CN103017353B - 一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统 - Google Patents

Abstract

一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，属于太阳能光热利用设备领域，具体涉及一种用于冬季室内采暖、太阳能烘干等用途的暖风供应系统。包括玻璃管室外集热器和室内暖风机，玻璃管室外集热器包括进气联集箱（2）、真空集热管（5）和出气联集箱（7），真空集热管（5）为平行设置的多根双通玻璃管，真空集热管（5）为一端连通进气联集箱（2），另一端固定连通出气联集箱（7）；进气联集箱（2）下部设有进气口（12），出气联集箱（7）顶部设有出气口（9），出气口（9）通过通风风道（13）联接室内暖风机的进风口。本发明具有结构合理、节约能源、太阳能热利用率高、干净环保等优点。

Description

一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统

技术领域

一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，属于太阳能光热利用设备领域，具体涉及一种用于冬季室内采暖、太阳能烘干等用途的暖风供应系统。

背景技术

随着煤、石油等能源的日益紧缺和环保压力的不断增大，各国都开始力推可再生能源。其中，开发和利用太阳能成为可再生能源中最炙热的新宠，发展和利用太阳能已成为大势所趋。首先，太阳能光热在我国已发展多年，但大多数都集中在太阳能热水使用领域，太阳能热风方面的技术开发相对薄弱，并没有得到有效的利用，相比太阳能热水系统在太阳能室内供暖、工业产品烘干、农产品烘干等领域的应用，太阳能热风系统不管在成本、技术稳定性、太阳能热利用率等方面具有更加明显的优势。其次，目前，国内的室内供暖多数采用水暖、气暖的形式，而水暖和气暖仍是采用电加热或者煤炭、废油等燃料的方式产生，并不环保因此，以上的供热方式对能源的浪费相当严重，包括最近的新风换热技术，同样需要利用电能来加热实现。

再者，现有的太阳能加热器，基本上都是利用金属管来实现集热，利用玻璃管来实现集热的装置还没发现有效果较为理想的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种节约能源、干净环保、集热效果好、利用玻璃管集热的玻璃管式太阳能空气集热供风系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：包括玻璃管室外集热器和室内暖风机，玻璃管室外集热器包括进气联集箱、真空集热管和出气联集箱，真空集热管为平行设置的多根双通玻璃管，真空集热管一端连通进气联集箱，另一端固定连通出气联集箱；进气联集箱和出气联集箱的内外两层壳体之间均贴覆一层保温板，进气联集箱下部设有进气口，出气联集箱顶部设有出气口，出气口通过通风风道联接室内暖风机的进风口。

所述的真空集热管水平或竖直放置，进气联集箱和出气联集箱分别安装在真空集热管两端，进气联集箱或出气联集箱上设有过热保护口，过热保护口处装有电动或手动启闭装置。

所述的真空集热管上方、下方和前方均设有一层防护网，防护网两端分别固定联接进气联集箱和出气联集箱，所述的真空集热管后方设有一层反光板，反光板为平板或为与管体外形相适应的波形板。

所述的室内暖风机为室内柜机，包括柜体、安装在柜体内的离心风机、风道、第一电加热装置以及柜体上部开设的第一暖风出口，在柜体内下部增设室外风供风装置，室外风供风装置安装在离心风机的一侧，室外风供风装置出风端口与离心风机的进风口接触式联接。

所述的室外风供风装置包括模式转换罩、推动机构和接管口，模式转换罩的形状和尺寸与离心风机进风口的形状和尺寸相对应，且模式转换罩的中心与离心风机的中心处在同一水平线上；在模式转换罩后侧安装推动其水平运动并与离心风机进风口对接的推动机构；在模式转换罩顶部或底部开设接管口，接管口处设有管道启闭装置，管道启闭装置的启闭状态与第一电加热装置的启闭状态相反，通过开启或关闭管道启闭装置形成室外太阳能供风或室内风电加热置换两种暖风供应形式。

所述的室内暖风机为室内挂机，包括机壳、室内循环风进风口、第二暖风出口、第二暖风出口处安装的摆页、第二电加热装置以及安装在机壳内部的摆页同步电机、贯流风轮、贯流风轮电机和安装贯流风轮的固定轴，在贯流风轮上方增设室外风供风机构，室外风供风机构的室外风进风口通过通风风道联接出气联集箱的出气口，流通室外热风的室外热风风道的出风口设置在贯流风轮上方一侧，并通过模式转换挡板控制室外热风风道出风口的启闭状态；机壳的前端面上开设室内循环风进风口，贯流风轮下方设置第二电加热装置，且在室内循环风进风口处和第二电加热装置处分别设有室内测温点和电加热测温点。

所述的室外风供风机构包括室外风进风口、模式转换挡板和挡板驱动机构，室外热风风道安装在机壳顶部，上下贯通，室外热风风道顶部开设室外风进风口，室外热风风道底部的出风口处设置模式转换挡板；所述的模式转换挡板顶部为水平安装的弧形板，弧形板的尺寸与室外热风风道出风口的尺寸相匹配，模式转换挡板两侧为竖直安装的半圆形板，两半圆形板通过其侧面设置的套筒可枢转的安装在固定轴的两端。

所述的挡板驱动机构为推动套筒旋转的电磁铁推拉或电磁旋转机构。

所述的挡板驱动机构为齿轮传动，包括安装在模式转换挡板其中一个半圆形板一侧的模式转换电机，模式转换电机输出端通过一对啮合的传动齿轮联接半圆形板，模式转换挡板后方的机壳内侧壁上对应设有一个作为模式转换挡板旋转终点的行程开关。

所述的室内暖风机包括一个室内排风扇，室内排风扇的进风端连通通风风道。

与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：

1、节约能源、集热效果显著：无需效果其他能源，完全利用太阳能的辐射热即可，并利用储热材料进一步的吸收太阳能的辐射热，保证管内的温度，延长使用时间，同时又利用反光板将太阳能的辐射热再次反射给真空集热管，充分提高太阳能的热利用率，保证真空集热管的集热效果；通过玻璃管室外集热器和室内暖风机结合使用，将暖风供应加大程度的依靠利用太阳能的辐射热来加热空气的方式来实现，使得室内暖风机形成太阳能热风供应和室内风加热循环供应两种供风形式，在不需要利用室外太阳能热风供应时，通过模式转换挡板关闭室外热风风道，启用室内机的电加热装置，启动室内风加热循环供风；在需要利用室外太阳能热风供应时，通过模式转换挡板连通室外热风风道，启动室外太阳能热风供应，可实现两种供风模式的轻松转换，稳定性强、使用范围广，适合大范围的推广；

2、干净环保，成本低廉：制作简单、无需其他复杂的工艺，安装方便、稳定性高，而且不产生其他有害物质，节能的同时干净环保；成本低廉，提高经济效益，充分利用太阳能加热供暖，减少不可再生能源的消耗，节约能源，降低使用成本。

附图说明

图1是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例1的系统连接关系示意图。

图2是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例1的室内暖风机结构示意图。

图3是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例1的玻璃管室外集热器结构示意图。

图4是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例2的玻璃管室外集热器结构示意图。

图5是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例3的系统连接关系示意图。

图6是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例3的室内暖风机的结构示意图。

图7是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例4的室内暖风机的结构示意图。

图8是玻璃管式太阳能空气集热供风系统实施例5的系统连接关系示意图。

其中：1、空气滤清器   2、进气联集箱   3、保温板   4、室内排风扇   5、真空集热管   6、储热材料   7、出气联集箱   8、过热保护口   9、出气口   10、反光板   11、底部托架   12、进气口   13、通风风道   14、离心风机   15、储热装置   16、风道   17、第一电加热装置   18、模式转换罩   19、推动机构   20、第一暖风出口   21、接管口   22、柜体   23、摆页同步电机   24、模式转换电机   25、模式转换挡板   26、室外风进风口   27、贯流风轮   28、贯流风轮电机   29、机壳   30、电磁铁   31、牵引带   32、行程开关   33、传动齿轮   34、第二暖风出口   35、固定轴   36、摆页   37、室内测温点   38、电加热测温点   39、室外热风风道   40、第二电加热装置   41、室内循环风进风口   42、集热器测温点   43、启闭装置。

具体实施方式

图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~8对本发明做进一步说明。

实施例1  参照附图1~3：

该种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，包括玻璃管室外集热器和室内暖风机，玻璃管室外集热器包括空气滤清器1、进气联集箱2、保温板3、室内排风扇4、真空集热管5、储热材料6、出气联集箱7、过热保护口8、反光板10和底部托架11，真空集热管5为玻璃材质的双通管，设有多根，竖直平行放置，管体内部填充有储热材料6，储热材料6为石蜡、多硅晶或锡箔纸，多根真空集热管5一端连通进气联集箱2，另一端固定连通出气联集箱7，进气联集箱2和出气联集箱7的内壁上均贴覆一层保温板3，进气联集箱2一侧下部设有进气口12，进气口12处设有空气滤清器1，出气联集箱7一侧顶部设有出气口9，出气口9通过通风风道13联接室内暖风机的进风口，通风风道13上设有启闭装置43，进气联集箱2底部还设有底部托架11，通过底部托架11固定安装在墙体或屋顶上。

真空集热管5竖直放置，进气联集箱2安装在真空集热管5底部，出气联集箱7安装在真空集热管5顶部，出气联集箱7顶部另一侧设有过热保护口8，过热保护口8处装有电动或手动启闭装置43，在正常加热时，过热保护口8处于常闭状态，在出气联集箱7或真空集热管5内温度过高时，打开过热保护口8。真空集热管5上方、下方和前方均设有一层防护网，防护网两端分别固定联接进气联集箱2和出气联集箱7，真空集热管5后方设有一层反光板10，反光板10为平板或为与管体外形相适应的波形板。

室内暖风机为室内柜机式，包括柜体22、安装在柜体22内的离心风机14、风道16、第一电加热装置17以及柜体22上部开设的第一暖风出口20，在柜体22内下部增设室外风供风装置，室外风供风装置安装在离心风机14的一侧，室外风供风装置出风端口与离心风机14的进风口接触式联接。

室外风供风装置包括模式转换罩18、推动机构19和接管口21，模式转换罩18的形状和尺寸与离心风机14进风口的形状和尺寸相对应，且模式转换罩18的中心与离心风机14的中心处在同一水平线上；在模式转换罩18后侧安装推动其水平运动并与离心风机14进风口对接的推动机构19；在模式转换罩18顶部或底部开设接管口21，接管口21处设有管道启闭装置，管道启闭装置的启闭状态与第一电加热装置17的启闭状态相反，通过开启或关闭管道启闭装置形成室外太阳能供风或室内风电加热置换两种暖风供应形式。

工作过程如下：本发明在工作时，室内暖风机分为两种工作模式，室内电加热置换模式和室外风太阳能加热模式，且通过实时监测室内测温点37、电加热测温点38和集热器测温点42处的温度。

当集热器测温点42处温度高于室内测温点37处检测温度时，启用室外风太阳能加热模式，室外的冷风首先通过空气滤清器1滤清、除湿后由进气口12进入进气联集箱2，而后，空气进入真空集热管5中，真空集热管5吸收太阳能的的照射和辐射热，与管体内的空气进行换热，与此同时，利用储热材料6进一步的吸收太阳能的辐射热，利用反光板10将太阳能的辐射热再次反射给真空集热管5，保证管内的温度，延长使用时间，空气形成暖风上升进入出气联集箱7内，暖风通过出气口9排入通风风道13中，此时开启管道启闭装置，同时关闭第一电加热装置17，通过推动机构19推动模式转换罩18与离心风机14的进风口处形成对接，此时，通风风道13和模式转换罩18的接管口21连通，通过接管口21向离心风机14供风，通过离心风机14将通风风道13内的暖风抽取并依次流经储热装置15和风道16，储热装置15内的储热材料6可以延长暖风的供应时间，最终通过第一暖风出口20排入室内，源源不断的供应给需要暖风的场合。

当集热器测温点42处温度低于室内测温点37处检测温度时，启用室内电加热置换模式，关闭管道启闭装置，同时开启第一电加热装置17，模式转换罩18出风口与离心风机14进风口分离，此时，利用电加热装置17对由离心风机14抽取的室内风进行加热，再由第一暖风出口20排入室内。

此外，在出气联集箱7或真空集热管5内温度过高时，打开过热保护口8，释放一部分热量，用来保证装置运行的稳定性和安全性，防止因温度过高而发生炸裂现象。

实施例2

参照附图4：真空集热管5水平放置，进气联集箱2和出气联集箱7分别安装在真空集热管5左右两端，进气联集箱2上部设有过热保护口8。其他设置和工作过程与实施例1相同。

实施例3

参照附图5和6：室内暖风机为室内挂机式，包括机壳29、室内循环风进风口41、第二暖风出口34、第二暖风出口34处安装的摆页36、第二电加热装置40以及安装在机壳29内部的摆页同步电机23、贯流风轮27、贯流风轮电机28和安装贯流风轮27的固定轴35，在贯流风轮27上方增设室外风供风机构，室外风供风机构的室外风进风口26通过通风风道13联接出气联集箱7的出气口9，流通室外热风的室外热风风道39的出风口设置在贯流风轮27上方一侧，并通过模式转换挡板25控制室外热风风道39出风口的启闭状态；机壳29的前端面上开设室内循环风进风口41，贯流风轮27下方设置第二电加热装置40，且在室内循环风进风口41处和第二电加热装置40处分别设有室内测温点37和电加热测温点38。

室外风供风机构包括室外风进风口26、模式转换挡板25和挡板驱动机构，室外热风风道39安装在机壳29顶部，上下贯通，室外热风风道39顶部开设室外风进风口26，室外热风风道39底部的出风口处设置模式转换挡板25；所述的模式转换挡板25顶部为水平安装的弧形板，弧形板的尺寸与室外热风风道39出风口的尺寸相匹配，模式转换挡板25两侧为竖直安装的半圆形板，两半圆形板通过其侧面设置的套筒可枢转的安装在固定轴35的两端。

挡板驱动机构为电磁铁推拉式或电磁旋转式，在模式转换挡板25后侧的机壳29内壁上安装两块电磁铁30，每块电磁铁30都通过一条牵引带31联接半圆形板的套筒；或在模式转换挡板25其中一个半圆形板一侧安装一个旋转电磁铁，旋转电磁铁可旋转的套装在半圆形板的套筒上。

工作过程：当室外太阳能供风管路所监测温度低于室内测温点37所监测温度，如室内温度还未达到房间设定温度时，开启室内风加热循环供应模式。首先，通过给两块电磁铁30通电，通过两块电磁铁30彼此之间的相互作用，带动模式转换挡板25转动，实现室外太阳能热风供应和室内风加热循环供应两种工作模式的转换；或通过旋转电磁铁的旋转，带动模式转换挡板25转动，实现室外太阳能热风供应和室内风加热循环供应两种工作模式的转换。

当室外太阳能供风管路所监测温度高于室内测温点37所监测室内温度一定数值时，开启室外太阳能热风供应模式，此时，模式转换挡板25顶板脱离与室外热风风道39底部出风口的接触，太阳能热风供应管路将经过太阳能加热后的暖风由室外风进风口26进入室外热风风道39，再由室外热风风道39流经贯流风轮27，最终由第二暖风出口34排入室内，如此循环加热供应暖风，直至达到室内设定温度后，停止工作。其他的设置和工作过程与实施例1相同。

实施例4

参照附图7：挡板驱动机构为齿轮传动式，在模式转换挡板25其中一个半圆形板一侧设有一台模式转换电机24，模式转换电机24输出端通过一对啮合的传动齿轮33联接半圆形板，模式转换挡板25后方的机壳29内侧壁上对应设有一个作为模式转换挡板25旋转终点的行程开关32，当模式转换电机24为步进或伺服电机时，不需要设置行程开关32。室内模式转换电机24启动，通过传动齿轮33带动模式转换挡板25旋转，模式转换挡板25顶板断开室外热风风道39出风口与机壳29内部的流通；然后开启第二电加热装置40，室内风通过室内循环风进风口41进入机壳29内，流经贯流风轮27并经第二电加热装置40加热后，从第二暖风出口34排入室内，如此循环加热供应暖风，直至达到室内设定温度后，第二电加热装置40停止工作。通过模式转换电机24和传动齿轮33带动模式转换挡板25控制室外热风风道39出风口的启闭状态，其他设置和工作过程与实施例1相同。

此外，挡板驱动机构还可为手动推拉式，在模式转换挡板25其中一个半圆形板的套筒上联接一个可带动模式转换挡板25转动的转换手柄，模式转换挡板25后方的机壳29内侧壁上对应设有一个作为模式转换挡板25旋转终点的挡块。

实施例5

参照附图8：室内暖风机为简易式，包括一个室内排风扇4，室内排风扇4的进风端连通通风风道13。通过室内排风扇4将通风风道13中的暖风抽入室内。其他设置和工作过程与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：包括玻璃管室外集热器和室内暖风机，玻璃管室外集热器包括进气联集箱（2）、真空集热管（5）和出气联集箱（7），真空集热管（5）为平行设置的多根双通玻璃管，真空集热管（5）一端连通进气联集箱（2），另一端固定连通出气联集箱（7）；进气联集箱（2）和出气联集箱（7）的内外两层壳体之间均贴覆一层保温板（3），进气联集箱（2）下部设有进气口（12），出气联集箱（7）顶部设有出气口（9），出气口（9）通过通风风道（13）联接室内暖风机的进风口；

所述的室内暖风机为室内柜机，包括柜体（22）、安装在柜体（22）内的离心风机（14）、风道（16）、第一电加热装置（17）以及柜体（22）上部开设的第一暖风出口（20），在柜体（22）内下部增设室外风供风装置，室外风供风装置安装在离心风机（14）的一侧，室外风供风装置出风端口与离心风机（14）的进风口接触式联接；

所述的室外风供风装置包括模式转换罩（18）、推动机构（19）和接管口（21），模式转换罩（18）的形状和尺寸与离心风机（14）进风口的形状和尺寸相对应，且模式转换罩（18）的中心与离心风机（14）的中心处在同一水平线上；在模式转换罩（18）后侧安装推动其水平运动并与离心风机（14）进风口对接的推动机构（19）；在模式转换罩（18）顶部或底部开设接管口（21），接管口（21）处设有管道启闭装置，管道启闭装置的启闭状态与第一电加热装置（17）的启闭状态相反，通过开启或关闭管道启闭装置形成室外太阳能供风或室内风电加热置换两种暖风供应形式。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的真空集热管（5）水平或竖直放置，进气联集箱（2）和出气联集箱（7）分别安装在真空集热管（5）两端，进气联集箱（2）或出气联集箱（7）上设有过热保护口（8），过热保护口（8）处装有电动或手动启闭装置。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的真空集热管（5）上方、下方和前方均设有一层防护网，防护网两端分别固定联接进气联集箱（2）和出气联集箱（7），所述的真空集热管（5）后方设有一层反光板（10），所述反光板（10）为平板或为与管体外形相适应的波形板。

4.一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：包括玻璃管室外集热器和室内暖风机，玻璃管室外集热器包括进气联集箱（2）、真空集热管（5）和出气联集箱（7），真空集热管（5）为平行设置的多根双通玻璃管，真空集热管（5）一端连通进气联集箱（2），另一端固定连通出气联集箱（7）；进气联集箱（2）和出气联集箱（7）的内外两层壳体之间均贴覆一层保温板（3），进气联集箱（2）下部设有进气口（12），出气联集箱（7）顶部设有出气口（9），出气口（9）通过通风风道（13）联接室内暖风机的进风口；

所述的室内暖风机为室内挂机，包括机壳（29）、室内循环风进风口（41）、第二暖风出口（34）、第二暖风出口（34）处安装的摆页（36）、第二电加热装置（40）以及安装在机壳（29）内部的摆页同步电机（23）、贯流风轮（27）、贯流风轮电机（28）和安装贯流风轮（27）的固定轴（35），在贯流风轮（27）上方增设室外风供风机构，室外风供风机构的室外风进风口（26）通过通风风道（13）联接出气联集箱（7）的出气口（9），流通室外热风的室外热风风道（39）的出风口设置在贯流风轮（27）上方一侧，并通过模式转换挡板（25）控制室外热风和室内风的模式转换；机壳（29）的前端面上开设室内循环风进风口（41），贯流风轮（27）下方设置第二电加热装置（40），且在室内循环风进风口（41）处和第二电加热装置（40）处分别设有室内测温点（37）和电加热测温点（38）。

5.根据权利要求4所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的室外风供风机构包括室外风进风口（26）、模式转换挡板（25）和挡板驱动机构，室外热风风道（39）安装在机壳（29）顶部，上下贯通，室外热风风道（39）顶部开设室外风进风口（26），室外热风风道（39）底部的出风口处设置模式转换挡板（25）；所述的模式转换挡板（25）顶部为水平安装的弧形板，弧形板的尺寸与室外热风风道（39）出风口的尺寸相匹配，模式转换挡板（25）两侧为竖直安装的半圆形板，两半圆形板通过其侧面设置的套筒可枢转的安装在固定轴（35）的两端。

6.根据权利要求5所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的挡板驱动机构为推动套筒旋转的电磁铁推拉或电磁旋转机构。

7.根据权利要求5所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的挡板驱动机构为齿轮传动，包括安装在模式转换挡板（25）其中一个半圆形板一侧的模式转换电机（24），模式转换电机（24）输出端通过一对啮合的传动齿轮（33）联接半圆形板，模式转换挡板（25）后方的机壳（29）内侧壁上对应设有一个作为模式转换挡板（25）旋转终点的行程开关（32）。

8.根据权利要求4所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的真空集热管（5）水平或竖直放置，进气联集箱（2）和出气联集箱（7）分别安装在真空集热管（5）两端，进气联集箱（2）或出气联集箱（7）上设有过热保护口（8），过热保护口（8）处装有电动或手动启闭装置。

9.根据权利要求4所述的一种玻璃管式太阳能空气集热供风系统，其特征在于：所述的真空集热管（5）上方、下方和前方均设有一层防护网，防护网两端分别固定联接进气联集箱（2）和出气联集箱（7），所述的真空集热管（5）后方设有一层反光板（10），所述反光板（10）为平板或为与管体外形相适应的波形板。