CN103256651B - 一种太阳能采暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能采暖系统，属于太阳能技术领域。它解决了用户在北方冬天使用暖气存在生产成本高和浪费能源等技术问题。本太阳能采暖系统，包括支架，支架上固定有集风管和若干集热管，集热管包括内管体和外管体，内管体和外管体密封固连成一体且两者之间为真空状态，内管体一端具有进气口，内管体另一端具有出气口，内管体的出气口与集风管相连通，且外管体与集风管保持密封，集风管一端为封闭端，另一端与一输出管相连通，集风管中还设有能将集风管中的空气由输出管输出的负压风机。本发明能够为用户快速提供暖气和热水，生产成本低，能源省。

Description

一种太阳能采暖系统

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，涉及一种采暖系统，特别是一种太阳能采暖系统。

背景技术

太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。

随着经济的飞速发展，能源消耗量日益剧增，使我们居住的地球上能源越来越匮乏。而太阳能对我们来说是取之不尽的能源，因此，对于太阳能的利用已经广泛的进入到人们的生产生活中了的。

在我国北方地区，居民在冬季取暖一般都是采用烧煤锅炉产生的蒸汽或热水通过散热器来实现的，其中蒸汽是单程输送而热水是循环输送的，这种方式不仅费用高，而且会带来严重的环境污染。经检索，发现如中国专利文献公开了一种太阳能室内采暖系统【专利号：ZL200920104329.7；授权公告号：CN201507983U】。这种太阳能室内采暖系统，包括太阳能集热器、通过太阳能集热器进、出水管和太阳能集热器相连通的保温水箱、串接在保温水箱进、出水管之间的电采暖炉和室内散热器，所述的电采暖炉的进水管和保温水箱出水管相连通，电采暖炉的出水管和散热器的进水管相连通，所述的保温水箱和太阳能集热器之间的管路上设置有循环泵、室内散热器和保温水箱之间的管路上设置有循环泵。这种保温水箱在采暖的过程中向室内散热，避免了热量的浪费，电采暖炉和散热器之间组成了一个独立封闭的采暖系统，节省了加热保温水箱里水的时间，省时省电。

但是，上述的太阳能室内采暖系统存在一定的问题，比如说，加热的介质必须为水，在我国北方地区，冬天的时候，水是要结成冰的，导致无法使用太阳能；另外，保温水箱里的水只能向室内进行供暖，不可用于其他用途。所以，对于本领域内的技术人员，还有待对现有技术中的太阳能室内采暖系统进行改进，以使其能够吸收更多的太阳能，提高太阳能的使用效率，同时增广它的用途。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种太阳能采暖系统，本太阳能采暖系统具有能够将集热管内的空气加热为室内提供暖气或者为水提供热源的特点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种太阳能采暖系统，包括支架，其特征在于，所述的支架上固定有集风管和若干集热管，所述集热管包括内管体和外管体，所述的内管体和外管体密封固连成一体，且内管体和外管体之间为真空状态，所述内管体的外壁上涂有集热镀膜层，所述的内管体一端具有与内管体内部空腔相连通的进气口，所述内管体另一端具有与内管体内部空腔相连通的出气口，所述的内管体的出气口与所述的集风管相连通，且外管体与集风管保持密封，所述集风管一端为封闭端，所述集风管另一端与一输出管相连通，所述的集风管中还设有能将集风管中的空气由输出管输出的负压风机。

将本太阳能采暖系统安装在具有太阳光的位置，处于大自然中的空气经内管体的进气口进入到内管体的内部空腔中，集热管就会吸收太阳能将内管体中的空气加热，然后经内管体的出气口进入到输出管中，在负压风机的作用下，输出管中经加热后的空气就会源源不断的向输出管外端流动了，将输出管的外端与室内相连通，经加热后的空气就会流入到室内了的，供人们取暖。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的内管体包括进风段和出风段，上述的进气口开设在进风段上，上述的出气口开设在出风段上，所述的进风段呈螺旋管状，所述的出风段呈直管状。呈螺旋管状的进风段是具有伸缩性的，当内管体发热膨胀时，内管体的两端就会向外挤压，从而防止内管体胀裂，延长其使用寿命。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的集热镀膜层为氮化铝层，上述进风段和出风段之间的外管体内壁上还涂有钡层，所述钡层的长度为5cm～8cm。氮化铝层导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。通过钡层可以检测内管体与外管体之间的真空度，当钡层发亮的时候，则表明真空度好；当钡层暗淡不发亮的时候，则表明真空度不好。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的外管体与集风管之间设有能保持两者密封的橡胶套。橡胶套可以提高外管体与集风管之间的密封性能。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的输出管内还设有热交换盘管，所述的热交换盘管两端均穿出所述的输出管且与输出管保持密封，所述热交换盘管两端分别为进水端和出水端。向热交换盘管中的进水端输入水，水就会由处于输出管中的热空气进行加热，之后从热交换盘管中的出水端中流出，供用户使用。

在上述的太阳能采暖系统中，所述热交换盘管采用铜质材料制成，所述热交换盘管的螺旋长度为20m～40m。采用铜质材料制成的热交换盘管具有很好的热交换性能。

在上述的太阳能采暖系统中，本太阳能采暖系统还包括保温水箱，所述的保温水箱具有进口和出口，所述保温水箱的进口通过连接管一与上述热交换盘管的出水端相连通，所述保温水箱的出口通过连接管二与上述热交换盘管的进水端相连通，所述的连接管二上还设有水泵。通过水泵就可将处于保温水箱中的水经连接管二抽到热交换盘管中，处于热交换盘管中的水就能够被输出管中的热空气加热，最后经连接管一流回保温水箱。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的连接管一和连接管二上均套设有保温管，所述的保温管的材料为橡胶或聚氨酯泡沫或聚苯板或酚醛泡沫。保温管可对经热交换盘管加热后的水进行保温，使其在流出时尽量减少热量损失。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的保温水箱上还设有进水阀和出水阀，所述的进水阀和出水阀均为电磁阀，所述的保温水箱内还与当保温水箱内水位低于设定值一时自动开启进水阀和当保温水箱内水位高于设定值二时自动关闭进水阀的控制机构相连。当保温水箱内的水位低于设定值一时，控制机构自动控制进水阀打开，对保温水箱进行补水；当保温水箱内的水位高于设定值二时，控制机构自动控制进水阀关闭，停止对保温水箱进行补水。通过该控制机构还可以控制出水阀打开或者关闭，就可将保温水箱中经加热后的水输出，供用户使用。

在上述的太阳能采暖系统中，所述的控制机构包括PLC可编程控制器和液位感应器，所述的PLC可编程控制器固定在保温水箱的外壁上，所述的液位感应器设置在保温水箱内，液位感应器的低位探头与保温水箱的箱底之间的距离为5～10cm，液位感应器的高位探头与保温水箱的箱底之间的距离为80～100cm，所述的液位感应器、进水阀和出水阀分别通过线路一、线路二和线路三与PLC可编程控制器相连，所述的PLC可编程控制器还具有能控制出水阀开启或关闭的操作面板和能与外界计算机相连接的输出端口。作为优选，液位感应器的低位探头与保温水箱的箱底之间的距离为10cm，液位感应器的高位探头与保温水箱的箱底之间的距离为80～100cm。将PLC可编程控制器上的输出端口与计算机相连，并在计算机上设置好程序，当液位感应器的低位探头感应到保温水箱中的水不足10cm时，计算机命令PLC可编程控制器将进水阀开启，对保温水箱进行补水；当液位感应器的低位探头感应到保温水箱中的水高于100cm时，计算机命令PLC可编程控制器将进水阀关闭，停止对保温水箱进行补水。通过操作面板，还可以手动控制出水阀的开启或关闭，方便用户直接使用保温水箱中的热水。

与现有技术相比，本太阳能采暖系统具有以下优点：

1、本发明通过集热管将进入到内管体中的空气进行加热，并由集风管收集，在负压风机的作用下，就可将经加热后的热空气经输出管顺利的输送到室内了的，供用户取暖，方便实用，可以有效缓解北方地区使用空调取暖浪费能源的问题。

2、本发明通过在输出管中设置热交换盘管，输出管中的热气就可将热交换盘管中的水加热，由连接管一输送至保温水箱中，保温水箱中的水就会变热，供用户使用。

3、本发明通过在内管体上设置呈螺旋管状的进风段，由于进风段是具有伸缩性的，这可以防止内管体在加热状态下因膨胀而导致胀裂，延长寿命。

4、本发明通过在输出管中设置一负压风机，可以加快空气的循环速度，从而更快的为用户提供暖气，或者更快的加热热交换盘管中的水。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中集热管的剖视图；

图3是本发明中输出管的局部剖视图；

图4是本发明中保温水箱的结构示意图。

图中，1、支架；2、集风管；3、集热管；31、内管体；31a、进风段；31b、出风段；31c、进气口；31d、出气口；32、外管体；33、集热镀膜层；34、钡层；4、输出管；5、负压风机；6、橡胶套；7、热交换盘管；71、进水端；72、出水端；8、保温水箱；81、进口；82、出口；83、进水阀；84、出水阀；9、连接管一；10、连接管二；11、水泵；12、保温管；13、PLC可编程控制器；13a、操作面板；13b、输出端口；14、液位感应器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种太阳能采暖系统，包括支架1、集风管2和若干集热管3，集风管2和集热管3均固定在支架1上。

如图1和2所示，集热管3包括内管体31和外管体32，内管体31和外管体32密封固连成一体，且内管体31和外管体32之间为真空状态。内管体31的一端具有与内管体31内部空腔相连通的进气口31c，另一端具有与内管体31内部空腔相连通的出气口31d，内管体31的出气口31d与集风管2相连通，且外管体32与集风管2保持密封。内管体31包括进风段31a和出风段31b，进气口31c开设在进风段31a上，且进风段31a呈螺旋管状；出气口31d开设在出风段31b上，且出风段31b呈直管状。呈螺旋管状的进风段31a是具有伸缩性的，当内管体31发热膨胀时，内管体31的两端就会向外挤压，从而防止内管体31胀裂，延长其使用寿命。内管体31的外壁上涂有集热镀膜层33，具体的，集热镀膜层33为氮化铝层，氮化铝层导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。进风段31a和出风段31b之间的外管体32内壁上还涂有钡层34，钡层34的长度为5cm～8cm。作为优选，钡层34的长度为6cm。钡层34可以检测内管体31与外管体32之间的真空度，当钡层34发亮的时候，则表明真空度好；当钡层34暗淡不发亮的时候，则表明真空度不好。外管体32与集风管2之间设有能保持两者密封的橡胶套6，以提高外管体32与集风管2之间的密封性能。集风管2的一端为封闭端，另一端与一输出管4相连通，集风管2中还设有能将集风管2中的空气由输出管4输出的负压风机5。

如图3所示，输出管4内还设有热交换盘管7，热交换盘管7两端均穿出输出管4且与输出管4保持密封，热交换盘管7两端分别为进水端71和出水端72。向热交换盘管7中的进水端71输入水，水就会由处于输出管4中的热空气进行加热，之后从热交换盘管7中的出水端72中流出，供用户使用。具体的，热交换盘管7采用铜质材料制成，热交换盘管7的螺旋长度为20m～40m。作为优选，热交换盘管7的长度为30m。采用铜质材料制成的热交换盘管7具有很好的热交换性能。

如图1和4所示，本太阳能采暖系统还包括保温水箱8，该保温水箱8具有进口81和出口82，保温水箱8的进口81通过连接管一9与热交换盘管7的出水端72相连通，保温水箱8的出口82通过连接管二10与热交换盘管7的进水端71相连通，连接管二10上还设有水泵11。通过水泵11就可将处于保温水箱8中的水经连接管二10抽到热交换盘管7中，处于热交换盘管7中的水就能够被输出管4中的热空气加热，最后经连接管一9流回保温水箱8。连接管一9和连接管二10上均套设有保温管12，保温管12的材料为橡胶或聚氨酯泡沫或聚苯板或酚醛泡沫。保温管12可对经热交换盘管7加热后的水进行保温，使其在流出时尽量减少热量损失。保温水箱8上还设有进水阀83和出水阀84，进水阀83和出水阀84均为电磁阀，保温水箱8内还与当保温水箱8内水位低于设定值一时自动开启进水阀83和当保温水箱8内水位高于设定值二时自动关闭进水阀83的控制机构相连。

具体来说，控制机构包括PLC可编程控制器13和液位感应器14，PLC可编程控制器13固定在保温水箱8的外壁上，液位感应器14设置在保温水箱8内，液位感应器14的低位探头与保温水箱8的箱底之间的距离为5～10cm，液位感应器14的高位探头与保温水箱8的箱底之间的距离为80～100cm，液位感应器14、进水阀83和出水阀84分别通过线路一、线路二和线路三与PLC可编程控制器13相连，PLC可编程控制器13还具有能控制出水阀84开启或关闭的操作面板13a和能与外界计算机相连接的输出端口13b。作为优选，液位感应器14的低位探头与保温水箱8的箱底之间的距离为10cm，液位感应器14的高位探头与保温水箱8的箱底之间的距离为80～100cm。将PLC可编程控制器13上的输出端口13b与计算机相连，并在计算机上设置好程序，当液位感应器14的低位探头感应到保温水箱8中的水不足10cm时，计算机命令PLC可编程控制器13将进水阀83开启，对保温水箱8进行补水；当液位感应器14的低位探头感应到保温水箱8中的水高于100cm时，计算机命令PLC可编程控制器13将进水阀83关闭，停止对保温水箱8进行补水。通过操作面板13a，还可以手动控制出水阀84的开启或关闭，方便用户直接使用保温水箱8中的热水。

将本太阳能采暖系统安装在具有太阳光的位置，处于大自然中的空气经内管体31的进气口31c进入到内管体31的内部空腔中，集热管3就会吸收太阳能将内管体31中的空气加热，然后经内管体31的出气口31d进入到输出管4中，在负压风机5的作用下，这些热空气主要由两个作用：一、在输出管4中经加热后的空气会源源不断的向输出管4外端流动了的，将输出管4的外端与室内相连通，经加热后的空气就会流入到室内了的，供人们取暖；二、在输出管4中经加热后的空气会对输出管4中的热交换盘管7进行加热，从而和保温水箱8中的水进行热交换，使保温水箱8中的水加热，供用户使用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、支架；2、集风管；3、集热管；31、内管体；31a、进风段；31b、出风段；31c、进气口；31d、出气口；32、外管体；33、集热镀膜层；34、钡层；4、输出管；5、负压风机；6、橡胶套；7、热交换盘管；71、进水端；72、出水端；8、保温水箱；81、进口；82、出口；83、进水阀；84、出水阀；9、连接管一；10、连接管二；11、水泵；12、保温管；13、PLC可编程控制器；13a、操作面板；13b、输出端口；14、液位感应器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种太阳能采暖系统，包括支架(1)，其特征在于，所述的支架(1)上固定有集风管(2)和若干集热管(3)，所述集热管(3)包括内管体(31)和外管体(32)，所述的内管体(31)和外管体(32)密封固连成一体，且内管体(31)和外管体(32)之间为真空状态，所述内管体(31)的外壁上涂有集热镀膜层(33)，所述的内管体(31)一端具有与内管体(31)内部空腔相连通的进气口(31c)，所述内管体(31)另一端具有与内管体(31)内部空腔相连通的出气口(31d)，所述的内管体(31)的出气口(31d)与所述的集风管(2)相连通，且外管体(32)与集风管(2)保持密封，所述集风管(2)一端为封闭端，所述集风管(2)另一端与一输出管(4)相连通，所述的集风管(2)中还设有能将集风管(2)中的空气由输出管(4)输出的负压风机(5)，所述的内管体(31)包括进风段(31a)和出风段(31b)，上述的进气口(31c)开设在进风段(31a)上，上述的出气口(31d)开设在出风段(31b)上，所述的进风段(31a)呈螺旋管状，所述的出风段(31b)呈直管状，所述的集热镀膜层(33)为氮化铝层，上述的外管体(32)内壁上还涂有钡层(34)，所述钡层(34)的长度为5cm～8cm，所述的输出管(4)内还设有热交换盘管(7)，所述的热交换盘管(7)两端均穿出所述的输出管(4)且与输出管(4)保持密封，所述热交换盘管(7)两端分别为进水端(71)和出水端(72)；本太阳能采暖系统还包括保温水箱(8)，所述的保温水箱(8)具有进口(81)和出口(82)，所述保温水箱(8)的进口(81)通过连接管一(9)与上述热交换盘管(7)的出水端(72)相连通，所述保温水箱(8)的出口(82)通过连接管二(10)与上述热交换盘管(7)的进水端(71)相连通，所述的连接管二(10)上还设有水泵(11)，所述的保温水箱(8)上还设有进水阀(83)和出水阀(84)，所述的进水阀(83)和出水阀(84)均为电磁阀，所述的保温水箱(8)内还设有当保温水箱(8)内水位低于设定值一时自动开启进水阀(83)和当保温水箱(8)内水位高于设定值二时自动关闭进水阀(83)的控制机构。

2.根据权利要求1所述的太阳能采暖系统，其特征在于，所述的外管体(32)与集风管(2)之间设有能保持两者密封的橡胶套(6)。

3.根据权利要求2所述的太阳能采暖系统，其特征在于，所述热交换盘管(7)采用铜质材料制成，所述热交换盘管(7)的螺旋长度为20m～40m。

4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能采暖系统，其特征在于，所述的连接管一(9)和连接管二(10)上均套设有保温管(12)，所述的保温管(12)的材料为橡胶或聚氨酯泡沫或聚苯板或酚醛泡沫。

5.根据权利要求1或2或3所述的太阳能采暖系统，其特征在于，所述的控制机构包括PLC可编程控制器(13)和液位感应器(14)，所述的PLC可编程控制器(13)固定在保温水箱(8)的外壁上，所述的液位感应器(14)设置在保温水箱(8)内，液位感应器(14)的低位探头与保温水箱(8)的箱底之间的距离为5～10cm，液位感应器(14)的高位探头与保温水箱(8)的箱底之间的距离为80～100cm，所述的液位感应器(14)、进水阀(83)和出水阀(84)分别通过线路一、线路二和线路三与PLC可编程控制器(13)相连，所述的PLC可编程控制器(13)还具有能控制出水阀(84)开启或关闭的操作面板(13a)和能与外界计算机相连接的输出端口(13b)。