一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，包括水箱、底架、集热器、保温波纹管、集热器支撑架、转动装置、控制装置、安装在水箱内的温度传感器和安装在集热器支撑架上的太阳位移传感器；转动装置安装在底架上，集热器支撑架安装在转动装置上，集热器安装在集热器支撑架上；所述太阳位移传感器、温度传感器、转动装置均连接控制装置。通过温度传感器检测热水箱中的水温自动调节集热器的采光角度，当水温过高时自动遮住真空集热管，当温度低时根据太阳的位置自动调节集热器的采光角度，使集热器最大程度的采集太阳辐射热。
【专利说明】
一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器
技术领域
[0001]本实用新型涉及太阳能热水器技术领域，具体涉及一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器。
【背景技术】
[0002]太阳能作为一种无污染的可再生能源，近年来得到人们的青睐，并在太阳能光伏发电、太阳能热水、太阳能供暖和制冷等方面得到广泛应用。
[0003]太阳能热水器依靠集热器吸收太阳的辐射能给冷水加热，因此，太阳能热水器的节能效果与自然天气密切相关。目前通用的热水器存在以下问题:l)y有太阳的夏天，进入热水器的冷水温度本来就高，集热器吸收的太阳辐射热多，加上夏天热水的用水量较小，很容易造成热水温度过高(甚至高于100°)，每年都有因太阳能热水器的水温过高造成的烫伤事故发生。2)日照时间短的天气，特别是冬天，集热器固定的太阳能热水器主要靠其附带的电热功能提供热水，加上太阳能热水器一般安装在楼顶，长的水管反而造成电能的浪费。
[0004]中国专利201210153275.X公开了一种节水恒温太阳能热水器，利用太阳能和电能两种方式加热总储水箱内的水，热水经恒温阀进入储水箱，用户从储水箱获得恒温的热水，但该热水器并不能减少日照时间短的天气的电能消耗。中国专利201520109696.1公开的一种高效聚热恒温太阳能热水器，通过在水箱内设置隔板延长水箱的水路，减缓冷热水在水箱内混水，通过在真空管内设置聚热焦点线和聚光板加快冷水的加热速度，该装置能一定程度的提高热水的产生率，但它会加剧夏天水温过热的问题。中国专利200202270512.0公开了一种自动恒温太阳能热水器，通过在集热器上设置可以滑动的遮光布避免热水过热。中国专利200101238685.5公开了一种分体式恒温太阳能热水器，在常规的热水器基础上增设安放在室内的集热水箱存储热水，避免了常规热水器在使用前需要放空管道中的冷水，同时设置手动把手调节集热器的采光角度，但该发明没有考虑较长时间不用存贮在常规热水器中的水温会下降的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是，提供一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，该热水器能够自动跟踪太阳，保证日照少的天气和寒冷的冬天也能最大限度的利用太阳能加热水，而日照充足的天气，能根据实时检测的热水温度自动遮住真空集热管，避免了水过热的问题。
[0006]本实用新型的技术方案是:一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，包括水箱、底架、集热器、保温波纹管、集热器支撑架、转动装置、控制装置、安装在水箱内的温度传感器和安装在集热器支撑架上的太阳位移传感器;水箱安装在底架上，保温波纹管连接水箱和集热器;转动装置安装在底架上，集热器支撑架安装在转动装置上，集热器安装在集热器支撑架上;所述太阳位移传感器、温度传感器和转动装置均连接控制装置。
[0007]所述水箱上设有排气口、溢水口、进出水口和集热器连接孔，水箱内设有电加热器;保温波纹管的一端通过集热器连接孔连接水箱。
[0008]所述底架包括桶托、桶托架和底座;水箱固定在桶托上，桶托通过桶托架固定在底座上;太阳位移传感器安装在集热器支撑架上。
[0009]所述集热器包括聚光板和若干平行排列的真空集热管;真空集热管通过保温波纹管连接水箱;聚光板为半圆形结构，聚光板的上端和下两端都与集热器支撑架活动连接。
[0010]所述转动装置安装在底架上，转动装置包括传动机构、垂直转动单元、水平转动单元、驱动电机一和驱动电机二;集热器支撑架安装在垂直转动单元和水平转动单元上;垂直转动单元和水平转动单元分别连接驱动电机一和驱动电机二;驱动电机一和驱动电机二都为步进电机;聚光板通过传动机构连接驱动电机二;驱动电机一和驱动电机二均连接控制
目.0
[0011]所太阳位移传感器通过固定板安装在集热器支撑架上;太阳位移传感器为四象限光伏传感器，四象限光伏传感器包括前端面、腔体和四个光伏探测器，前端面中间设有透光孔。
[0012]所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器还包括设置在水箱下方的控制箱，控制装置位于控制箱中，控制装置采用控制电路，控制电路包括单片机。
[0013]本实用新型提供了一种能够自动跟踪太阳的太阳能热水器，通过温度传感器检测热水箱中的水温自动调节集热器的采光角度，当水温过高时自动遮住真空集热管，当温度低时根据太阳的位置自动调节集热器的采光角度，使集热器最大程度的采集太阳辐射热。
[0014]本实用新型具有以下特点:(I)节省能源。该太阳能热水器能自动跟踪太阳，保证集热器最大限度的吸收太阳光的热量，保证寒冷的冬天和日照时间短的天气也能用上太阳能加热的热水。(2)水温可控，该太阳能热水通过温度传感器实时测量水箱中的水温，水温达到设定值能调节聚光板遮住真空集热管。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型带太阳能跟踪系统的太阳能热水器的工作原理图；
[0016]图2是本实用新型带太阳能跟踪系统的太阳能热水器的结构示意图；
[0017]附图标记说明:
[0018]I 一水箱，11 一排气口，12—溢水口，13—进出水口，14 一集热器连接孔，15—电加热器，
[0019]2—底架，21—桶托，22—桶托架，23—底座，
[0020]3 一转动装置，31—驱动电机一，32-驱动电机二
[0021]41 一真空集热管，42—聚光板，
[0022]5—保温波纹管，
[0023]6—集热器支撑架，
[0024]7—太阳位移传感器，71-固定板，
[0025]8—温度传感器，
[0026]9—控制箱。
【具体实施方式】
[0027]请参考图1和图2，一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，包括水箱1、底架2、转动装置3、集热器、保温波纹管5、集热器支撑架6、太阳位移传感器7、温度传感器8和控制箱9。
[0028]水箱为通用的太阳能热水器水箱，含有排气口11、溢水口 12、进出水口 13和集热器连接孔14，内含电加热器15。
[0029]底架用于支撑整个热水器，包括桶托21、桶托架22和底座23。水箱固定在桶托上，桶托通过桶托架固定在底座上。
[0030]转动装置下端固定在底架上，转动装置包括传动机构、垂直转动单元、水平转动单元和驱动电机一 31和驱动电机二 32。集热器支撑架安装在垂直转动单元和水平转动单元上。垂直转动单元和水平转动单元分别由驱动电机一、驱动电机二带动。驱动电机一、驱动电机二通过垂直转动单元和水平转动单元调节集热器的转动，保证集热器最大限度的采集太阳的辐射热。此外，必要时通过传动机构可也带动聚光板转动。驱动电机一、驱动电机二都为步进电机。
[0031]集热器由若干平行排列的真空集热管41和聚光板42组成。并排的真空集热管通过保温波纹管连接水箱的集热器连接孔。真空集热管安装在集热器支撑架上。聚光板为半圆形结构，聚光板位于真空集热管外围，每根真空集热管外围均设有一块聚光板，聚光板连接转动机构。水加热时太阳光通过聚光板反射后正好被真空集热管吸收。聚光板上、下两端都与集热器支撑架活动连接，当水箱中水达到设定的最高温度，转动装置带动聚光板旋转到真空集热管上方遮住太阳光。
[0032]保温波纹管一端连接真空集热管，一端连接水箱，利用保温波纹管的伸缩性保证集热器能在一定范围内活动。
[0033]集热器支撑架用于固定和支撑集热器，集热器支撑架固定在转动装置的上端。根据控制装置的指令，转动机构(包括垂直转动单元和水平转动单元)在驱动电机一和驱动电机二的驱动下，可以带动整个集热器支撑架(连同集热器一起)转动，还可带动聚光板绕真空集热管旋转。
[0034]太阳位移传感器固定在固定板71上，固定板从集热器支撑架上延伸出来，保持太阳位移传感器与集热器垂直。太阳位移传感器为四象限光伏传感器，四象限光伏传感器由前端面、腔体和四个光伏探测器组成，前端面中间有透光孔，太阳直射光线通过透光孔在四象限光伏探测器上形成的圆形光斑，根据太阳运动引起的光斑在四象限光伏探测器上的位置变化来判断太阳的位置变化。将太阳的位置信号传到控制电路，由控制电路产生控制信号控制驱动电机一和驱动电机二运转，驱动电机一和驱动电机二带动转动机构、进而带动集热器转动，当光斑正好位于四象限光伏探测器的中心时，太阳光也正好垂直照在集热器上，这样集热器最大限度的吸收太阳光的热量。
[0035]温度传感器安装在水箱内，用于测量水箱内的水温。并将实时测量的水温传给控制电路，控制电路将测量的温度与设定的温度相比较，达到要求的温度时，产生控制信号带动聚光板旋转遮住集热器，有效的避免了热水温度过高。
[0036]控制箱放置在水箱下方，控制箱中安放有控制电路。控制电路以单片机为核心(也可以采用其他控制装置)，采集的太阳位置信号和温度信号传送到控制电路进行处理，并控制驱动电机一和驱动电机二的运转。
[0037]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型的保护范围不限于此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，包括水箱、底架、集热器、保温波纹管和集热器支撑架，水箱安装在底架上，保温波纹管连接水箱和集热器;其特征是，还包括转动装置、控制装置、安装在水箱内的温度传感器和安装在集热器支撑架上的太阳位移传感器;转动装置安装在底架上，集热器支撑架安装在转动装置上，集热器安装在集热器支撑架上;所述太阳位移传感器、温度传感器和转动装置均连接控制装置。2.根据权利要求1所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，其特征是，所述水箱上设有排气口、溢水口、进出水口和集热器连接孔，水箱内设有电加热器;保温波纹管的一端通过集热器连接孔连接水箱。3.根据权利要求1所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，其特征是，所述底架包括桶托、桶托架和底座;水箱固定在桶托上，桶托通过桶托架固定在底座上。4.根据权利要求1所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，其特征是，所述集热器包括聚光板和若干平行排列的真空集热管;真空集热管通过保温波纹管连接水箱;聚光板为半圆形结构，聚光板的上端和下两端都与集热器支撑架活动连接。5.根据权利要求4所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，其特征是，所述转动装置安装在底架上，转动装置包括传动机构、垂直转动单元、水平转动单元、驱动电机一和驱动电机二;集热器支撑架安装在垂直转动单元和水平转动单元上;垂直转动单元和水平转动单元分别连接驱动电机一和驱动电机二;驱动电机一和驱动电机二都为步进电机;聚光板通过传动机构连接驱动电机二;驱动电机一和驱动电机二均连接控制装置。6.根据权利要求1所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，其特征是，所述太阳位移传感器通过固定板安装在集热器支撑架上;太阳位移传感器为四象限光伏传感器，四象限光伏传感器包括前端面、腔体和四个光伏探测器，前端面中间设有透光孔。7.根据权利要求1所述的带太阳能跟踪系统的太阳能热水器，其特征是，还包括设置在水箱下方的控制箱，控制装置位于控制箱中，控制装置采用控制电路，控制电路包括单片机。
【文档编号】F24J2/40GK205536621SQ201620401933
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】侯海良, 陈洁, 谭理, 黄诠
【申请人】湖南人文科技学院