屋脊式免跟踪聚焦真空管太阳能热水器 【技术领域】
本发明涉及太阳能热水器，特别是一种屋脊式免跟踪聚焦真空管太阳能热水器。适用于南北各地任何可以安装太阳能热水器的地方。
背景技术
目前，太阳能热水器是被广泛使用的清洁能源装置，它不会污染环境，不需要燃料费用，能节约能源及资金，因此受到人们的广泛欢迎。但是迄今为止市场上销售的一般都为普通型直洒式太阳能热水器，其真空集热管是单排南北排列的，吸热效果差，尤其在寒冷的冬季或高山寒冷地区，因太阳能热水器吸热效果太差而在冬季不能使用。而在气温高、日照时间长的夏季，又因水温太高而沸腾，使真空集热管内壁产生水垢，影响吸热效率。
为解决上述问题，国内外近年来先后发明了跟踪式聚焦太阳能热水器，如专利号为：ZL01263358.5、ZL00245343.6、ZL00245653.2和ZL99221978.7SIZ四种发明，不管是机电跟踪聚焦式太阳能热水器，还是机械式跟踪聚光太阳能热水器都存在着结构复杂，生产成本高，容易产生故障等缺点，所以难以推广使用。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是：提供一种屋脊式免跟踪聚焦真空管太阳能热水器，它不仅能在寒冷的冬季提供很高水温的热水，在春夏秋季能提供与冬季相当的高水温热水，而且在夏季能有效防止因水温太高而沸腾，避免真空集热管内壁产生水垢。另外，该热水器结构简单、成本低廉、易被普通消费者所接受。
本发明所采用的技术方案是：屋脊式免跟踪聚焦真空管太阳能热水器，具有水箱、真空集热管、安装支架，其特征是安装支架是一个立体的三角形的框架结构，其两侧面呈直角三角形，支架的高端置有水箱，水箱至支架下端设有与水箱连通的长圆筒形的传热水箱，传热水箱地两侧管壁与两支架的斜边之间各装有一组真空集热管，每根真空集热管的下方装有镜面材料的带有凹面的聚光条，两支架之斜边和中间的传热水箱以及两个装有真空集热管的吸热面构成中间高两边略低的屋脊状，即真空集热管所在的吸热面与两斜边所在的平面形成夹角α，并且左右两组真空集热管相对于传热水箱之安装孔所在的截面向下倾斜一个角度β，两支架之斜边也就是传热水箱与地面的倾斜角度γ以冬季正午太阳光与传热水箱相垂直为准。
所述夹角α的度数范围为1～45°。
所述角度β的度数范围为3～45°。
所述水箱长度与直径之比为1∶1，横向放置。
所述聚光条的凹面是抛物面，为镜面材料。
相邻两真空集热管的间距比普通太阳能热水器的真空集热管之间距大2-3倍。
本发明的有益效果是：将竖直南北排列的真空集热管改为以北高南低的传热水箱为对称轴、东西两组真空集热管向两边伸展组成屋脊状(中间高、两端低)的吸热面。为了能进一步增大形成上下水位差，真空集热管的末端又向下(南)偏转了一个角度，好似一根鱼的脊椎，以便于进行冷热水交换。另外，在真空集热管的下面都加装了由镜面材料制成的聚光条。上述这些改进不仅增加了太阳能的吸热面积，还增加了从早到晚特别是冬季吸收太热能的时间，即使是寒冷的冬季也能提供很高水温的热水，并且避免了夏季过热沸腾的缺陷。该热水器还具有结构简单、成本低廉、易被普通消费者所接收的优点。
【附图说明】
图1是本发明的立体图。
图2是图1中水箱的立体图。
图3是图1中传热水箱的立体图。
图4是本发明真空集热管装在传热水箱上的主视图。
图5是本发明真空集热管装在传热水箱上的立体图。
图6是本发明真空集热管装在传热水箱上的俯剖视图。
图7是本发明中聚光条的立体图。
【具体实施方式】
如图所示，本实施例屋脊式免跟踪聚焦真空管太阳能热水器由有水箱1、传热水箱2、真空集热管3、聚光条4、安装支架5组成。
安装支架5可以用角铁焊接而成，基本上是一个三角形的框架结构，支架的底部为2个平行四边形，呈“八”字形布置，支架的2个侧面为直角三角形，2条斜边5-1是用来固定真空集热管3的，在支架的最高端横向固定一个圆筒形的水箱1，水箱的直径较大，其长径比等于1，水箱正中开有孔1-1，其内插装一根长圆筒形的传热水箱2，其头部的内胆2-1插入水箱1上的孔1-1中与水箱连通，并用密封圈密封，传热水箱2的下端固定在支架的下端，这样传热水箱也成为一根斜管，北高南低，位于支架两斜边5-1的中间，其倾斜角度与斜边的斜度相同。传热水箱2的两侧管壁上均开有2排等间距的小孔2-2，每个小孔中插入真空集热管3，同样用密封圈密封，真空集热管的另一头固定在支架的斜边上。每根真空集热管的下方装有抛物面的、用镜面材料制成的聚光条4，其作用是把太阳光聚焦于位于抛物面焦点上的真空集热管上。为了使每根真空集热管相对于传热水箱来说都有一个落差，以便使真空集热管中的热水往上升，而传热水箱中的冷水回流以填补热水上升所留下的空缺，保证热能自动送入传热水箱中，本例将中间的传热水箱2位置抬高，使装在上面的东西两边真空集热管所组成的吸热面与中间的传热水箱形成屋脊状，即吸热面与两支架之斜边5-1所在的平面有一个α为1～45°的倾角，同理，为了使落差更大，每根真空集热管相对于传热水箱2之安装孔2-2所在的截面向后倾斜一个角度β3～45°。
本发明的安装要求是：由于本发明要解决冬季因太阳能不足水温太低而不能使用的不足，所以必须使抛物面聚光条4的凹口所在的平面与冬季的太阳光相垂直，安装时以传热水箱2在冬季时与太阳光相垂直来确定传热水箱2与地面的夹角，但不同纬度区域所使用的太阳能热水器其传热水箱与地面的夹角是不同的，应根据不同纬度来调整，越往北的区域其夹角越大，即屋脊状太阳能对称吸热面安装得越陡。整台热水器的安装位置是水箱在北，传热水箱从北至南向下倾斜，由真空集热管组成的吸热面布置在东西2个面上。
由于本发明热水器之聚光条抛物面凹口的南北连线在冬季与太阳光始终处在垂直状态，太阳光自日出至日落始终聚焦于真空集热管上，这样的构造可确保太阳能始终聚焦于真空集热管上，由于真空集热管的管距比普通太阳能的管距大两倍以上(一般是15～35厘米)，光照面积明显增大，可使太阳能高效吸热，使冬季的太阳能能够达到很高的水温。随着天气的转暖，由寒冷的冬季慢慢变成春季，太阳逐渐北移，太阳光与聚光条抛物面凹口的南北连线不再垂直，聚光条聚光于真空集热管上的有效面积逐渐减小，聚光效率下降，由于气温升高了，日晒的时间也增长了，所以仍然可以得到很高的水温。当夏季时，太阳继续北移，太阳光几乎与地面垂直，而抛物面聚光凹口所在的面是固定不变的，与地面间有一个夹角，太阳光与抛物面聚光凹口所在的面不再垂直，偏离了一个很大的角度，聚光条聚集的光线几乎偏离了真空集热管，太阳能主要靠真空集热管吸热，相当于普通直晒式太阳能热水器。这样的构造可有效地防止夏季因水温太高而沸腾，而使真空集热管内壁产生水垢，对冬季的吸热效率产生负面影响。