专利名称：全方位聚光子太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型属太阳能应用技术领域，特别涉及一种采用玻璃体聚光子技术的集热器和球体集热兼作贮水箱的全方位聚光子太阳能热水器。
在太阳能应用技术领域中，采用太阳能加热水体供人们使用越来越得到广泛的应用。目前，在太阳能热水器的集热器中，常见的技术结构主要有平板型、直管型、瓦楞型、扁管型、管翼型、真空玻璃管型、聚焦型、应用较为广泛的是管翼型，真空玻璃管型也陆续进入市场。平板型集热器是一箱体容水器，一面装有玻璃直接受光采热，其余面涂有黑色吸收光能并加设保温层，其缺点是采光面积小，受热面小。为克服其缺点继而改进为直管型、瓦楞型、扁管型、加大了受热面，但其采光面仍然受到限制。管翼型克服了上述缺点，加大了采光面，提高了单位受热面的传热强度，但在阳光不足的云天或阴天，热水温度仍然不能满足人们的需要。上述几种集热器为解决保温性能继而又发晨为真空玻璃管型，但采光面又受到限制。为增加传热单位面积的传热强度发展有抛物线反光聚焦型、其缺点是采光面受抛物线反光板尺寸的限制，且必须跟踪太阳，频增设机械设备传动及动力。
本实用新型的技术方案为补充水箱1装设有浮球阀2再联接自来水管3，下端联接进水管12。聚光子集热器4由保温层9、外壳18、聚光子8、光子支架16、玻罩17组成。集热器的上端出水口联接贮水箱19，下端进水口联接循环管11。贮水箱19由外盖6、内盖7、聚光子8、保温层9、内箱座14、外箱座15组成。外盖6、内盖7、内箱座14、外箱座15用螺检联接。贮水箱19内装设沉浮排水管5，下端联接热水排水管10。
本实用新型的技术方案采各型集热器之长克服其缺点，提供和公开了一种采光面积大、单位传热点温度高、不受太阳方向影响的、集贮水箱集热器于一体的、造型美观的全方位聚光子太阳能热水器。其优点是采光面积大可采集来自各个方向的光能，传热效率高，造型美现，金属构件少，无机械传动。
附
图1至附图3是本实用新型实施例的结构安装组合图，
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步的描述。
本实用新型实施例的补充水箱1为一金属或塑料制作的容水箱体，箱体的容积及几何尺寸应能满足浮球阀2的动作空间。浮球阀安装于箱体的上端，进水口联接自来水管3，浮球阀2为现有系列标件。箱体下端联接进水管12，进水管12联通贮水箱19底部，箱体底部的安装高度应高于或水平于贮水箱11的最高水位，补充水箱主要作贮水箱补充水之用。
光子集热器4和外壳18用金属或塑料制作，可作成弧面扇形，也可作成平面等腰梯形，单台热水器配4～6组光子集热器。受光面装设两块透光的玻璃或有机玻璃作成的玻罩17，玻罩下布置聚光子8，聚光子为无色玻璃制成的球粒，最佳粒径为Φ16毫米。聚光子8由光子支架16支托，光子支架用金属或耐温塑料按聚光子的布置作成小于聚光子直径的圆孔网板且涂以黑色。外壳18和玻罩17的内板之间形成容水空腔，空腔两端接管分别与贮水箱19和循环管11联接，空腔不得漏水，保温层9用发泡塑料充填。
工作原理聚光子在它的投影面积内受光，光线由水体进入玻璃体将产生一次折射聚光，光线再从玻体进入水体又产生一次折射，在它的焦点面上形成较高的加热点，从而在小面积内局部水体得到迅速加热，加热后的水体还来不及和冷水热交换时迅速上浮，形成自动循环，终而复始，贮水箱内的水体得到逐步加热，温度不断升高。在聚光球的投影面积内有66％的光得到折射聚光形成球外高温焦点加热水体，有33％的光在球内形成一个焦环，球体受焦环的加热，在球体表面的水体也得到加热。球面上仅有0.1％的光线形成散射进入水体而被其吸收。球外集距可用下式计算1f=(n-n1)(1r1+1r2)]]>式中f——焦距(从球心至焦点的距离)n——光密媒质折射率(玻璃相对空气折射率取1.52)n1——光疏媒质折射率(水相对空气折射率取1.33)r1——玻球 凸面1曲率半径r2——玻球凸面2曲率半径(在圆球透镜的特例中r1＝r2本例r1＝r2＝8毫来)在计算聚光球体至壳底的垂直距离时，应使聚光子焦点控制在水体内，且距壳底为2～3毫米为佳。聚光集热器的安装倾角β可按下式计算β＝Φ+δ式中β——聚光子集热器安装倾角Φ——安装集热器当地的纬度δ——全年各月的赤纬角各月赤纬角按下表取
本实用新型为全方位采光、安装倾角不受较大影响，可根据上表取值代入上式逐月计算后取全年平均值作为安装倾角。安装时调整集热器下端高度以满足β角，聚光子集热器4由支架支承。
贮水箱19是集贮水集热于一体的部件，外盖6、内盖7、内箱座14、外箱座15用螺栓联接，备层间用胶垫密封。外盖6和内盖7用透光有机玻璃制作，内外盖之间形成空腔，空腔内装设聚光子8，空腔厚度略大于聚光子直径，空腔装球后抽成真空以利保温。内箱座14和外箱座15用金属材抖制作。两箱体中间用发泡塑料充填形成保温层9，箱体用支架13支承。箱体内装设沉浮排水管5，以利在自来水偶然断水时能保征排放上层热水，沉浮排水管5上口能随水面升降而升降，下端联接排水管10，排水管联接用水设备或用水点。
本实用新型全方位聚光子热水器具有采光面积大，可采集来自地平线以上任何方向的光能，无动力无转动件。采光方式采用独特的聚光子组成集光群，增大了受光点的加热强度。贮水箱既贮水又采光具双重功能，整体造型美观，可增加建筑物的美感。本实用新型可单台独立使用，也可多台联合布置，共同使用一套较大的补充水箱。
权利要求1.全方位聚光子太阳能热水器，其特征是使用透光球体聚光子8作为聚光元件形成高温采光群，由透光球体聚光子8和光子支架16、保温层9、玻罩17、外壳18组成了聚光子集热器4，贮水箱19为一双层构造的球体，在上半球的外盖6和内盖7之间留有空腔布置有透光球体聚光子8，空腔抽成真空形成保温层，外盖6和内盖7均为透光物体，贮水箱19集贮水采光集热于一体。
2.根据权利要求1所说的全方位聚光子太阳能热水器，其特征在于贮水箱19内设沉浮排水管5。
专利摘要本实用新型属太阳能应用技术领域，该技术采用独特的透光球体聚光子作聚光元件形成高温采光群，聚光子聚光使其增大传热点的加热强度。球形水箱上半球装设聚光子集贮水采光和加热于一体和4～6组聚光子集热器组合形成全方位采光。该技术采光面积大，热效力高，整体造型美观，可增加建筑物的美感。本实用新型适用地区广、适应季节气候条件强。可单台使用，也可多台联合布置使用。
文档编号F24J2/24GK2245200SQ9522988
公开日1997年1月15日 申请日期1995年12月29日 优先权日1995年12月29日
发明者陈鹤聪 申请人:陈鹤聪