[实用新型]点聚焦菲涅尔阵列的承压落水式双水箱太阳能热水器

说明书

本实用新型涉及太阳能热水器，具体说是一种点聚焦菲涅尔阵列的承压落水式双水箱太阳能热水器。

目前市场上主要有全玻璃集热真空管式和平板式两大类太阳能热水器，其中玻璃真空管式占90%。

全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造，采用真空溅射选择性镀膜工艺。可分为铝氮单靶镀膜工艺和铜、铝、不锈钢三靶镀膜工艺等。

平板型太阳能热水器可分为管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圆管式和热管式。以陶瓷中空平板型太阳能热水器最为上乘。

玻璃集热真空管式太阳能热水器的优点是安全、节能、环保、经济。缺点是体积比较庞大、玻璃管易碎、管中容易集结水垢、不能承压运行、安装复杂、维护困难、费水费时、破损率高达8%，一根管的破裂会导致整个系统瘫痪、不能用于大工程等。

平板型太阳能热水器的优点非常突出：热效率高、金属管板式结构、故障少、安全隐患低、能承压运行、安全可靠、吸热体面积大、易于与建筑相结合、耐无水空晒性强、热性能稳定等。

但平板型太阳能热水器的缺点也很明显：保温性能差，环境温度较低时集热性能较差，采用辅助加热时相对耗电，环境温度低或要求出水温度高时热效率较低，一旦冻坏需更换整个集热板，只适合冬天不结冰的南方地区选用；陶瓷中空平板型太阳能热水器需采用进口的真空磁控溅射金属陶瓷（CERMET）镀膜带及相关配套技术，工艺复杂，价格昂贵等。

目前市场上没有菲涅尔透镜阵列式太阳能热水器。文献中有人提出菲涅尔透镜阵列式太阳能热水器，但是需要太阳光跟踪器配合才能达到最佳效果，不仅成本高而且故障率也随之提高。如何在不需要跟踪的情况下发挥太阳能热水器的最大效率，避免上述太阳能热水器的缺陷是业界面临的问题。

太阳能热水器的水箱设置也是与使用者的使用方便、使用感受直接相关的，虽然有人提出双水箱的设计方案，但是如何达到在有限的热水储水范围内实现尽量恒温方便的使用效果，也是太阳能热水器设计的关键。

本实用新型所要解决的技术问题是力图大幅改变目前太阳能热水器现有技术中能效低、故障率高的缺陷，提供一种点聚焦菲涅尔阵列的承压落水式双水箱太阳能热水器。采用点聚焦式多焦点菲涅尔透镜阵列聚焦器配以介质双循环式集热器和水体双循环式保温水箱等技术制造一种新型的太阳能热水器，以解决全玻璃太阳能集热真空管式热水器和平板型太阳能热水器的缺陷，使太阳能热水器技术和结构更趋完美和合理。

本实用新型所要解决的技术问题是力图大幅改变目前太阳能热水器现有技术中能效低、故障率高的缺陷，提供一种点聚焦菲涅尔阵列的承压落水式双水箱太阳能热水器。采用点聚焦式多焦点菲涅尔透镜阵列聚焦器配以介质双循环式集热器和水体双循环式保温水箱等技术制造一种新型的太阳能热水器，以解决全玻璃太阳能集热真空管式热水器和平板型太阳能热水器的缺陷，使太阳能热水器技术和结构更趋完美和合理。

所述点聚焦菲涅尔阵列的承压落水式双水箱太阳能热水器，包括集热系统、管路循环系统以及水箱总成，其特征是：所述集热系统由集热器和所述集热器之上的点聚焦式多焦点菲涅尔透镜阵列聚焦器构成，用于经多点聚焦后对不同角度入射的阳光无跟踪接收并通过集热器转化为热能；所述集热器是一个内含集热元件的平板式圆形或矩形箱体，集热元件包括：多组集热器加热体、集热器内介质循环管网、保温层，所述集热器加热体密布镶嵌于平板式的所述箱体内，部分与所述箱体上表面平齐，用于接收从不同角度入射的多点聚焦光线并将热能传递给紧邻的所述集热器介质内循环管：所述水箱总成包括高温水箱总成和中温水箱总成，所述管路循环系统包括在所述集热器内循环的集热器内介质循环管网、在集热器与所述高温水箱总成之间循环的集热器外介质循环系统、在高温水箱总成与中温水箱总成之间循环的水箱水体循环系统。

所述点聚焦式多焦点菲涅尔透镜阵列聚焦器为多圈环形排列多焦点透镜阵列、矩形排列多焦点透镜阵列或多边形多焦点密集排列透镜阵列，用于对不同角度入射的阳光多点聚焦后形成高能光源投射于所述集热器面板上。

作为优化方案，所述菲涅尔透镜阵列聚焦器的入光口径与焦距之比的范围是大于等于0.5，小于等于1.5，单位聚光比大于等于100，小于150。

作为优化方案，所述集热器加热体为多个长条形，嵌入在集热器内介质循环管网内，集热器加热体的横截面为类矩形，该类矩形的短边侧面与所述箱体的上表面平齐，矩形的两长边侧面紧邻集热器介质内循环管；所述集热器的上表面表面积为1~10平方米，在集热器的箱体的底板和侧板内面装有所述保温层。