可承壓、集熱儲熱一體、3D立體集熱、直熱式太陽能熱​水器

中華民國新型專利: M436153  大陸實用新型專利: CN201220572831   更新時間:2017/07/20 17:38
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臺灣位於北半球,傳統太陽能熱水器以23-30度傾角之2D平面集熱器朝向南方;但因日出東方日落西方,日照並非全天候位於南方,故本人設計此可承壓、集熱儲熱一體、3D立體集熱(360度)的直熱式太陽能熱水器,以改善傳統平板式、真空管、熱媒式太陽能熱水器的缺點。

說明:當日照還在東方時,太陽光將無法直接投射至面向南方的2D平面集熱器;但3D直熱式太陽能熱​水器為東/西/南/北方均有集熱區,即使太陽光還在東方,同樣可直接投射至面向東方的集熱區。
3D直熱式太陽能熱水器 樣品測照片

3D直熱式太陽能熱​水器優點:
  1. 可承壓:儲水桶可承壓,不需熱水專用加壓馬達,不會有開放式儲水桶熱水、冷水壓差問題。 
  2. 集熱儲熱一體:儲水桶外以選擇性吸收膜集熱,不需另裝配集熱板,可減少配管亦可降低成本。 
  3. 3D立體集熱:清晨有日照即可讓水溫升高,可直立式安裝較不占空間,迎風面小,架高支架的用料較少。 
  4. 直熱式:日照直射儲水桶表面集熱,不需自然循環導管/配管,也不需熱媒間接傳導,可減少傳輸時的熱散失。
        只靠儲水桶表面集熱,沒有集熱板/集熱管就沒有集熱板導管水垢阻塞的問題。
  5. 可使用平板集熱器約3mm厚的強化玻璃,可避免真空集熱管之圓管玻璃易碎的問題。 
  6. 以空氣、氣體、真空做為隔熱保溫層,不需灌大量PU保溫隔熱,可依不同氣密製程設定不同產品價格帶。
    保溫能力及成本:高度真空隔熱>中低度真空隔熱=氣體隔熱>空氣隔熱
缺點:
  1. 3D直熱式太陽能熱水器的承壓儲水桶和玻璃為一整體,不易分批來搬運,
    雖然佔用安裝面積較小,但一次就要搬運比平板式或真空管式還要重的重量!
    例:190公升承壓儲水桶+玻璃+內框架,集熱面積約2平方米,重量約75kg
      238公升承壓儲水桶+玻璃+內框架,集熱面積約2.4平方米,重量約90kg
    配套方案:1.兩人同時搬運或使用輔助器具
         2.使用吊車
         3.將玻璃與儲水桶和框架分離,搬上屋頂後才組裝玻璃,但會增加組裝難度,也可能氣密性降低。
      
  2. 3D直熱式太陽能熱水器之儲水桶表面積=集熱面積,不易再擴充集熱面積,
    例:190公升只能約2平方米的集熱面積,水溫上升有限,若日照不強,水溫不易達到50度以上。
    配套方案:1.搭配外置式反光板增加集熱面積。

         
    2.可多組直熱式太陽能熱​水器串聯及並聯,但其中一組必須串聯架高。
         3.與可承壓的平板式集熱器串聯,但也會增加平板式集熱器導管水垢阻塞的缺點,
     
  3. 我國CNS檢測太陽能熱水器之規範須傾角約30度,直立式的機種無法檢測。
    解決方法:使用可0-90度傾角的3D直熱式太陽能熱水器供檢測。
      
  4. 我國CNS檢測太陽能集熱面積計算方式為:長x寬的2D平面,無法計算3D立體集熱面
    例: 238公升儲水桶表面積(集熱面積)約2.4平方米,若以長x寬的2D平面計算則面積只有0.73平方米。
    解決方法:若以長x寬的2D平面計算此3D立體集熱面積,太陽能熱水器效率可能>1;送測後由政府相關檢測部門自行研議解決。
製程需求:
  1. 需能生產製造100-500公升承壓式儲水桶
  2. 需能對儲水桶外表噴塗、電鍍、真空濺鍍選擇性吸收膜
  3. 具不鏽鋼氬焊能力
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