CN101806498A - 大真空太阳能集热系统 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能集热系统，由多个具有真空隔热层的集热单元组成，各集热单元的组成包括外壳和吸热体，外壳呈扁箱形并包含具有较高透光率的透光面，吸热体具有较高吸热率及较低热辐射率并置于外壳的内部，各集热单元的外壳之间通过真空连接管相互通连，使各集热单元的真空隔热层相互通连成一个闭合的大真空联合体。集热系统还包括热能传输管道，安置于真空连接管内，与各集热单元的吸热体连接。另外，集热系统还设有一个真空供应维护系统，由真空源和辅助的阀门、真空连接管等组成，与大真空联合体之间相互通连。

Description

大真空太阳能集热系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能集热系统。
背景技术
大量矿物能源的使用，除了导致人类的未来面临能源困境外，还严重恶化了生态环境，同时人类对生活高质量的追求还导致了水资源的严重缺乏与污染，并且为治理污水所使用的矿物能源又制造了新的环境污染。因此，大力开发和使用太阳能已成为当今世界的共识。
目前广泛使用的民用太阳能集热装置主要为平板式和真空玻璃管式以及真空玻璃管的进化形式，热管式，前者因保温性能较差，热散发较大，所以得热率及所集热的温度均比较低，后者则因真空玻璃管的开口处，由于内胆及外壳在此处相互强制连接，导致大量的热量经由内胆壁被迅速传递至外壳并被散发掉，这是目前包括热水瓶在内的所有真空玻璃保温装置的通病，所以尽管真空隔热层的保温能力较强，但整体得热率依然不高。
工业化太阳能热发电方面，目前比较成熟的有塔式、槽式、碟式系统等太阳能集热方式，但都面临着投资大、成本高的问题。
现有的太阳能热水器多采用独立工作方式，其热能传输过程损耗较大，另外，普遍流行的紧凑式真空玻璃管热水器则因水箱和安装空隙等原因占用较多空间，导致单位面积得热率较低，对城市中宝贵的太阳能资源浪费较大。
发明内容
本发明的目的是：
提出一种得热率高、保温效果好且寿命长、成本低的大规模太阳能集热系统。
本发明的实现方法及原理将在下面予以解释。
本发明的太阳能集热系统，由多个具有真空隔热层的集热单元组成，各集热单元的组成包括外壳和吸热体，外壳呈扁箱形并包含具有较高透光率的透光面，吸热体具有较高吸热率及较低热辐射率并置于外壳的内部，其与外壳分离的部分形成真空隔热层，各集热单元的外壳之间通过真空连接管相互通连，使各集热单元的真空隔热层相互通连成一个闭合的大真空联合体。集热系统还包括热能传输管道，安置于真空连接管内，与各集热单元的吸热体连接，热能传输管道内的流体将所收集的太阳热能传送至目的地。
上述集热单元的外壳可由玻璃材料制成，为了避免热胀冷缩及地震等因素导致玻璃外壳受损，真空连接管道宜采用柔性的方式与之连接，如曲形的金属管等。
由于采用了真空隔热层互相连通的方式，各集热单元内的吸热体及热能传输管道均可避免与外壳紧密焊接，从而大大减少了热散发，并且使扁箱形的玻璃外壳避免受到热冲击。与真空玻璃管式太阳能集热器相比，本发明由于采用了具有较大采光面积的扁箱形外壳，增大了单位面积的集热效率并降低了生产成本。另外，由于采用了可变形的真空连接管，使玻璃外壳受到保护，从而确保了整体大真空联合体的可靠性。
为了长期确保大真空联合体的有效性，本发明还设有一个真空供应维护系统，由真空源和辅助的阀门、真空连接管等组成，与大真空联合体之间相互通连，可根据需要及时将渗入的空气抽出去。另外，为了确保整个太阳能集热系统的安全可靠，可将系统内的集热单元划分为多个大真空联合体，分别通过阀门和真空连接管同真空源相连接，使整个系统避免因某个集热单元意外受损而导致全面瘫痪。
真空源的构成方式较多，可采用电动的真空泵，还可采用以水蒸汽驱赶空气后再导入凝汽室的方式，后者尤其适合本发明，例如，使用隔膜蒸汽泵，配合多级真空仓，便可用较少的蒸汽消耗量获取较高的真空度。
附图说明
图1是作为本发明实施例的一个原理示意图。
图2是作为本发明实施例的一个典型的集热单元横截面原理示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明的一个实施例的原理示意图。集热系统包括多个集热单元1，集热单元1的主要结构为外壳2和吸热体3，外壳2呈扁箱形并包含具有较高透光率的透光面，吸热体3具有较高吸热率及较低热辐射率并置于外壳2的内部，其与外壳2之间除若干辅助性的支承接触外，其余部分应尽量保持分离，分离的部分形成真空隔热层，各集热单元1的外壳2之间通过真空连接管4相互通连，使各集热单元1的真空隔热层相互通连成一个闭合的大真空联合体。
集热系统还包括热能传输管道5，安置于真空连接管4内，与各集热单元1的吸热体3连接，热能传输管道5内的流体将所收集的太阳热能传送至目的地。
集热系统的另一个部分是真空源6，真空源6通过阀门7与多个上述大真空联合体连接。
上述集热单元的外壳1可由玻璃材料制成，为了避免热胀冷缩及地震等因素导致玻璃外壳1受损，真空连接管道5宜采用柔性的方式与之连接，如曲形的金属管等。
图2所示为本发明的一个典型的集热单元横截面原理示意图，其外壳呈扁箱形结构，前板8具有较高的透光率，后板9的内侧镀有反光膜并呈多个并排相连的直条状弧形聚光槽结构，多根并列的吸热管10安装在聚光焦线附近，吸热管10内装有流体。当该集热单元工作在一个闭环的系统中时，则可在吸热管10中装入纯净水，并且吸热管10可采用普通钢铁材料制造。
直条状弧形聚光槽可以东西向横向放置，聚光的方向指向春、秋季中期的太阳，当吸热管10的直径足够宽时，可兼顾冬、夏季的阳光入射角。
为了抵御大气压力，采用多个柱状支承体11使外壳的前、后板相互承接，后板还设有长条加强筋12。
本发明由于将多个集热单元统一集中于一个连续的真空隔热层之中，所以集热系统的散热量很小，整体得热能力大大增强，特别适用于大面积太阳能收集和应用，可广泛应用于城市居民小区太阳能集中热水供应，和工业化海水淡化及污水处理等领域。

Claims (5)

1.一种大真空太阳能集热系统，其特征在于，其包括：
多个集热单元，集热单元的组成包括外壳和吸热体，外壳呈扁箱形并包含具有较高透光率的透光面，外壳内部的空气被抽出成真空状，吸热体置于外壳的内部；
使各集热单元之间相互通连的真空连接管，分别与各集热单元的外壳相连接并与外壳内部相连通，使各集热单元的真空隔热层相互通连成一个闭合的大真空联合体；和
置于真空连接管内部的热能传输管道，分别与各集热单元的吸热体相连，热能传输管道内装有流体。
2.根据权利要求1所述的大真空太阳能集热系统，其特征在于，外壳由玻璃材料制成，真空连接管与外壳相连接的部分为曲形的金属管。
3.根据权利要求1和2所述的大真空太阳能集热系统，其特征在于，其还包括一个真空供应维护系统，其组成包括一个真空源和辅助的阀门、真空连接管等，与大真空联合体之间相互连接。
4.根据权利要求1至3所述的大真空太阳能集热系统，其特征在于：
集热单元的外壳的组成包括前、后板及辅助边框等，多个支承体分布于前、后板之间，后板的组成包含多个并列的直条状弧形聚光槽结构，并镀有反光膜；
吸热体的组成包含多根并列的吸热管，安装在聚光焦线附近，管内装有流体。
5.根据权利要求1至4所述的大真空太阳能集热系统，其特征在于，吸热体的组成包含多根并列的铁质金属吸热管。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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