[发明专利]太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器及其制备方法。本发明方法所提供的热水器要比其它方法的便宜得多，特别适合在发展中国家的大量生产。本发明热水器的特点是水箱和集热器整合为一个单元，并由硬塑料制得。该单元可通过焊接两个注塑的、优选相同的子单元而获得。

背景技术

就可再生的能源而言，太阳能是提供清洁能源的最佳选项，特别是在南半球的国家。近年来，将太阳的辐射转化为电能，是高科技研究的成功领域，其已将这类技术的效率提高到非常实用的水平。光伏电池或集中式太阳能单元，其集热器或镜片的场地赋予了科幻外观的景观，并能为电网提供数十兆瓦的能量。然而，相对于上述高科技的“低科技”的、简单的太阳能热水器，其为小用户提供了十倍以上的能量，其重要性一直在增加。太阳能热水器为数百万远离通讯和工业区的自主用户提供了热水，而只需要很少的维护。这对于发展中国家特别重要，这些国家正在为改善其居民的卫生条件而奋斗，而这些居民恰好又居住在长年日照较好的地区。大约1平方米的集热器，一年可提供至少1000kWh，这对于年收入少于$1000或更低的家庭来说，可能是一不小的贡献。

典型的太阳能热水器(SWH)包括一平面的集热器和一用于存储热水的水箱。集热器包括一薄的蛇形管，其覆盖有朝向太阳的平板，在蛇形管中要被加热的水可以运动，并在集热器和水箱之间循环。水可以通过泵而强制循环，或者通过热水上升、冷水下降所引起的对流而被动循环，这种现象也叫做热虹吸流动。在集热器上覆盖玻璃面板或其它绝缘层表面，可以使热损失最小化。SWH可以结合到复杂的系统中，而且例如可包括电辅助加热、防冻保护、压力调节、特别绝缘、泵、恒温器、控制器、微处理器和其它的附件，以便使阳光的利用最优化，而且能在北半球富裕国家的不太有利的条件下利用太阳能。然而，即使相对简单的系统也包括许多部件，其制造和安装比较复杂和昂贵，在装配SWH系统时，需要较大的投资。因此，本发明的目的是提供一种常规使用的、不昂贵的太阳能热水器。

除了成本因素之外，当今世界环境因素也经常是在所有层面上影响作出决定的因素。需要考虑的有能源需求、安装部件的复杂程度、非可循环材料的使用、金属需求的限制、运输的便利、以及投资的回报周期等。因此，本发明的目的之一是提供一种结构简单、对于昂贵部件和材料需求小、而且金属的使用最小化的太阳能热水器。目前现有的系统通常包括分离的部件，这些部件必须运输到加热器使用的位置，由专家来进行组装并连接到水管和电网上，而且这些部件相当沉重，同时容易受损。所以，极需要轻便、机械坚固的太阳能热水器，以便能够忍受外部运输的负荷，而且能够用于即使没有连接到水网和电网的位置。本发明的另一目的是提供一种坚固的太阳能热水器，其相对轻便，运输时不需要特别的注意，而且不经特别训练就可以安装，即使在没有连接到电网或水管上仍可以工作。

为了简化SWH的安装，有人建议将水箱和集热器合并到更紧凑的单元中，同时采用塑胶材料。US 4,452,231涉及一种太阳能加热装置，其中，集热器和水箱整合到一个容器单元中。该装置由竖直管式水箱的堆叠阵列构成，每一水箱配有导热板、管、以及带压力阀的开口；另外，该装置联合使用了绝缘的塑胶和导热良好的金属。US 4,499,894涉及一种太阳能热水器，其将集热器和水箱整合在一塑胶容器内；其复杂的结构包括几层不同厚度的聚合物层以及金属箔换热器。US 5,462,047涉及一种太阳能热水器，其带有整合有存储水箱的集热器，并配有若干流动阀和恒温传感器。WO 01/67008则公开了一种由塑胶材料制备的太阳能热水器，其包括整合在一外罩中的平板状的集热器和桶状的水箱，其中，水箱通过管子连接到集热器。WO 86/03280涉及一种太阳能热水器，其包括整合在单一的塑胶制单元中的平板集热器和桶状水箱。WO 2009/125384涉及一种整合有太阳能集热器的水箱，其中，水箱的上表面具有若干隆起，起到集热器的作用，整个设备的材料可以选自金属、玻璃或者塑胶。现有的太阳能热水器的特点是不能大量生产，也不能作为便宜的坚固设备进行使用。这些设备使用复杂的部件和昂贵的材料，不易运输和安装，其中某些设备包括内部空间的复杂划分，而另一些设备则在实际使用场合不能足够稳定。所以，本发明的再一目的是提供一种制备太阳能热水器的工艺方法，其能够大规模地生产简单、稳定的设备，而且对于发展中国家来说价格便宜。

本发明的又一目的是提供一种便宜的太阳能热水器，其在野外运输时机械坚固，而且可由未培训的用户进行安装。

随着本发明的描述，可清楚地了解本发明的其它目的和优点。