一种平板式太阳能热水器
技术领域
本发明涉及太阳能热水器设备技术领域，具体为一种平板式太阳能热水器。
背景技术
目前，太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，主要以真空管式太阳能热水器为主，占据国内95％的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。太阳能热水器的使用能够很好的节省资源，更加经济环保，使用普及率非常高，随着技术手段的进步，太阳能热水器的使用体验效果将会更好，普及率也将会更高，平板一体式太阳能热水器是最常见的一种太阳能利用设备，它能将太阳能转换为热能并将水加热供人们使用。平板一体式太阳能热水器主要包括两大部件，即平板集热器和水桶。平板集热器主要由底板、边框、保温件、吸热体和透明盖板组成，其中边框、底板、保温件和透明盖板结合在一起形成一个中空的腔体，起到支撑和保护吸热体并且防止热量散失的作用。吸热体是平板集热器的核心部件，由集管、支管、吸热材料组成，其中集管和支管组成流道，流道和吸热材料结合组成吸热体，在太阳幅照下，吸热材料吸收热量并传递给流道中的导热介质。
现有技术存在以下缺陷或问题：
1、现有的平板式太阳能热水器可安装在墙面上，与水箱分开安装，但是吸附在墙面上的平板式太阳能热水器由于与墙体平行，只能吸收半天不到的阳光，等到中午的时候对太阳光的吸收就停止了，远不如斜式的太阳能热水器吸热时间多，集热效率较低；
2、平板式热水器由于安装在墙体外，天气变化不定，在雨天大风天容易积灰，而居住者很难对其进行清洁，长此以往，也会影响集热效益。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种平板式太阳能热水器，使该一种平板式太阳能热水器达到集热效率高，便于清洁的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种平板式太阳能热水器，包括机体，所述机体上表面固定连接有集热板，所述机体下端固定连接有下边框，所述下边框两侧连接有支撑架，所述支撑架连接有安装架，所述安装架上端固定连接旋转轴，所述旋转轴内部固定连接控制器，所述旋转轴与机体固定连接，所述机体两侧固定连接有侧边框，所述侧边框内设有滑轨，所述滑轨一侧设有清洁刷，所述清洁刷连接有螺栓，所述清洁刷通过螺栓与清洁刷底板可拆卸连接，所述清洁刷底板与皮带固定连接，所述皮带内圈两侧设有带轮。
作为本发明的优选技术方案，所述支撑架共有四个，这四个支撑架分布在机体两侧，一侧两个，均连接有联结扣，所述支撑架通过联结扣将下边框与安装架连接起来。
作为本发明的优选技术方案，所述带轮通过导线连接到控制器，所述控制器内设有小型制动升降驱动电机。
作为本发明的优选技术方案，所述滑轨远离清洁刷的一侧固定连接有阻挡板。
作为本发明的优选技术方案，所述安装架由两根竖轴杆和两根横轴板构成，所述横轴板分别在竖轴杆三分之一和三分之二与竖轴杆固定连接，所述安装架均匀的设有预留孔。
作为本发明的优选技术方案，所述清洁刷底端与集热板上表面贴紧。
作为本发明的优选技术方案，所述预留孔与墙体预留孔位位置相同。
作为本发明的优选技术方案，所述的一种平板式太阳能热水器，还包括地面固定装置，所述地面固定装置设置在机体下方，与安装架固定连接，所述地面固定装置包括：固定座、升降装置、安装板、移动装置；
所述固定座下面安装有移动装置，所述固定座上面左右对称各有一个升降驱动电机槽；所述固定座上面安装有升降装置；所述安装板下面左右对称安装有滑槽I；
所述升降装置包括：弧状板I、电动伸缩杆、升降驱动电机、旋转杆、中空圆柱体、环形件、滑槽I。所述升降驱动电机安装在所述升降驱动电机槽内，所述升降驱动电机输出轴与所述旋转杆固定连接；所述旋转杆又固定在所述中空圆柱体内；所述中空圆柱体外螺纹连接有环形件，所述环形件与所述电动伸缩杆一端连接，所述电动伸缩杆另一端与弧状板I的弧形下侧转动连接，所述滑槽I设置在所述安装板下端，所述弧状板I的弧形上侧通过滑块滑动连接在所述滑槽I内，所述弧状板I的非弧形边构成直角，所述弧状板I的直角拐点转动连接在固定座上端；
所述移动装置包括：执行元件、滑块、弧状板II、衔接块、轴2、滑槽II。所述移动装置由下到上，左右两边对称安装有两个滑块；所述滑块左右两边各连接有一个执行元件，执行元件另一端连接在移动装置的底端；所述衔接块中间连接有轴，侧面设置有滑槽III；所述弧状板II上又固定设置有滑槽II；所述滑槽III与滑槽III相互连通，所述滑块、滑槽II和滑槽III相互配合在一起。
作为本发明的优选技术方案，所述的一种平板式太阳能热水器，还包括：驱动电机装置，用于驱动所述旋转轴旋转；
温度传感器，所述温度传感器设置在集热板上，用于检测集热板(9)表面的温度；
将所述集热板可接收到太阳光照的时间范围均匀分割成若干个时段，并通过温度传感器测量每个时段的集热板表面的温度；
所述控制器与所述温度传感器电连接，所述控制器基于所述温度传感器控制所述驱动电机装置工作，包括以下步骤：
步骤1：根据公式(1)计算出驱动电机装置的目标输出功率；
式中：PN为所述驱动电机装置的第N个时段的目标输出功率，N大于等于2；nH为驱动电机装置的最大转速；IH为所述驱动电机装置以所述最大转速工作时的电流；I0为所述驱动电机装置的空载电流；Ra为所述驱动电机装置的电阻；V0为所述驱动电机装置的空载电压，e为自然常数，取值为2.72，Ti为第i个时段的温度传感器检测值，Tk为太阳能热水器的目标热水温度，TN0为第N个时段初始时刻温度传感器检测值，t为所述集热板可接收到太阳光照的时间范围的时长，t0为将所述太阳能热水器的水的可保温时间，n0为驱动电机装置的空转转速；
步骤2：基于步骤1及公式(2)计算出驱动电机装置的目标转速；
式中n为目标转速，T为所述驱动电机装置的额定扭矩。
与现有技术相比，本发明提供了一种平板式太阳能热水器，具备以下有益效果：
1、该一种平板式太阳能热水器，通过支撑架将机体和安装架连接起来，构成稳定的三角形，平板式太阳能集热板在使用时可以实现斜面式吸热，使平板式太阳能热水器达到可以很好的完成热能转换，进而增强装置的集热性能，太阳能利用效率得到改善，解决了现阶段太阳能热水器能量利用率不高的问题，具有很好的使用用处，便于普及使用；
2、该一种平板式太阳能热水器，通过设置清洁刷和滑轨，使清洁条可以平缓的在集热板上活动，清除掉表面堆积的灰尘，使得集热板能够更好的收集到阳光，从而提高吸热效率，提升热水转化量。
3、机体固定安装在固定座上面，并可以通过升降装置来自动调节固定座的高度，使集热板最大效率的吸收到阳光，提高热水转化率，安装后将控制器与水箱连接，即可正常使用该种平板式太阳能热水器，而且在固定座下面还安装有移动装置，方便在安装和拆卸平板式太阳能热水器时的搬运工作，移动装置在确定好位置的时候是可以固定在地面上的，解决了现阶段平板式太阳能热水器不利于移动的缺点增加了集热效率，减少工作人员的劳动时间和劳动力。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明支撑架结构示意图；
图3为本发明正面结构示意图；
图4为本发明滑轨结构示意图；
图5为本发明固定装置结构示意图；
图6为本发明升降装置结构示意图；
图7为本发明移动装置结构示意图；
图8为本发明衔接块、弧状板II结构示意图。
图中：1、旋转轴；2、控制器；3、预留孔；4、安装架；5、支撑架；6、联结扣；7、侧边框；8、清洁刷；9、集热板；10、下边框；11、滑轨；12、机体；13、带轮；14、皮带；15、清洁刷底板；16、螺栓；17、阻挡板；18、固定座；19、升降装置；191、弧状板I；192、电动伸缩杆；193、升降驱动电机；194、旋转杆；195、中空圆柱体；196、环形件；20、安装板；21、移动装置；211、执行元件；212、滑块；213、弧状板II；214、衔接块；215、轴；216、滑槽II；217、滑槽III；22、升降驱动电机槽；23、滑槽I。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本实施方案中：一种平板式太阳能热水器，包括机体12，机体12上表面固定连接有集热板9，机体12下端固定连接有下边框10，下边框10两侧连接有支撑架5，支撑架5连接有安装架4，安装架4上端固定连接旋转轴1，旋转轴1内部固定连接控制器2，旋转轴1与机体12固定连接，机体12两侧固定连接有侧边框7，侧边框7内设有滑轨11，滑轨11一侧设有清洁刷8，清洁刷8连接有螺栓16，清洁刷8通过螺栓16与清洁刷底板15可拆卸连接，清洁刷底板15与皮带14固定连接，皮带14内圈两侧设有带轮13。
本实施例中，支撑架5共有四个，这四个支撑架5分布在机体12两侧，一侧两个，均连接有联结扣(也可为铰接轴)6，所述支撑架5通过联结扣6将下边框10与安装架4连接起来，机体12与安装架4以及支撑架5之间构成稳固的三角形，不仅可以使太阳能集热板9以斜面的形式吸收太阳能，同时也可以稳固安装，非常的牢固稳靠，所述带轮13通过导线连接到控制器2具体型号为24V控制器，所述控制器2内设有小型制动升降驱动电机，控制器会定时启动小型制动升降驱动电机具体型号为电磁制动机，转动带轮13，带轮13带动皮带14，使得安装在皮带14上的清洁刷活动，刷掉集热板9上的灰尘，不仅方便还很安全，所述滑轨11远离清洁刷8的一侧固定连接有阻挡板17，阻挡板17用以拦截清洁刷8，清洁刷通过皮带14传送到阻挡板17位置后，会逆向运行会最初的位置，完成一次集热板9清洁，所述安装架4由两根竖轴杆和两根横轴板构成，所述横轴板分别在竖轴杆三分之一和三分之二与竖轴杆固定连接，所述安装架4均匀的设有预留孔3，为了使机体12可以更稳固的与墙体结合，在安装架4的结构中设置了更多的预留孔3，使安装架4能更紧密的与墙体贴合，不会有松动脱落的危险，非常安全稳固，所述清洁刷8底端与集热板9上表面贴紧，为了使清洁的效率更高，清洁刷8和集热板9之间贴的紧密一些，能够更快速的完成一次清洁，且清洁完成度高，保护集热板9的清洁度，使集热板9吸收到更多的太阳光，完成更多的太阳能转换，所述预留孔3与墙体预留孔位位置相同，在安装架4上设有较多的预留孔3，在墙体上的孔位需要精准对接，因此为了稳固和安全，预留孔3和墙体的预留孔孔位需要一一对应，确保安装无后顾之忧。
本发明的工作原理及使用流程：首先将该一种平板式太阳能热水器的安装架4上的预留孔3与墙体的预留孔位对齐，使用螺栓16穿过预留孔3进入墙体孔内并扭紧，安装架4又与地面固定装置连接，通过移动装置21来移动到需要安装的位置，在选好位置之后就可以与地面固定，在通过升降装置19来控制它的高度，然后将支撑架5打开，使机体12与支撑架5以及安装架4之间构成一个稳固的三角形安装简单适应各种高楼层用户，具有很强的普遍使用性，且节约空间，集热效率高，非常方便，在使用一段时间后控制器会自动启动小型制动电机，小型制动电机带动侧边框7内的带轮13转动，带轮13转动带动皮带14活动，皮带14带动安装在皮带14上的清洁刷8，使得清洁刷8在集热板9上缓缓的活动，刷掉堆积在集热板9上的灰尘，在行进到阻挡版17时将逆向行进回起点，并将刷掉的灰尘扫下，最终回到起点，完成一次清洁，由于平板式热水器大多用在墙外，居住者不方便接触到的位置，而日常的使用时一定会堆积灰尘且清理不便，所以通过设置清洁刷8和滑轨11使清理平板式太阳能热水器变得简单轻松方便，从而使集热板9最大效率的吸收到阳光，提高热水转化率，提升用户体验，增加平板式热水器使用寿命，非常方便安全。
本一个实施例中，还包括地面固定装置，它设置在平板式太阳能热水器机体12下方，与安装架4固定连接，所述地面固定装置包括：固定座18、升降装置19、安装板20、移动装置21；
所述固定座18下面安装有移动装置21，所述固定座18上面左右对称各有一个升降驱动电机槽22；所述固定座18上面安装有升降装置19；所述安装板20下面左右对称安装有滑槽I23；
所述升降装置19包括：弧状板I191、电动伸缩杆192、升降驱动电机193、旋转杆194、中空圆柱体195、环形件196、滑槽I23。所述升降驱动电机193安装在所述升降驱动电机槽22内，所述升降驱动电机193输出轴与所述旋转杆194固定连接；所述旋转杆194又固定在所述中空圆柱体195内；所述中空圆柱体195外螺纹连接有环形件196，所述环形件196与所述电动伸缩杆192一端连接，所述电动伸缩杆192另一端与弧状板I191的弧形下侧转动连接，所述滑槽I23设置在所述安装板20下端，所述弧状板I191的弧形上侧通过滑块212滑动连接在所述滑槽I23内，所述弧状板I191的非弧形边构成直角，所述弧状板I191的直角拐点转动连接在固定座18上端；
所述移动装置21包括：执行元件211、滑块212、弧状板II213、衔接块214、轴215、滑槽II216。所述移动装置21由下到上，左右两边对称安装有两个滑块212；所述滑块212左右两边各连接有一个执行元件211，执行元件211另一端连接在移动装置21的底端；所述衔接块214中间连接有轴215，侧面设置有滑槽III217；所述弧状板II213上又固定设置有滑槽II216；所述滑槽II216与滑槽III217相互连通，所述滑块212、滑槽II216和滑槽III217相互配合在一起。
上述技术方案的工作原理为：首先将该一种平板式太阳能热水器的安装架4与机体12下方的地面固定座18固定在一起，当该平板式太阳能热水器的安装高度太低，无法接受太阳光时，可以通过升降装置19来提高固定座18的高度来实现，升降装置19在运行时通过启动升降驱动电机193带动上边连接的旋转杆194转动，旋转杆194带动中空圆柱体195运动，中空圆柱体195又使与它相连的环形件196上下移动，从而拉动与它相连的电动升缩杆192向上移动，使的弧状板I191平行与固定座18的那一面改变角度，直到与固定座18垂直，弧状板I191原本垂直的短边贴在固定座18上，从而将安装板20向上顶起，来实现高度的调节，然后当平板式太阳能热水器需要移动位置时，可以通过固定座18下端的移动装置21来实现，在找到合适的安装位置之后，启动执行元件211带动滑块212运动，滑块212通过滑槽II216带动弧状板II213绕着衔接块214转动，当弧状板II213与衔接块214形成一定的角度时，就会阻止移动装置21转动，从而实现平板式太阳能热水器的固定。
上述技术方案的工作效果为：由于平板式热水器大多用在楼顶的墙顶，而且体型较大，重量也重，不利于使用者搬用，给该平板式热水器安装移动装置21可以很好的解决这一问题，移动装置21中的执行元件不仅方便将固定板18托起，而且主要是为了给弧状板II213绕着衔接块214转动形成角度提供力的作用，不仅方便使用者搬用，还可以起到固定作用，当你安装的高度无法满足平板式热水器集热板9所需的高度时，通过调节升降装置19来提高集热面积，然后通过调整角度增大了太阳能最大利用率，非常实用，安装也变的更便捷，不仅提高了用户体验，而且减少用户的劳动强度。
本一个实施例中，还包括驱动电机装置；
温度传感器，所述温度传感器设置在集热板9上，用于检测集热板(9)表面的温度；
将所述集热板9可接收到太阳光照的时间范围均匀分割成若干个时段，并通过温度传感器测量每个时段的集热板9表面的温度；
所述控制器2与所述温度传感器电连接，所述控制器基于所述温度传感器控制所述驱动电机装置工作，包括以下步骤：
步骤1：根据公式(1)计算出驱动电机装置的目标输出功率；
式中：PN为所述驱动电机装置的第N个时段的目标输出功率，N大于等于2；nH为驱动电机装置的最大转速；IH为所述驱动电机装置以所述最大转速工作时的电流；I0为所述驱动电机装置的空载电流；Ra为所述驱动电机装置的电阻；V0为所述驱动电机装置的空载电压，e为自然常数，取值为2.72，Ti为第i个时段的温度传感器检测值，Tk为太阳能热水器的目标热水温度，TN0为第N个时段初始时刻温度传感器检测值，t为所述集热板可接收到太阳光照的时间范围的时长，t0为将所述太阳能热水器的水的可保温时间，n0为驱动电机装置的空转转速；
步骤2：基于步骤1及公式(2)计算出驱动电机装置的目标转速；
式中n为目标转速，T为所述驱动电机装置的额定扭矩。
所述控制器控制所述驱动电机装置在第N个时段以目标转速控制带动所述旋转轴1转过预设角度。
上述技术方案的有益效果为：
将所述集热板9可接收到太阳光照的时间范围均匀分割成若干个时段，并通过温度传感器测量每个时段的集热板9表面的温度；
所述控制器基于所述温度传感器控制所述驱动电机装置工作，首先根据公式(1)计算出PN为所述驱动电机装置的第N个时段的目标输出功率(N大于等于2)，代表为在初始(第一个时段)安装后，其中后续在每个时段均进行一次计算输出功率，公式(1)中
然后基于步骤1及公式(2)计算出驱动电机装置的目标转速，所述控制器控制所述驱动电机装置在第N个时段以目标转速控制带动所述旋转轴1转过预设角度；即从第二个时段开始，每个时段时集热板的角度都不是固定的，而是在每个时段均进行一次或多长旋转调节，通过调节角度过程中，使得集热板受热更均匀(避免在某个角度或集热板某处过于暴晒)，且避免太阳角度变化而集热板角度固定影响集热。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
