一種熱效率最高的真空平板太陽熱水器設計和實現 能源管理專業

一種熱效率最高的真空平板太陽熱水器簡介：介紹一種最新的熱效率最高的緊貼在樓房窗戶下面的外墻上，或陽臺圍欄上的真空平板太陽熱水器，即《真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器》。具有良好的防、抗凍性，鋸齒面的透光板形狀如洗衣板，最適合與建筑一體化。最新是因為：中華人民共和國國家知識產權局于2010年4月28日授予該熱水器發明專利，專利號：ZL200510046530.0。熱效率最高：一種坡度安裝的實用新型專利《真空板式太陽能集熱器》樣機實驗證明，“在環溫零攝式度以下時，其熱效率值比普通平板集熱器提高30%左右，比全玻璃真空管集熱器提高了約40%”。摘自《陽光能源》刊物03年4月期刊尾頁。其專利號為ZL01272506.4。由于吸熱器熱輻射及集熱器內部支撐使《真空板式太陽能集熱器》存在明顯的真空外殼冷熱交換的問題，而《真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器》外保溫層解決了這個問題，由于提高了保溫性，所以單位面積的熱效率最高。防、抗凍性良好：集熱器有兩層保溫，里側有真空保溫，外側有簡易的苯板保溫。集熱器基本不存在室外輸水管，不存在管道凍堵的問題。特殊低溫和長期停用時，可以簡單方便地排空集熱器中的水，水量不超過一洗臉盆。所以具有良好的防凍性和抗凍性。最適合與建筑一體化：實現太陽熱水器與建筑一體化，其實質就是要將樓房最大面積的墻立面充分利用起來，使集熱器成為一個標準化的建筑構件。符合要求的集熱器必須是單位面積熱效率最高、透光板不會意外破碎飄落傷人、能免坡度安裝于墻立面、能適應各種氣候、安裝人員身體重心不出窗口就可以安裝。現有的各種平板集熱器和玻璃真空管集熱器都無法作到。因為，玻璃真空管構成平板集熱器立于陽臺圍欄上，其收集的熱量比坡度安裝時減少過半，單位面積熱效率原本就低，再降低過半，就失去了存在的意義。普通或真空平板集熱器坡度安裝在窗戶上方，安裝和使用都存在安全隱患及循環液體無法自循環等問題。只有《真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器》可以滿足以上要求。簡單易行：簡化掉自動跟蹤部分，由于制作、安裝、維護簡單，適合大眾化。具體專利文件如下：（ZL200510046530.0）說明書摘要一種真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，涉及一種太陽能熱水器。其吸熱器安裝在密閉透光容器內，鋸齒面透光板、真空殼對接成密閉透光容器，容器內的真空支撐在吸熱器的迎光側和背光側，真空殼里側是熱輻射隔離膜，外側是保溫層，防凍傳感器在循環輸水管上，真空補壓嘴和真空度傳感器固定在集熱器上，自動跟蹤陽光的機構使集熱器以上邊沿為軸，一個邊沿在螺紋絲杠上直線往返運動，等價于玩具電機功率的微電機、傳動軸、減速箱按順序設置。它是一種免坡度地安裝在陽臺圍欄或窗下墻壁上，是一種不破碎、高真空、耐高寒、防凍堵、安裝簡單的集熱器。單位面積熱效率是目前各類集熱器中最高的一種，站在窗口可以方便擦洗集熱器表面浮灰。說明書真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器（一）技術領域：本發明涉及一種太陽能集熱器。該集熱器特別適用于建筑一體化。安裝在自家陽臺或窗戶下方的墻壁上使用。（二）背景技術：目前真空集熱器的構成是：一種液態介質，被一種表面涂有吸熱涂層的容器包裹，構成吸熱器。吸熱器，被一種透光的容器包裹，構成集熱器。將兩種容器夾層中的空氣抽走，構成真空集熱器。目前真空集熱器有兩類，一類是真空平板集熱器，透光容器采用的是平板玻璃，透光面是平面。另一類是真空玻璃管集熱器，透光容器采用的是玻璃管，透光面是圓弧曲面。目前兩類真空集熱器都不適用于墻立面。原因是，真空平板集熱器無法免坡度安裝于墻立面。真空玻璃管構成平板集熱器，雖然可以免坡度安裝于墻立面，但是，意外或人為飛來物、冰雹使集熱器破碎，高空墜落容易造成人身傷害。“真空”二字讓真空玻璃管集熱器占據了70%以上的市場。存在的問題也是不少的。例如，過長的輸水管線，在煙道中無法施加保溫層，無論有無管道排空，由于冷水、冷管的存在，每次用水時都要面對冷水的無奈。即便如此，“寶貴”的煙道也容納不了幾根水管。占玻璃管圓弧曲面1/10的中心線處的面積不反光，圓弧曲面9/10的面積存在不同程度的反光。單位面積熱效率比真空玻璃管高很多的平板集熱器，長期以來卻沒有市場。其原因是不能有效的抽制“真空”。不管哪一類集熱器，要成為市場認可的產品，都必須通過“真空”這個難關。專利號為ZL02274634.X的《壁掛式太陽能熱水器》，只是發明了一類新的集熱器透光面。為集熱器免坡度安裝開了一條路，成為一種免坡度安裝于墻立面的太陽能集熱器還存在很多問題。影響了實際使用。由于板面自身強度不夠，做成中空后，存在，空氣溫度過高時集熱器出現脹箱現象，空氣溫度過低時出現癟箱現象，安裝維修不方便等問題。關鍵所在是“真空”問題沒有解決。現有的集熱器，無法解決季節差、時間差造成集熱器安裝坡度或迎光坡度的偏離。偏離的入射角產生光反射。消除入射角偏差，只有用“自動跟蹤陽光”來解決。（三）發明內容：為了使樓房最大可利用空間的墻立面得到有效利用，為了兼顧平板集熱器的熱效率和真空管集熱器的真空效果。本發明提供一種，真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器。其核心是一種新型的真空集熱器。它是一種免坡度安裝、不破碎、高真空、耐高寒、高保溫、自動跟蹤陽光、安裝簡單、維修方便的高效率的建筑一體化集熱器。具有，模塊化，包裝運輸方便，管線規范，建筑樓房時預留墻眼和輸水管線簡單，舊樓后續安裝容易的特點。集熱器自動排空，將集熱器的水送回貯水箱，手動排空用于停電等特殊情況。所以，防凍性很好，使集熱器的使用不受地域限制。“真空”和“自動跟蹤陽光”，這兩個長期難以解決的問題，引伸出四個具體問題：①真空支撐如何做到接觸面積小、支撐點多、遮擋光線少、冷熱傳導性小。②如何消除有機透光板熱脹冷縮產生的尺寸變化。③怎樣解決集熱器跟蹤陽光時，軟、硬輸水管都無法跟隨集熱器位移。④怎樣使集熱器具有很強的抗風能力，做到低成本、結構簡單、性能可靠。該集熱器用真空隔熱原理，阻隔吸熱器的熱能與外界的交換。用保溫層隔斷真空殼與大氣之間的冷熱交換。用熱輻射隔離膜阻斷吸熱器對真空殼的熱輻射。用真空殼的外傘沿解決集熱器抗風能力及真空密閉的可靠性。用自動跟蹤陽光提高集熱器的熱效率。用萬向旋轉器將線位移轉變成角位移，是自動跟蹤陽光成敗的關鍵之一。本發明要解決的技術問題：1、真空玻璃管平板集熱器易碎，懸掛于墻立面不安全；2、不同季節和時間，陽光進入集熱器的入射角不同，鋸齒面的坡度無法兼顧各個時期的入射角，產生光反射；3、有機材料構成透光板，強度不足難以抽真空；4、材料性慢泄漏，集熱器若干年后真空度下降；5、集熱器真空度下降后，使用者不易及時發現；6、高寒地區凍堵后脹裂集熱器；7、目前的真空平板集熱器保溫性欠佳；8、透光板熱脹冷縮，脹壞集熱器；9、鋸齒透光板四周密封的可靠性；10、集熱器的抗風能力；11、萬向旋轉器動態連接處，動態保溫；12、上下限溫度控制方式不適合集熱器水溫控制；13、冷水管從集熱器下方引出，管線遠離窗口強度不好及無法施加保溫層；14、集熱器高空安裝及維護不方便。本發明采用的技術方案：一種真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，它包括吸熱器、透光容器，其特征在于吸熱器安裝于透光容器內，透光容器是由鋸齒透光板和真空殼構成，透光容器的向陽表面為鋸齒面，鋸齒面是由鋸齒透光板構成，真空殼里側安裝有熱輻射隔離膜，外側安裝有保溫層，吸熱器的兩根循環輸水管分別從集熱器兩側的上方引出，透光容器包括有真空支撐，真空支撐是由透光網格支架和隔熱網格支架組成，隔熱網格支架支撐在吸熱器的背光面，透光網格支架與吸熱器接觸，透光容器還包括有真空補壓嘴、真空度傳感器、懸掛支架；真空補壓嘴的防漏鎖緊座密閉的固定在集熱器的真空殼上，真空度傳感器的殼體密閉的固定在集熱器的真空殼上，集熱器上的懸掛折頁用螺栓連接在懸掛支架上，吸熱器包括防凍傳感器，防凍傳感器是用空心螺栓或空心螺帽連接在循環水管上，循環輸水管靠近墻眼處設有可以組合、分解的管接頭，該集熱器還包括自動跟蹤陽光的機構，該機構是使集熱器以上邊沿為軸，使集熱器的一個邊沿在螺紋絲杠上直線往返運動，該機構包括陽光入射角傳感器、微電機、懸掛支架及仰角位移驅動、萬向旋轉器；其中的仰角位移驅動包括螺紋絲杠、減速箱、傳動軸、傳動軸連接器、驅動齒輪、懸掛折頁、位移折頁、支撐折頁；其中的陽光入射角傳感器安裝在集熱器上，微電機、傳動軸連接器、傳動軸、傳動軸連接器、減速箱按順序設置，其中微電機等價于玩具電機的功率，采用雙軸輸出，仰角位移驅動是左右對稱的兩套，減速后的動力傳給驅動齒輪，減速箱的驅動齒輪帶動位移折頁在螺紋絲杠上移動的結構是驅動齒輪和位移折頁的一頁套在螺紋絲杠上，位移折頁的另一頁固定在真空殼上，懸掛折頁的一頁固定在真空殼上，懸掛折頁的另一頁與懸掛支架用螺栓連接，支撐折頁的一頁與螺紋絲杠的一端連接，支撐折頁的另一頁固定在懸掛支架的下方，萬向旋轉器串接在循環輸水管上。真空補壓嘴它包括防漏鎖緊座、防漏鎖緊罩、防漏罩、彈性膠管、密封墊圈；真空補壓嘴的防漏鎖緊座密閉的固定在真空殼上，密封墊圈在防漏鎖緊座上，防漏鎖緊罩壓緊密封墊圈的同時，防漏罩在防漏鎖緊罩的推動下垂直擠壓密封墊圈，單向封閉抽氣孔的彈性膠管包在防漏鎖緊座上的抽氣孔上，彈性膠管采用彈性好的耐熱橡膠制成。真空度傳感器它包括電子開關、傳感器的殼體；該傳感器的殼體密閉的固定在真空殼上，跟隨真空氣室的壓力改變而形變的封閉的殼體是用波紋管或彎曲金屬管制成，電子開關是用磁鐵和霍爾元件構成，電子開關受控于形變氣室的形變。真空支撐，其中的透光網格支架是用有機透光材料構成網格支架，在該支架與吸熱器接觸的一側組裝了采用絕熱材料制成的條，隔熱網格支架是用絕熱材料制成網格支架，透光網格支架和隔熱網格支架的支撐接觸面都是刀刃狀或凸起的圓弧狀。陽光入射角傳感器是安裝在集熱器上，所說的傳感器是由若干個光敏元件安裝在陰影板上，被垂直安裝在陰影板上的遮陽板所等分。萬向旋轉器它包括旋轉器外殼、旋轉器內殼、滑動耐磨墊圈、陶瓷環、防漏密封圈；該旋轉器串接在循環輸水管中，旋轉器內殼插在旋轉器外殼中，滑動耐磨墊圈套在旋轉器內殼上，滑動耐磨墊圈連接在旋轉器外殼上，防漏密封圈、陶瓷環、陶瓷環、防漏密封圈按順序設置在兩殼對接區域的殼內部。1、解決集熱器破碎的技術方案：用含有耐紫外線工藝的有機透光材料，一次成型鋸齒透光板，替代真空玻璃管，構成重量輕、不破碎的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器。2、解決季節和時間差產生光反射的技術方案：用集熱器自動跟蹤陽光，補償由于季節差產生的陽光入射角偏差。自動跟蹤陽光主要由陽光入射角傳感器、微電機、懸掛支架及若干個仰角位移驅動、萬向旋轉器所組成，它包含有使集熱器向陽側的平面垂直于某一圓弧軌跡，該圓弧軌跡的一端垂直于墻立面，集熱器沿該圓弧軌跡自動重復往返位移的機構。自動跟蹤陽光需要解決如下四個問題：①解決軟、硬輸水管無法跟隨集熱器位移的技術方案：用萬向旋轉器將輸水管線的線位移轉換成角位移。萬向旋轉器是由，兩根對接的水管，細水管插在粗水管中，靠近墻眼的一端設有可以組合、分解的管接頭，所說的對接處包含有能相對反方向旋轉的連接和防漏機構。由于安全的需要，安裝和維修工作必須在窗口處伸手可及的范圍里。所以，所有的輸水管線不能遠離窗口。假如，集熱器以底邊沿為軸旋轉，硬連接的輸水管無法跟隨集熱器位移。假如，采用彈簧軟水管雖然能夠跟隨，但是，壽命很短，承受水壓能力差，軟水管施加保溫材料后失去柔軟性，也無法跟隨集熱器位移。只有，集熱器以上邊沿為軸旋轉，配以萬向旋轉器，才是可行的。②解決陽光入射角傳感器的技術方案：陽光入射角傳感器是安裝在集熱器上，所說的傳感器是由若干個光敏元件安裝在陰影板上，被垂直安裝在陰影板上的遮陽板所等分。陽光入射角傳感器如果安裝在窗臺或墻上，檢測的是絕對入射角，控制復雜成本高。陽光入射角傳感器安裝在集熱器上，檢測的是入射角偏差，控制簡單成本低，運行可靠。③解決萬向旋轉器和懸掛折頁的軸線不在一條直線上的技術方案：如果不在一條直線上，就無法將線位移轉換成角位移。解決的辦法是，在集熱器兩側的輸水管引出端，各增加一個Z型管接頭。④解決集熱器沿圓弧軌跡自動重復往返位移的技術方案：仰角位移驅動是由集熱器上固定的若干個高強度折頁和懸掛支架上固定的若干個高強度折頁，使集熱器的一個邊沿，在螺紋絲杠上直線往返運動，限位磁鐵組裝在螺紋絲杠的頂端。采用兩套仰角位移驅動，集熱器穩定度好，抗風能力強。由于減速比很大，驅動齒輪在螺紋絲杠上停止轉動時，無須鎖定機構，集熱器也不會隨風移動。3、解決有機材料構成透光板，強度不足難以抽真空的技術方案：目前真空平板集熱器的支撐用的是玻璃條，固定玻璃條的材料遮擋了一定量的光線。支撐過多時，吸熱器和大氣之間會出現程度不同的冷熱交換現象。真空支撐的優劣是集熱器的關鍵所在。以下從兩方面加以解決：①增強透光板自身的整板強度：用于免坡度安裝的鋸齒透光板的鋸齒，具備了力學中穩定度最好的三角結構。平面有機透光板一次成型鋸齒透光板后，整板強度提高了百倍。也為點接觸的真空支撐創造了條件。②采用高絕熱、低擋光的真空支撐：真空支撐是由透光網格支架和隔熱網格支架組成，其中，所說的透光網格支架是用有機透光材料構成網格支架，該支架與吸熱器接觸的一側，組裝了絕熱材料制成的條，其中，所說的隔熱網格支架是用絕熱材料制成網格支架，所說的透光網格支架和隔熱網格支架的支撐接觸面都是刀刃狀或凸起的圓弧狀。采用網格支架，是因為，可以將支撐接觸面加工成刀刃狀，而玻璃作不到。可以將網格支架的單位網格面積做的很小，而玻璃作不到。有機透光材料的熱傳導系數比玻璃小很多，冷熱交換自然也就小很多。隔熱條很細，且緊貼在吸熱器側，所以遮擋光線極微。透光網格支架配以隔熱條是為了提高有機透光材料的耐熱性。采用插編的方式制成網格支架是因為工藝簡單，成本低。支撐接觸面采用點和線接觸方式，絕熱性更好。外力作用下網格支架不斷裂，而玻璃條支撐易斷裂。用絕熱網格支架替代吸熱器和真空殼之間的聚氨酯發泡，是為了提高絕熱性。4、解決材料性慢泄漏的技術方案：材料方面無法解決慢泄漏，但是可以側面解決。不能因為自行車出廠時，無法做到輪胎永遠不漏氣，而被拒絕使用。在集熱器上設置真空補壓嘴，真空補壓嘴它是一種，可以隨時反復組合分解的若干道密封機構，所說的若干道密封是用防漏罩沿立筋軌道垂直壓緊密封墊圈，用彈性膠管單向封閉抽氣孔。達到簡單、方便、迅速的補充真空壓力。5、解決集熱器真空度下降后，使用者不易及時發現的技術方案：在集熱器上設置簡單、可靠、壽命長的真空度傳感器，將壓力轉換成電信號，提供給電子聲光報警。使用戶及時發現真空度是否下降。真空度傳感器它包含有電子開關、能跟隨真空氣室的壓力改變而形變的封閉的殼體，所說的殼體是用波紋管或彎曲金屬管制成。所說的電子開關是用磁鐵和霍爾元件構成。6、解決集熱器凍堵的技術方案：解決凍堵有三種途徑：①提高抗凍性，即集熱器反復凍堵過程中，集熱器不會被凍裂。②提高防凍性，即用電加熱等辦法，防止集熱器的水溫降到零度以下。③提高耐凍性，即提高集熱器的保溫性或加大集熱器的貯水量，使集熱器在一定時間內不凍堵。分析抗凍性：控制集熱器內部水的結凍順序，還是在集熱器內設冰凍膨脹吸收器，還是使用具有伸縮性的材料制成集熱器的易凍部位。本途徑存在，工藝復雜、彈性材料成本高易老化。即便抗凍性過關，集熱器不會被凍裂。可是未排空的水，增加了儲能的質量。夜晚儲存的低溫能量，將抵消白天等量的有效熱能。分析保溫性：提高集熱器的保溫性或加大集熱器的貯水量，是有局限性的。無法抵御偶然性，即無法知道每次寒流的最低溫度是多少，無法知道會不會突破保溫性的底線。現有材料種類及價格等原因，使提高保溫性受到限制。綜合比較后可以看出，提高防凍性，經濟實用、簡單可靠。根據不同地域，選取具體方案，①用管道泵自動局部增溫的方式防止偶然到來的寒流凍裂集熱器。②用集熱器自動排空方式，保證長期工作在凍堵溫度下的集熱器不發生凍堵現象。集熱器自動排空是由水泵將集熱器中的水全部抽入貯水箱時，高水位處的電磁閥關閉，空氣從輸水管道上的進氣裝置進入集熱器。兩種方式都有手動排空。手動排空用于停電、水泵故障、維修。以上方式比電熱帶、電伴帶，省電，安全。不存在停電誤區。共享的防凍傳感器的可靠性在于與被測介質接觸的方式。防凍傳感器是用空心螺栓或空心螺帽連接在循環水管上，使溫度傳感器可重復的放置在循環水管的水中。7、解決目前的真空平板集熱器保溫性欠佳的技術方案：在真空殼的開口四周設有一定寬度的外傘沿，所說的真空殼，里側安裝有熱輻射隔離膜，外側安裝有保溫層。用熱輻射隔離膜擋住吸熱器的熱輻射，雖然簡單，但是有效。用低成本的隔熱網格支架替代真空支撐的聚氨酯發泡，目的是，提高絕熱性，降低成本。聚氨酯發泡移到真空殼外面，其支撐作用恢復為保溫作用，使其保溫性得到充分發揮。提高了集熱器保溫性和性能價格比。目前，真空平板集熱器是在吸熱器背光面，用聚氨酯發泡作為真空支撐。聚氨酯發泡在真空層內，保溫性沒有得到發揮。大面積長時間接觸的情況下，熱傳導性是明顯的，溫差越大越明顯。影響保溫性的另一原因，吸熱器懸空在真空殼內，要有一定的固定和連接，吸熱器的兩根循環水管從真空殼里引出時產生硬連接。尤其是焊接時，其冷熱傳導是明顯的。8、解決透光板熱脹冷縮，脹壞集熱器的技術方案：有機透光材料的膨脹系數比金屬大很多，一般情況下，四周必須留出膨脹空間。預留膨脹空間使結構和工藝復雜化。膨脹出的尺寸極易破壞真空密封。解決的辦法是，用鋸齒透光板的鋸齒吸收垂直方向的尺寸變化。用鋸齒透光板兩側凸起的半圓形折彎吸收水平方向的尺寸變化。9、解決鋸齒透光板四周密封可靠性的技術方案：四周的結構關系到真空密封的可靠性。使真空殼開口的四周形成一個一定寬度的外傘沿。密封膠作用在外傘沿這個大的平面上，由于接觸面積大，相對提高了膠的附著力、扭曲力、剪切力。10、解決集熱器抗風能力的技術方案：真空殼的板材不可能很厚的情況下，結構合理性非常重要。關系到安全程度，抗風能力，使用壽命。用于自動跟蹤陽光的軸和軸套，如果分解在集熱器的側面和懸掛支架上，由于作用點集中，力的作用方向不好，會使真空殼形變。使集熱器安裝復雜，維修不便。采用軸和軸套集中的方式，即采用軸和軸套為一體的高強度折頁，將其分別固定在外傘沿的四個角上，用高強度折頁的多孔固定，分散對真空殼外傘沿的拉力，是簡單有效的辦法。11、解決萬向旋轉器動態連接處，動態保溫的技術方案：用保溫材料將萬向旋轉器包裹起來，保溫材在萬向旋轉器的動態連接縫處橫向斷開，在其斷開處設置耐磨、密封機構。12、解決上下限溫度控制方式不適合集熱器水溫控制的技術方案：用自適應式溫差控制，替代上下限溫度控制。自適應式溫差控制，類似水漲船高的控制水的溫度。不會出現陽光不好，水溫達不到設定的上限值，管道泵不轉。不會出現水溫超過設定的上限值，管道泵轉個不停的現象。13、解決集熱器下方的冷水管遠離窗口，管線強度不好及無法施加保溫層的技術方案：吸熱器是利用水的溫差，自循環收集熱量。所以吸熱器循環水管必須是熱水管在上，冷水管在下，水溫才能循環起來。安裝工作必須是站在窗口伸手可及的范圍里。約束條件決定了，只有改變平板集熱器的冷水管都是從下方引出的慣例，將兩根水管分別從集熱器兩側的上方引出。14、解決集熱器高空安裝及維修不方便的技術方案：將懸掛固定機構與集熱器分離。兩根循環水管入戶處，采用管接頭連接。做到安裝簡單。維修采用不拆卸懸掛支架，簡單的將集熱器和懸掛支架分離后，就可以將集熱器拿進屋里的做法。本發明具有以下優點：△集熱器不會被意外或人為飛來物、冰雹擊碎，免除了高空墜落傷人的憂患。△集熱器可以免坡度安裝于墻立面，實現建筑一體化。△集熱器自動跟蹤陽光，提高了集熱器的熱效率。△集熱器的真空度很好。2mm厚的壓克力板制成鋸齒透光板，經不同程度透光支撐后，真空度可達0.05Mpa至0.1Mpa。△真空支撐的特點是，支撐接觸面積小、支撐點密集、遮擋光線少、絕熱性好、支撐耐熱性好。其中每個支撐點的支撐接觸面積，僅為0.1mm2。透光網格支架還具有抑制真空夾層中殘留空氣對流的作用。因為，真空夾層中殘留空氣對流是影響保溫性的主要原因之一。△集熱器防凍性和耐凍性很好。集熱器自動排空機構，使集熱器在任何高寒地區都不會發生凍堵現象。手動排空不受停電和故障的困擾。△鋸齒透光板具有很強的消除熱脹冷縮產生的尺寸變化，保證了真空密封的可靠性。△集熱器具有近似承壓式的水流量，又有非承壓式停電停水時，水箱的水可供應急，用水量靈活，省水，價格低，壽命長等特點。△貯水箱安裝在陽臺或一般戶型時，不用循環泵便可以自循環。安裝于特殊戶型或某種原因輸水管線不留坡度時，可用管道泵附助循環。采用自適應式溫差控制，消耗有效電能少，50W的專用管道泵，每月耗電僅9角錢。△輸水管線熱損耗非常小。戶外輸水管線總長0.5m。戶內、戶外循環輸水管任何部位都可以方便的加保溫層。△集熱器和貯水箱分離后，貯水箱在室內熱損耗小。冬天，更是明顯。△集熱器熱效率高，啟動快。它具有真空玻璃集熱器的真空效果，又具有平板集熱器熱效率高的特點。△集熱器具有真空欠壓報警和真空補壓功能。可以隨時、靈活、方便、簡單的真空補壓。如同自行車補氣。△集熱器具有很強的抗風能力，不易形變。△集熱器模塊化，便于包裝和運輸及產品系列化。集熱器循環水管引出端的連接方式，采用縮進式內螺紋連接。集熱器外觀是規整的長方體。△集熱器安裝簡單、維修方便。體積為1.2m×0.7m×8cm，重量僅20公斤左右，站在室內的窗口處就可以安裝和維修。△集熱器不受狂風、大雪、冰雹、灰塵的侵擾。不放在房頂上，就不會損壞樓頂的防水。不會引起頂層居民的煩感和有意破壞。打開窗戶可以清除鋸齒透光板表面的浮灰，保證集熱器的集熱效率。集熱器安裝在自家窗戶外面，關系獨立，經濟獨立，符合民意。太陽能建筑一體化是國內外太陽能發展的必然方向。（四）附圖說明：圖1是本發明的結構示意圖；圖7是圖1的C-C側視放大圖；圖2是圖1的A-A側視剖面圖；圖8是圖7的I-I放大圖；圖3是圖1的B-B側視放大圖；圖9是圖7的J-J放大圖；圖4是圖3的F-F放大圖；圖10是圖1的D-D側視放大圖；圖5是圖3的G-G放大圖；圖11是圖1的E-E側視放大圖；圖6是圖3的H-H放大圖；圖12是自動排空與手動排空示意圖。圖1、101.循環水溫度傳感器，102.內連接架，103.懸掛支架，104.熱脹冷縮吸收瓦，105.驅動齒輪，106.減速箱，107.傳動軸連接器，108.傳動軸，109.微電機，A-A.見圖2，B-B.見圖3,C-C.見圖7，D-D.見圖10，E-E.見圖11。圖2、201.密封裝飾夾，202.懸掛折頁，203.保護殼，204.保溫層，205.真空殼，206.熱輻射隔離膜，207.隔熱網格支架，208.吸熱器，212.鋸齒透光板，213.真空氣室，214.支撐折頁，215.位移折頁。圖3、F-F.真空補壓嘴，G-G.陽光入射角傳感器，H-H.真空度傳感器。圖4、401.防漏鎖緊罩，402.防漏罩，403.彈性膠管，404.抽氣孔，405.密封墊圈，406.防漏鎖緊座，407.密封墊圈。圖5、501.遮陽板，502.光敏元件，503.陰影板。圖6、601.形變氣室，602.殼體，603.磁鐵，604.霍爾元件。圖7、I-I.防凍傳感器，J-J.萬向旋轉器。圖8、801.溫度傳感器導線，802.溫度傳感器，803.密封墊圈，804.密封螺栓。圖9、901.陶瓷環，902.旋轉器外殼，903.旋轉器內殼，904.防漏密封圈，905.限位耐磨墊圈，906.滑動耐磨墊圈，907.管接頭。圖10、1001.透光條，1002.燕尾透光條，1003.隔熱條。圖11、1101.套管鎖定螺帽，1102.位移套管，1103.霍爾元件，1104.磁鐵，1105.螺紋絲杠，1106.驅動齒輪，1107.減速箱，1108.傳動軸連接器，1109.傳動軸。圖12、1201.電磁閥，1202.逆止擋片，1203.管道泵，1204.手動閥，1205.電磁閥，1206.管道泵。（五）具體實施方式：如圖1、2所示，真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，主要由吸熱器208、鋸齒透光板212、真空殼205、透光網格支架D-D、隔熱網格支架207、熱輻射隔離膜206、保溫層204、真空補壓嘴F-F、陽光入射角傳感器G-G、真空度傳感器H-H、仰角位移驅動E-E、防凍傳感器I-I、萬向旋轉器J-J、管接頭907、懸掛折頁202、支撐折頁214、位移折頁215、微電機109所組成。解決集熱器破碎的具體實施方式：如圖1、2所示，鋸齒透光板212是用壓克力或聚碳酸酯等有機材料一次成型。一次成型的鋸齒透光板212四周形成一個平面的傘沿，傘沿寬度與真空殼205的外傘沿寬度一致。外傘沿的四個角開有固定懸掛折頁202和位移折頁215的孔。解決自動跟蹤陽光的具體實施方式：自動跟蹤陽光需要解決如下四個問題,①萬向旋轉器具體實施方式：如圖1、7、9所示，萬向旋轉器J-J是由陶瓷環901、旋轉器外殼902、旋轉器內殼903、防漏密封圈904、限位耐磨墊圈905、滑動耐磨墊圈906、管接頭907組成。陶瓷環901用來使對接處能相對反方向旋轉，并使管內的水不外溢出。防漏密封圈904用來使輸水管內的水不從旋轉器外殼902、旋轉器內殼903與陶瓷環901之間溢出。限位耐磨墊圈905用來防止裝配時擠壞防漏密封圈904。旋轉器外殼902的一端是法蘭盤結構，滑動耐磨墊圈906上的孔和法蘭盤對應。旋轉器外殼902和旋轉器內殼903通過滑動耐磨墊圈906連接為一體。并且能相對反防向旋轉。管接頭907是用來方便安裝和維修的，萬向旋轉器串接在循環輸水管中，旋轉器內殼903插在旋轉器外殼902中，滑動耐磨墊圈906套在旋轉器內殼903上，滑動耐磨墊圈906連接在旋轉器外殼902上。防漏密封圈904、陶瓷環901、陶瓷環901、防漏密封圈904按順序設置在兩殼對接區域的殼內部。②陽光入射角傳感器具體實施方式：如圖1、3、5所示，陽光入射角傳感器G-G是由，遮陽板501、光敏元件502、陰影板503組成。陰影板503上的四個光敏元件502被垂直安裝在陰影板503上的遮陽板501分隔成兩部分。遮陽板501采用非透光材料制成。每側兩個光敏元件502，是為了采用盈余控制方式。這樣傳感器的可靠性會更高。陰影板503迎光坡度和鋸齒透光板212的迎光坡度一致。③將萬向旋轉器和懸掛折頁的軸線調到一條直線上的具體實施方式：如圖1、7所示，在集熱器兩側的輸水管引出端，各增加一個Z型管接頭。作用是將萬向旋轉器(J-J)的軸線抬高到懸掛折頁軸線的高度。④仰角位移驅動的具體實施方式：如圖1、2、11所示，仰角位移驅動(E-E)是左右對稱的兩套。右側一套是由，套管鎖定螺帽1101、位移套管1102、霍爾元件1103、磁鐵1104、螺紋絲杠1105、驅動齒輪1106、減速箱1107、傳動軸連接器1108、傳動軸1109組成。左側一套主要是由，驅動齒輪105、減速箱106、傳動軸連接器107、傳動軸108組成。集熱器仰角調整角度控制在30度以內。具有內螺紋的位移套管1102和驅動齒輪1106鉚或焊成一體后，通過套管鎖定螺帽1101將位移折頁215組合成一體。霍爾元件1103和磁鐵1104構成限位電子開關。0.24W的微電機109等價于玩具電機的功率，采用雙軸輸出。軟傳動軸1109通過傳動軸連接器1108將動力傳給減速箱1107，減速后的動力傳給驅動齒輪1106，驅動齒輪1106帶動位移折頁215在螺紋絲杠1105上移動，使集熱器A-A自動跟蹤陽光。采用單電機控制的好處是，控制原理簡單。不會出現雙電機不同步或其中一個出現故障時，兩個驅動齒輪一前一后，扭壞集熱器。位移折頁215的一頁和驅動齒輪1106套在螺紋絲杠1105上，位移折頁215的另一頁固定在真空殼205上，懸掛折頁202的一頁固定在真空殼205上，支撐折頁214的一頁與螺紋絲杠1105的一端連接。微電機109、傳動軸連接器107、傳動軸108、傳動軸連接器107、減速箱106按順序設置。解決有機材料構成透光板，強度不足難以抽真空的具體實施方式：如圖1、2、10所示，真空支撐中的透光網格支架D-D是由透光條1001、燕尾透光條1002、隔熱條1003組成。透光條1001和燕尾透光條1002采用的是，在攝氏－400C至+1200C溫度范圍內長期使用，不會引起變形等品質劣化的聚碳酸酯或耐溫性更高的聚氟乙烯、四氟乙烯制成。隔熱條1003用硬紙材料制成圓柱狀是為了減小支撐接觸面積，將其粘在燕尾透光條1002的燕尾槽上。透光條1001和燕尾透光條1002上開有對應的若干個1/2深度的豁口，豁口對豁口插編成網格支架。鋸齒透光板凸起的齒尖和支撐接觸面為刀刃狀的透光條1001交差接觸后，每點支撐接觸面積為0.1mm2。圓柱狀的隔熱條1003和吸熱器208接觸后，形成很好的線接觸。真空支撐中的隔熱網格支架207是用硬紙板編制成網格狀，支撐在吸熱器208的背光面。透光網格支架D-D還具有抑制真空夾層中殘留空氣對流的作用。因為真空夾層中殘留空氣對流是影響保溫性的主要原因之一。解決材料性慢泄漏的具體實施方式：如圖1、3、4所示，真空補壓嘴F-F是由防漏鎖緊罩401、防漏罩402、彈性膠管403、抽氣孔404、密封墊圈405、防漏鎖緊座406、密封墊圈407組成。擰緊具有內螺紋的防漏鎖緊罩401時，防漏鎖緊罩401壓緊密封墊圈407的同時，防漏罩402在防漏鎖緊罩401的推動下，垂直擠壓密封墊圈405。防漏鎖緊座406密閉的固定在真空殼205上。防漏鎖緊座406中部的四條立筋是使防漏罩402只能沿立筋軌道方向運動，不能旋轉運動。這樣密封墊圈405不會被扭壞。彈性膠管403包在抽氣孔404上，堵住抽氣孔404處的膠管，受到－0.1Mpa壓力不破碎的情況下，越薄越好。薄膠管是為了減小抽氣孔404的開啟阻力，減小對真空吸氣筒的氣壓損耗。抽氣孔404在防漏鎖緊座406上，密封墊圈在防漏鎖緊座406上。直徑30mm長度150mm的手動真空抽氣筒的嘴頭擰在防漏鎖緊座406的外螺紋上，抽完真空后，取下真空抽氣筒，蓋好防漏罩402，擰緊防漏鎖緊罩401，真空抽制即告完成。解決真空度傳感器的具體實施方式：如圖1、2、3、6所示，真空度傳感器H-H是由形變氣室601、殼體602、磁鐵603、霍爾元件604組成。磁鐵603和霍爾元件604構成電子開關。電子開關受控于形變氣室601的形變。殼體602密閉的固定在真空殼205上。形變氣室601的金屬形變力度要和真空氣室213的壓力匹配。解決防凍性的具體實施方式：管道泵自動局部增溫或集熱器自動排空都是由防凍傳感器和管道泵組成。①防凍傳感器的具體實施方式：如圖1、7、8所示，防凍傳感器(I-I)是由溫度傳感器導線801、溫度傳感器802、密封墊圈803、密封螺栓804組成，溫度傳感器導線801穿過密封螺栓804上的慣通孔后，其孔用密封膠堵死。密封墊圈803是防止管內的水外溢。密封螺栓804將溫度傳感器802放在此位置的原因是，此處水溫最低，組裝和維修最方便。直接放入被測的水中，測試誤差最小，跟隨性最好。②管道泵自動局部增溫的具體實施方式：如圖1、8、12所示，工作過程是，防凍傳感器I-I測得零度水溫，電磁閥1205維持開通狀態，管道泵1206啟動約一分多鐘，管道中的冰水被移走，取而代之的是儲水箱中的熱水。淋浴時，啟動管道泵1206的專用開關，電磁閥1205由開通變為關閉狀態，噴頭水壓加大。關閉管道泵1206，電磁閥1205恢復開通狀態。③集熱器自動排空的具體實施方式：如圖1、8、12所示，工作過程是，防凍傳感器I-I測得零度水溫，管道泵1203啟動，電磁閥1201由開通變為關閉狀態，電磁閥1205維持開通狀態，空氣順暢的從逆止擋片1202進入集熱器，管道泵1203啟動約二至三分鐘，直至排空集熱器的水。逆止擋片1202是防止熱量流失的單向進氣閥。白天，陽光使集熱器中的殘留水汽化，溫度傳感器802迅速高于零度，電磁閥1201開啟，集熱器自動注滿水并進入集熱狀態。管道泵1203和1206要選用靜態流量瓶頸作用小的專用管道泵。手動排空是利用虹吸現象將集熱器中的水自動排空。集熱器安裝后，其底端高于室內地面20cm，手動閥1204低于集熱器的底端。以上方式比電熱帶、電伴帶，省電，安全，不存在停電誤區。解決目前真空平板集熱器保溫性欠佳的具體實施方式：如圖2所示，提高保溫性能是由，保護殼203、保溫層204、真空殼205、熱輻射隔離膜206組成。保護殼203是防止保溫層204破損的。保溫層204用低成本的聚苯乙烯發泡一次成型，粘在真空殼205上。真空殼的溫度不會使聚苯乙烯發泡遇熱收縮。真空殼205用低成本的鐵板或鍍鋅鐵板制成，因為真空殼205里側是真空氣室213，外側是保溫層204，鐵板兩側接觸不著雨和雪，所以不會銹蝕。熱輻射隔離膜206是鋁塑薄膜或其它的反光材料制成。解決透光板熱脹冷縮，脹壞集熱器的具體實施方式：如圖1、2所示，鋸齒透光板212垂直方向有若干條鋸齒。水平方向有兩條熱脹冷縮吸收瓦104，形狀是凸起的半圓型折彎。從彎曲的角度和個數都足以吸收膨脹出的尺寸。隨著溫度的升高，板材的韌度也在增強。所以耐疲勞度很好。解決鋸齒透光板四周密封可靠性的具體實施方式：如圖2所示，保溫層204的厚度給真空殼205留下了外傘沿的空間，反過來外傘沿又裝飾和保護了保溫層204。兼顧折頁安裝尺寸的需要和保溫層204厚度的合理性。鋸齒透光板212與真空殼205的外傘沿，最佳尺寸為25mm至30mm。密封裝飾夾201是用不銹鋼或耐老化的有機材料制成。解決集熱器抗風能力的具體實施方式：如圖1、2所示，懸掛折頁202和位移折頁215的強度很高，折頁的邊緣緊靠真空殼205外傘沿的根部，當風作用到集熱器上，外力由折頁處垂直的作用到真空殼205的四個立面上和懸掛支架103上。在負壓作用下，吸熱器208通過前后支撐與鋸齒透光板212和真空殼205形成一體。吸熱器208的四個邊緣又作用在真空殼205的根部。由于吸熱器208的強度很高，鋸齒透光板212不會在風力的作用下扭曲。集熱器四個角都有機械結構連接，不存在懸空現象，穩定度非常好。所以抗風能力很強。吸熱器208的上端和下端各通過兩個內連接架102和真空殼205相連，形成懸掛折頁202對吸熱器208直接的垂直拉力。集熱器的自重不會使真空殼205形變。解決萬向旋轉器動態連接處，動態保溫的具體實施方式：如圖1、9所示，萬向旋轉器J-J是串接在輸水管線中的。以萬向旋轉器J-J的外形作為保溫層的內徑，用聚苯乙烯發泡一次成型半管狀的保溫層，管壁厚度30mm左右，將萬向旋轉器J-J包起來，表面捆一層保護膜。保溫層在滑動耐磨墊圈906處橫向斷開，在斷開處增設兩個耐磨墊圈，兩個耐磨墊圈分別與同側的保溫材料粘合成一體。兩個耐磨墊圈緊密接觸，實現相對反方向旋轉時，輕松、耐磨、不透風。解決集熱器下方的冷水管遠離窗口，管線強度不好及無法施加保溫層的具體實施方式：如圖1、2所示，吸熱器208的冷水管從真空氣室213中向上引，在集熱器A-A側面的上方引出。具有內螺紋的引出端焊接在真空殼205上。改進后，保持了吸熱器208循環水管一上一下的特點，也滿足了不能遠離窗口這個約束條件，管線強度提高了，安裝簡單了。戶外最容易凍的部位是冷水管，改進后，戶外輸水管總長僅0.5m。解決集熱器高空安裝及維修不方便的具體實施方式：如圖1、2、9所示，懸掛支架103是對稱的兩個，其上有若干個孔，支架的下方固定有支撐折頁214。兩根循環輸水管入戶的墻眼在窗口附近，打墻眼時不會遇到樓層之間的圈梁，也不會受到暖氣的阻擋。兩根PPR循環水管入戶處采用管接頭907連接，方便了集熱器A-A的安裝和拆卸。維修時，只要松開窗口處的兩個管接頭907，取下懸掛折頁202和懸掛支架103的連接螺栓，集熱器向上提拉45cm后，螺紋絲杠1105頂端的鎖緊螺帽就進入了安裝人員伸手可及的窗口工作范圍，取下螺紋絲杠1105頂端的鎖緊螺帽。集熱器A-A就可以拿進屋里了。改進非承壓式太陽熱水器水流量小的具體實施方式：非承壓式太陽能熱水器，水的落差是有限的。可是，有限的流量流過現在的陶瓷閥芯式熱水閥門后，水流量損失了2/3。改進的辦法是，熱水閥門采用專用大口徑陶瓷閥芯。采用專用大口徑陶瓷閥芯后，實際流量最低可達0.41m3/h以上。淋浴噴頭的混水閥采用專用大口徑陶瓷閥芯后，水流量是可以接受的