一种基于光伏发电的太阳能热水器的制作方法

本实用新型属太阳能技术领域，尤其是一种基于光伏发电的太阳能热水器。

背景技术：

目前，通常的家用太阳能热水器是基于光热转换原理的热水供应器件，在长时间遭受阴雨雪天气，存在太阳能热水器制取或提供热水的效果差甚至不能制取热水的缺点，也存在气温低于零下5℃时，非聚光式集热管式太阳能热水器无法工作不能提供热水，且太阳能热水器的集热管容易冻裂报废的缺点，光伏发电太阳能板成本及售价大幅度降低，在零下-20℃的阴雨雪天气仍能发电，因此，若提供一种持续阴雨天气或气温在-5℃甚至到-20℃的气温条件下仍能正常供应热水的、基于光伏发电的太阳能热水器，不仅能避免太阳能热水器集热管在冬季易冻裂的缺陷，也可避免家用交流220v电热水器的漏电风险，对降低家用热水的电、燃气、或煤甚至薪柴的能源消耗，减少污染有积极意义。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的：

主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，本实用新型之目的就是提供一种在晴天及不良天气条件下（如连续阴雨天气或气温在-5℃甚至-20℃）均能正常供应热水的基于光伏发电的太阳能热水器。

本实用新型的技术方案为：

提供了一种基于光伏发电的太阳能热水器，包括地脚架、储水保温桶、光伏发电板、直流电加热组件和电控柜，地脚架为四边形框架，储水保温桶固定地脚架上，一个或多个光伏发电板倾斜的依靠在储水保温桶上且与地脚架固定在一起，储水保温桶由空心桶状的内胆、外壳和保温层构成，保温层置于内胆与外壳之间，储水保温桶的外侧面下部设有与内胆通透的进出水管，进出水管上装有水阀，储水保温桶的外侧面下部还设有热电偶保护套管，热电偶保护套管的一端封闭，热电偶保护套管封闭的一端置于内胆内，热电偶保护套管的另一端伸出在储水保温桶的外面，伸出储水保温桶外2的热电偶保护套管内插装有铠装热电偶，储水保温桶的上面设有多个阶梯状圆形通孔，每个阶梯状圆形通孔均内装有一个孔塞，孔塞为中心设有圆形通孔的阶梯状圆柱体，孔塞的外圆与阶梯状圆形通孔的内径匹配，每个孔塞的中心圆形通孔内均插装有一个直流电加热组件，直流电加热组件由加热棒和加热套管构成,加热套管的顶端外部设有防雨板，加热棒为下部是加热杆、上部顶端为电导线密封螺帽的构件，加热棒旋装在加热套管内，直流电加热组件经孔塞的圆形通孔插装在储水保温桶的内胆内，直流电加热组件的下端位于内胆的底部，电控柜置于光伏发电板、储水保温桶及地脚架围成的空间之内，电控柜为可以开闭的柜体，该电控柜内设有电控组件，该电控柜的侧面上设有输入端子排和输出端子排，直流电加热组件的电线与电控柜上的输出端子排相连，光伏发电板的电线与电控柜上的输入端子排相连。

所述的电控组件由一个以上的光伏板控制器、一个以上的时控开关、一个以上的识别电池和负载电池组构成，光伏板控制器与光伏发电板、识别电池的数量一一对应，光伏板控制器与输入端子排、识别电池相连，多个光伏板控制器均与负载电池组相连，负载电池组与多个时控开关的输入端相连，多个时控开关的输出端与输出端子排相连。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用光伏发电板经直流电加热组件加热储水保温桶内水的方式提供热水，实现了不仅能在正常天气下制取热水，而且实现了在不良天气（如阴雨天气，气温在-5℃甚至-20℃）条件下仍能正常制取热水的目的，避免了太阳能热水器集热管在冬季易冻裂的缺陷，也避免了家用交流220v电热水器的漏电风险，具有在正常晴天供应热水及不良天气（如连续阴雨天气，气温在-5℃甚至-20℃）条件下均能正常供应热水的优点，对降低家用热水的电、燃气、或煤甚至薪柴的能源消耗，减少污染有积极意义。

附图说明

图1为本实用新型的各部件的连接结构示意图。

图2为本实用新型储水保温桶与直流电加热组件的组装剖视图。

图3为本实用新型直流电加热组件的放大剖视图。

图4为本实用新型电控柜结构示意图。

其中：1为地脚架；2为储水保温桶；3为光伏发电板；4为直流电加热组件；5为电控柜；6为内胆；7为外壳；8为保温层；9为进出水管；10为热电偶保护套管；11为孔塞；12为加热棒；13为加热套管；14为防雨板；15为电导线密封螺帽；16为输入端子排；17为输出端子排；18为光伏板控制器；19为时控开关；20为识别电池；21为负载电池组。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图4给出，本实用新型包括地脚架1、储水保温桶2、光伏发电板3、直流电加热组件4和电控柜5，地脚架1为四边形框架，储水保温桶2固定地脚架1上，一个或多个光伏发电板3倾斜的依靠在储水保温桶2上且与地脚架1固定在一起，储水保温桶2由空心桶状的内胆6、外壳7和保温层8构成，保温层8置于内胆6与外壳7之间，储水保温桶2的外侧面下部设有与内胆6通透的进出水管9，进出水管9上装有水阀，储水保温桶2的外侧面下部还设有热电偶保护套管10，热电偶保护套管10的一端封闭，热电偶保护套管10封闭的一端置于内胆6内，热电偶保护套管10的另一端伸出在储水保温桶2的外面，伸出储水保温桶外2的热电偶保护套管10内插装有铠装热电偶，储水保温桶2的上面设有多个阶梯状圆形通孔，每个阶梯状圆形通孔均内装有一个孔塞11，孔塞11为中心设有圆形通孔的阶梯状圆柱体，孔塞11的外圆与阶梯状圆形通孔的内径匹配，每个孔塞11的中心圆形通孔内均插装有一个直流电加热组件4，直流电加热组件4由加热棒12和加热套管13构成,加热套管13的顶端外部设有防雨板14，加热棒12为下部是加热杆、上部顶端为电导线密封螺帽15的构件，加热棒12旋装在加热套管13内，直流电加热组件4经孔塞11的圆形通孔插装在储水保温桶2的内胆6内，直流电加热组件4的下端位于内胆6的底部，电控柜5置于光伏发电板3、储水保温桶2及地脚架1围成的空间之内，电控柜5为可以开闭的柜体，该电控柜5内设有电控组件，该电控柜5的侧面上设有输入端子排16和输出端子排17，直流电加热组件4的电线与电控柜5上的输出端子排17相连，光伏发电板3的电线与电控柜5上的输入端子排16相连。

所述的电控组件由一个以上的光伏板控制器18、一个以上的时控开关19、一个以上的识别电池20和负载电池组21构成，光伏板控制器18与光伏发电板3、识别电池20的数量一一对应，光伏板控制器18与输入端子排16、识别电池20相连，多个光伏板控制器18均与负载电池组21相连，负载电池组21与多个时控开关19的输入端相连，多个时控开关19的输出端与输出端子排17相连。

实施例一：本实用新型的各零部件按前述说明备好，将本实用新型置于太阳照射条件较好的屋顶组装固定好，保证地角架1水平、光伏发电板3南北朝向且与水平面呈45^o夹角，采用4块受光面积为600mm×1200mm的、额定输出电压为12v的光伏发电板3，储水保温桶2的内经为350mm，额定容积为200升，插装四根功率分别为80瓦、80瓦、80瓦、30瓦的直流电加热组件4，每根直流加热组4由一个时控开关19控制，时控开关19设定为：在白天8点至下午5点的时段内四个时控开关19及四根直流电加热组件4全处于通电工作状态，下午5点至晚上7点仅一个80瓦直流电加热组件4及与之对应的时控开关19处于通电工作状态而其它三组处于断电状态，晚上7点至次日上午8点仅一个30瓦直流加热组4及之对应的时控开关19处于通电加热状态其余三组处于断电状态（仅用电控柜5的负载电池组21供电维持储水保温桶2内的水温），直流电加热组件4运行前，清晨打开水阀注入80升水后关闭水阀，储水保温桶2内的水温为24℃，当本实用新型使用气候条件为：中国河南省的早春季节，气温为14℃的晴朗天气，在中午12点左右，水温可以达到40℃，到下午5点左右水温可以达到78℃，在储水保温桶2内80升水量不变的情况下，次日早晨7点水温仍保持在51℃（无通电保温时，水温降到30℃以下）。

实施例二：将本实用新型置于中国东北山区的水平屋顶上，使用条件为：隆冬季节，天气晴朗，平均气温为-16℃，将地脚架1及光伏发电板3均南北朝向，光伏发电板3与水平面的夹角40^o，采用4块受光面积为600mm×1200mm的输出电压为12.6v的光伏发电板3，储水保温桶2内径为280mm，储水保温桶2的额定容积120升，插装四根功率分别为30瓦、80瓦、80瓦、80瓦的直流电加热组件4，每根直流加热组件4由一个时控开关19控制，时控开关19通电时直流电加热组件4发热工作，时控开关19设定为：在白天7点至下午4点的时段内，四个时控开关19全处于通电状态，下午4点至晚上7点一个控制80瓦直流电加热组件4的时控开关19处于通电状态而其它两个处于断电状态，晚上7点至次日上午7点仅一个控制30瓦直流加热组件4的时控开关19处于通电状态，其余三个处于断电状态（负载电池组21的电用于维持水温并避免部件被冻坏），早上7点注入30升新水后保温桶内水温为8℃时，晴朗天气条件下，到中午12点左右储水保温桶2内水温达到42℃，到下午4点左右水温达到72℃，储水保温桶2内水量不变的情况下，次日早晨7点水温仍保持在38℃（注：储水保温桶2内余水量越少，水的余温越高，无通电保温时水温降到10℃以下），本实施例正常使用时，若有一定量的温水剩余在储水保温桶2内，清晨补充新水至70升后，储水保温桶2内的水温在30℃左右，在隆冬季节且晴朗天气的中午12点左右，储水保温桶2内水温仍可以达到56℃，到下午5点左右水温达到74℃，晚上电控柜5的负载电池组21供电保温，次日清晨的水温维持在46℃左右，表明在气温很低的隆冬季节，仍能正常提供热水。

实施例三：将本实用新型置于中国河南省某地太阳照射条件较好房顶，使光伏发电板3南北朝向与水平面夹角42^o，采用3块受光面积为560mm×960mm、额定输出电压为12.8v的光伏发电板3，储水保温桶2内径为250mm，储水保温桶2的额定容积100升，插装3根功率分别为80瓦、80瓦、30瓦的直流电加热组件4，每根直流电加热组件4由一个时控开关19控制，时控开关19通电时直流电加热组件4发热工作，时控开关19设定为：每天早上7点至下午5点的时段内，三个时控开关19全处于通电状态，每天下午5点至每天早上7点仅一个控制30瓦直流加热组4的时控开关19处于通电状态另两个处于断电状态（维持储水保温桶2内的水温），正常使用时，暮秋阴雨天气，平均气温为18℃的晴朗天气，清晨注水后，储水保温桶2内的水量为50升、水温为28℃，在中午12点左右，水温达到48℃，到下午5点左右水温达到78℃，在阴雨天气仍能正常提供热水，因直流电加热组件4直接采用光伏发电板3的12v低压直流电，故可避免使用交流220v的家用电热水器漏电的风险。

本实用新型采用光伏发电板经直流电加热组件加热储水保温桶内水的方式提供热水，实现了不仅能在正常天气下制取热水，而且实现了在不良天气（如阴雨天气，气温在-5℃甚至-20℃）条件下仍能正常制取热水的目的，避免了太阳能热水器集热管在冬季易冻裂的缺陷，也避免了家用交流220v电热水器的漏电风险，具有在正常晴天供应热水及不良天气（如连续阴雨天气，气温在-5℃甚至-20℃）条件下均能正常供应热水的优点，对降低家用热水的电、燃气、或煤甚至薪柴的能源消耗，减少污染有积极意义。