平面反射镜；19、密封圈；20、搪瓷内胆；21、排水口；22、限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图4-6所示，本发明提供的一种高效能太阳能热水器，其包括储水箱1、支架2和集热管3，所述储水箱1的下部安装有支架2，所述储水箱1的侧部连接有波纹软管4，所述波纹软管4的端侧连接有母管5，所述母管5的侧部安装有集热管3，所述集热管3的底部设置有连接块6，所述连接块6的下部安装有万向轮7，所述连接块6的侧部通过推杆8与伸缩杆9相连，所述伸缩杆9通过连接杆10安装有转轴11，所述转轴11通过驱动轴12与电机13转动相连，所述电机13安装于支架2的侧部，所述支架2远离电机的一侧安装有凸台14，所述凸台14的一侧安装有固定座15，所述固定座15的侧部开有导槽16，所述导槽16的内部安装有滑块17，所述固定座15和导槽16的内部均安装有平面反射镜18。

所述集热管3均匀等距分布于母管5的侧部，且所述集热管3通过密封圈19与母管5相连，便于阳光的照射，防止水泄漏。

所述储水箱1的内壁安装有搪瓷内胆20，且所述储水箱1和搪瓷内胆20的侧部均开有排水口21，方便热水的排出。

所述导槽16内部设置有限位块22，且所述限位块22的宽度与滑块17的宽度相匹配，便于滑块17内部的平面反射镜18取出，扩大阳光反射的面积。

一种高效能太阳能热水加热方法，包括如下步骤：

S1、集热管的安装：集热管3安装在连接块6的侧部，并将集热管3通过密封圈19与母管5贯通，母管5安装于支架2的上部，将连接块6下部的万向轮7放置在支架2安装位置的侧部，保持集热管3与水平面的初始角度在40°-50°，实现集热管3的初始安装，便于后续调节；

S2、平面反射镜角度预设：将平面反射镜18安装在固定座15和滑块17的内部，滑块17内置于固定座15的导槽16内部，并通过限位块22对滑块18进行限位，将固定座15安装于凸台14的侧部，调节固定座15与凸台14的角度在30°-60°，调节凸台14与支架2的角度在40°-50°，达到对平面反射镜18角度的预设，有助于对阳光反射，达到对集热管3背阳面加热的目的；

S3、集热管角度的调节：伸缩杆9伸缩带动连接块6远离或靠近支架2移动，电机13转动带动驱动轴12和转轴11转动，调节集热管3与阳光照射的角度始终保持在80°-100°，便于集热管3角度的调节，达到集热管3向阳面的充分照射；

S4、水加热与保温：在S3步骤下，阳光充分有效的照射到集热管3的向阳面，并通过S2步骤下对平面反光镜18角度的预设，达到将支架2外侧的阳光反射到集热管3的背光面，使得集热管3的背光面也受到光照，提升水加热的效率与速度，加热后的水通过母管5和波纹软管4进入储水箱1内，并在搪瓷内胆20的保温下进行保温，防止热量散出；

S5、热水利用：热水通过排水口21排出储水箱1，简便的实现热水的供给，方便用户使用。

实施例2

一种高效能太阳能热水器，其包括储水箱1、支架2和集热管3，所述储水箱1的下部安装有支架2，所述储水箱1的侧部连接有波纹软管4，所述波纹软管4的端侧连接有母管5，所述母管5的侧部安装有集热管3，所述集热管3的底部设置有连接块6，所述连接块6的下部安装有万向轮7，所述连接块6的侧部通过推杆8与伸缩杆9相连，所述伸缩杆9通过连接杆10安装有转轴11，所述转轴11通过驱动轴12与电机13转动相连，所述电机13安装于支架2的侧部，所述支架2远离电机的一侧安装有凸台14，所述凸台14的一侧安装有固定座15，所述固定座15的侧部开有导槽16，所述导槽16的内部安装有滑块17，所述固定座15和导槽16的内部均安装有平面反射镜18。

所述集热管3均匀等距分布于母管5的侧部，且所述集热管3通过密封圈19与母管5相连，便于阳光的照射，防止水泄漏。

所述储水箱1的内壁安装有搪瓷内胆20，且所述储水箱1和搪瓷内胆20的侧部均开有排水口21，方便热水的排出。

所述导槽16内部设置有限位块22，且所述限位块22的宽度与滑块17的宽度相匹配，便于滑块17内部的平面反射镜18取出，扩大阳光反射的面积。

为了提高太阳能的利用率，增大热水器的能效，同时延长所述热水器的使用寿命，并均衡所述热水器的性能与成本，所述平面反射镜包括玻璃和反射涂层。所述的反射涂层为银或者水银涂层。

一种高效能太阳能热水加热方法，包括如下步骤：

S1、集热管的安装：集热管3安装在连接块6的侧部，并将集热管3通过密封圈19与母管5贯通，母管5安装于支架2的上部，将连接块6下部的万向轮7放置在支架2安装位置的侧部，保持集热管3与水平面的初始角度在40°，实现集热管3的初始安装，便于后续调节；

S2、平面反射镜角度预设：将平面反射镜18安装在固定座15和滑块17的内部，滑块17内置于固定座15的导槽16内部，并通过限位块22对滑块18进行限位，将固定座15安装于凸台14的侧部，调节固定座15与凸台14的角度在30°，调节凸台14与支架2的角度在40°，达到对平面反射镜18角度的预设，有助于对阳光反射，达到对集热管3背阳面加热的目的；

S3、集热管角度的调节：伸缩杆9伸缩带动连接块6远离或靠近支架2移动，电机13转动带动驱动轴12和转轴11转动，调节集热管3与阳光照射的角度始终保持在80°，便于集热管3角度的调节，达到集热管3向阳面的充分照射；

S4、水加热与保温：在S3步骤下，阳光充分有效的照射到集热管3的向阳面，并通过S2步骤下对平面反光镜18角度的预设，达到将支架2外侧的阳光反射到集热管3的背光面，使得集热管3的背光面也受到光照，提升水加热的效率与速度，加热后的水通过母管5和波纹软管4进入储水箱1内，并在搪瓷内胆20的保温下进行保温，防止热量散出；

S5、热水利用：热水通过排水口21排出储水箱1，简便的实现热水的供给，方便用户使用。

实施例3

一种高效能太阳能热水器，其包括储水箱1、支架2和集热管3，所述储水箱1的下部安装有支架2，所述储水箱1的侧部连接有波纹软管4，所述波纹软管4的端侧连接有母管5，所述母管5的侧部安装有集热管3，所述集热管3的底部设置有连接块6，所述连接块6的下部安装有万向轮7，所述连接块6的侧部通过推杆8与伸缩杆9相连，所述伸缩杆9通过连接杆10安装有转轴11，所述转轴11通过驱动轴12与电机13转动相连，所述电机13安装于支架2的侧部，所述支架2远离电机的一侧安装有凸台14，所述凸台14的一侧安装有固定座15，所述固定座15的侧部开有导槽16，所述导槽16的内部安装有滑块17，所述固定座15和导槽16的内部均安装有平面反射镜18。

所述集热管3均匀等距分布于母管5的侧部，且所述集热管3通过密封圈19与母管5相连，便于阳光的照射，防止水泄漏。

所述储水箱1的内壁安装有搪瓷内胆20，且所述储水箱1和搪瓷内胆20的侧部均开有排水口21，方便热水的排出。

所述导槽16内部设置有限位块22，且所述限位块22的宽度与滑块17的宽度相匹配，便于滑块17内部的平面反射镜18取出，扩大阳光反射的面积。

为了提高太阳能的利用率，增大热水器的能效，同时延长所述热水器的使用寿命，并均衡所述热水器的性能与成本，所述平面反射镜包括玻璃和反射涂层。所述的反射涂层为银或者水银涂层。

所述的银或者水银涂层的厚度d为4-8μm；所述平面反射镜的玻璃厚度D为1.5-3.2mm。所述涂层的厚度d和玻璃厚度D满足：d·D大于等于6.2小于等于22.3。

一种高效能太阳能热水加热方法，包括如下步骤：

S1、集热管的安装：集热管3安装在连接块6的侧部，并将集热管3通过密封圈19与母管5贯通，母管5安装于支架2的上部，将连接块6下部的万向轮7放置在支架2安装位置的侧部，保持集热管3与水平面的初始角度在45°，实现集热管3的初始安装，便于后续调节；

S2、平面反射镜角度预设：将平面反射镜18安装在固定座15和滑块17的内部，滑块17内置于固定座15的导槽16内部，并通过限位块22对滑块18进行限位，将固定座15安装于凸台14的侧部，调节固定座15与凸台14的角度在50°，调节凸台14与支架2的角度在45°，达到对平面反射镜18角度的预设，有助于对阳光反射，达到对集热管3背阳面加热的目的；

S3、集热管角度的调节：伸缩杆9伸缩带动连接块6远离或靠近支架2移动，电机13转动带动驱动轴12和转轴11转动，调节集热管3与阳光照射的角度始终保持在90°，便于集热管3角度的调节，达到集热管3向阳面的充分照射；

S4、水加热与保温：在S3步骤下，阳光充分有效的照射到集热管3的向阳面，并通过S2步骤下对平面反光镜18角度的预设，达到将支架2外侧的阳光反射到集热管3的背光面，使得集热管3的背光面也受到光照，提升水加热的效率与速度，加热后的水通过母管5和波纹软管4进入储水箱1内，并在搪瓷内胆20的保温下进行保温，防止热量散出；

S5、热水利用：热水通过排水口21排出储水箱1，简便的实现热水的供给，方便用户使用。

实施例4

一种高效能太阳能热水器，其包括储水箱1、支架2和集热管3，所述储水箱1的下部安装有支架2，所述储水箱1的侧部连接有波纹软管4，所述波纹软管4的端侧连接有母管5，所述母管5的侧部安装有集热管3，所述集热管3的底部设置有连接块6，所述连接块6的下部安装有万向轮7，所述连接块6的侧部通过推杆8与伸缩杆9相连，所述伸缩杆9通过连接杆10安装有转轴11，所述转轴11通过驱动轴12与电机13转动相连，所述电机13安装于支架2的侧部，所述支架2远离电机的一侧安装有凸台14，所述凸台14的一侧安装有固定座15，所述固定座15的侧部开有导槽16，所述导槽16的内部安装有滑块17，所述固定座15和导槽16的内部均安装有平面反射镜18。

所述集热管3均匀等距分布于母管5的侧部，且所述集热管3通过密封圈19与母管5相连，便于阳光的照射，防止水泄漏。

所述储水箱1的内壁安装有搪瓷内胆20，且所述储水箱1和搪瓷内胆20的侧部均开有排水口21，方便热水的排出。

所述导槽16内部设置有限位块22，且所述限位块22的宽度与滑块17的宽度相匹配，便于滑块17内部的平面反射镜18取出，扩大阳光反射的面积。

为了提高太阳能的利用率，增大热水器的能效，同时延长所述热水器的使用寿命，并均衡所述热水器的性能与成本，所述平面反射镜包括玻璃和反射涂层。所述的反射涂层为银或者水银涂层。

所述的银或者水银涂层的厚度d为4-8μm；所述平面反射镜的玻璃厚度D为1.5-3.2mm。所述涂层的厚度d和玻璃厚度D满足：d·D大于等于6.2小于等于22.3。

所述玻璃的非涂层面的表面粗糙度R为0.03-0.14μm。

为了优化所述平面反射镜对太阳光的反射作用，以进一步提高太阳能的利用率，增大热水器的能效，所述的涂层的厚度d、玻璃厚度D和玻璃的非涂层面的表面粗糙度R满足以下关系：

；

其中，ψ为均衡系数，取值范围为0.23-3.42；优选的，当所述的涂层为银涂层时，ψ取值范围为0.23-2.34；当所述的涂层为水银涂层时，ψ取值范围为2.34-3.42。

一种高效能太阳能热水加热方法，包括如下步骤：

S1、集热管的安装：集热管3安装在连接块6的侧部，并将集热管3通过密封圈19与母管5贯通，母管5安装于支架2的上部，将连接块6下部的万向轮7放置在支架2安装位置的侧部，保持集热管3与水平面的初始角度在50°，实现集热管3的初始安装，便于后续调节；

S2、平面反射镜角度预设：将平面反射镜18安装在固定座15和滑块17的内部，滑块17内置于固定座15的导槽16内部，并通过限位块22对滑块18进行限位，将固定座15安装于凸台14的侧部，调节固定座15与凸台14的角度在60°，调节凸台14与支架2的角度在50°，达到对平面反射镜18角度的预设，有助于对阳光反射，达到对集热管3背阳面加热的目的；

S3、集热管角度的调节：伸缩杆9伸缩带动连接块6远离或靠近支架2移动，电机13转动带动驱动轴12和转轴11转动，调节集热管3与阳光照射的角度始终保持在100°，便于集热管3角度的调节，达到集热管3向阳面的充分照射；

S4、水加热与保温：在S3步骤下，阳光充分有效的照射到集热管3的向阳面，并通过S2步骤下对平面反光镜18角度的预设，达到将支架2外侧的阳光反射到集热管3的背光面，使得集热管3的背光面也受到光照，提升水加热的效率与速度，加热后的水通过母管5和波纹软管4进入储水箱1内，并在搪瓷内胆20的保温下进行保温，防止热量散出；

S5、热水利用：热水通过排水口21排出储水箱1，简便的实现热水的供给，方便用户使用。

最后应说明的是：以上所述仅为优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。