CN103375917A - 高倍聚光室内多功能太阳能制热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，属太阳能真空超导传热技术新领域。该装置包括连接配水四通和溢流管的储热水箱以及一端密封于储热水箱内的真空管排及置于真空管排聚焦处的高倍聚光镜，其中真空管排下部母管内充装导热介质并密封内置电热棒。该装置具有热效率高，全天候供热的优点，适用于城乡和边远山区居民太阳能洗浴、采暖、饮用一机多用。

Description

高倍聚光室内多功能太阳能制热装置
技术领域：
本发明为一种高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，属太阳能真空超导传热技术新领域。
背景技术：
随着人民物质文化水平的提高和全球低碳经济发展的紧迫需要，太阳能利用已越来越广泛地普及到工业生产和民用领域。小型太阳能采暖、太阳能热水器、太阳能淋浴器已遍及城乡千家万户。目前，用于居民采暖、洗浴的太阳能制热装置普遍采用玻璃真空管冷热水密度差自然循环换热方式。该种换热方式虽然较好地利用了太阳的辐射能量，但存在如下缺陷：一是制热装置必须具备户外或楼顶安装空间，如果同一栋居民楼家家都使用太阳能制热装置，必须家家接管线，户户配太阳能制热装置，安装空间受到极大限制，财力物力造成很大浪费；二是太阳能能流密度低，制热效率低，同一台装置无法满足洗浴、采暖、饮用的多种需求；三是玻璃真空管严寒夜间易冻裂，加热工况充水易爆管，维护麻烦；四是晚间或阴雨天难以连续供热。上述不足制约了太阳能制热装置的普及和推广，亟待开发一种结构简单、成本低廉、既可室外安装，更适于室内安装、使用维护方便的多功能太阳能制热装置。
发明内容：
本发明高倍聚光室内多功能太阳能制热装置的目的是设计一种既适于室内安装，又不影响居室使用面积并兼具防盗和装饰效果，同时可满足洗浴、采暖、饮用的室内多功能太阳能制热装置。这就必须攻克太阳能高倍聚光真空超导传热技术的瓶颈和全天候连续供热的难题，以规模化节约能源、降低成本、绿色环保，便于在城乡居民和边远山区广泛推广普及，开创太阳能真空超导传热技术新领域。
为实现上述目的，本发明制热机理与常规玻璃真空管太阳能热水器利用冷热水的密度差自然循环换热天壤之别，一是在正常光照环境温度，装置即首先启动真空管内的导热介质，在真空无热阻条件下，急剧汽化的导热介质以1000倍于铜的传热速度快速与储热水箱的冷水换热，实现一次常规加温；二是高倍聚光镜超千度的聚能光斑，直接炙烤真空管内导热介质，诱发导热介质发生高能放热理化反应，实现二次超常规加温，与储热水箱的加温水极速换热；三是无日照天候，预置在真空管内的电热棒以极小功率，加热导热介质，实现全天候连续供热，综合制热效率较常规玻璃真空管太阳能热水器提高上百倍。
本发明的技术解决方案是：
本发明所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置包括连接配水四通(8)-(12)和溢流管(13)的储热水箱(7)以及一端密封于储热水箱(7)内的真空管排(2)及置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)，其中真空管排(2)下部母管内充装导热介质(4)并密封内置电热棒(5)。
所述的配水四通包括连接采暖循环管网的微循环泵(8)，由微循环泵(8)出口通向储热水箱(7)的饮用水旁通管阀(9)和给水管线(10)，由储热水箱(7)经给水管线(10)回流到用热装置的洗浴旁通管阀(11)、来水旁通管阀(12)。
所述的储热水箱(7)结构形式为以下二种类型之一：
第一种为固定于向阳面窗台上部的圆筒形水箱或扁长方体水箱，水箱下部连接配水四通(8)-(12)，水箱上部连接溢流管(13)；
第二种为单独用于采暖目的真空管上部连通管(1)替代储热水箱(7)。
所述的真空管排(2)上部密封于储热水箱(7)内，并由连通管(1)密闭连通各单管，其中一条边部单管焊接抽气充液接头(3)，下部母管外表面喷涂吸热涂料，内部空间充装导热介质(4)，并密封内置电热棒(5)。
所述的置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)至少为以下三种类型之一：
第一种为线型菲涅耳高倍聚光镜；
第二种为条形凸透镜；
第三种为槽式聚光镜。
所述的高倍聚光镜(5)设手动或自动双轴聚焦调节装置，同步跟踪采集太阳光能，实现全天候制热。
本发明和常规太阳能热水器相比，具有以下优点：
1.采用高倍聚光和真空超导传热技术，换热效果提高上百倍，大幅度节能降本。
2.不受安装空间的限制，利用向阳面阳台即可实现太阳能制热，避免了单元楼多户使用太阳能制热装置的限制。
3.洗浴、采暖、饮用一机多用，惠泽千家万户。
4.真空管母管内密封预置的电热棒以极小的功率启动超导传热介质，彻底解决了无日照条件的制热难题，实现了全天候供热。
5.在一机多用的同时，兼具良好的防盗功能和装饰效果。
6.太阳能室内制热，储热水箱无需保温层，补充冷水无损坏真空管隐患，永远免除了用户维护的后顾之忧。
附图说明：
图1为高倍聚光室内多功能太阳能制热装置结构示意图
图2为连通管取代储热水箱的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置结构示意图
其中：1.连通管；2.真空管排；3.抽气充液接头；4.导热介质；5.电热棒；6.高倍聚光镜；7.储热水箱；8.微循环泵；9.饮用水旁通管阀；10.给水管线；11.洗浴旁通管阀；12.来水旁通管阀；13.溢流管。
具体实方式：
实施例1：
如图1所示：本发明所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置包括连接配水四通(8)-(12)和溢流管(13)的储热水箱(7)以及一端密封于储热水箱(7)内的真空管排(2)及置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)，其中真空管排(2)下部母管内充装导热介质(4)并密封内置电热棒(5)。
所述的配水四通包括连接采暖循环管网的微循环泵(8)，由微循环泵(8)出口通向储热水箱(7)的饮用水旁通管阀(9)和给水管线(10)，由储热水箱(7)经给水管线(10)回流到用热装置的洗浴旁通管阀(11)、来水旁通管阀(12)。利用上述配水四通，实现太阳能采暖、洗浴、饮用一机多用。
所述的储热水箱(7)为固定于向阳面窗台上部的扁长方体水箱，容积为0.3m3，水箱下部连接配水四通(8)-(12)，水箱上部连接溢流管(13)。
所述的真空管排(2)为10列管排，其上部密封于储热水箱(7)内，并由连通管(1)密闭连通各单管，其中一条边部单管焊接抽气充液接头(3)，下部母管外表面喷涂吸热涂料，内部空间充装导热介质(4)，并密封内置100w电热棒(5)。
所述的置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)为线型菲涅耳高倍聚光镜，该高倍聚光镜设手动双轴聚焦调节装置，设置于向阳面窗台上，采光面积1.2m2，同步跟踪采集太阳光能，实现全天候制热。
实施例2：
如图2所示：本发明所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置包括真空管排(2)及置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)，其中真空管排(2)下部母管内充装导热介质(4)并密封内置电热棒(5)。
所述的真空管排(2)为8列管排，其上部由连通管(1)密闭连通各单管，其中一条边部单管焊接抽气充液接头(3)，下部母管外表面喷涂吸热涂料，内部空间充装导热介质(4)，并密封内置60w电热棒(5)。
所述的置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)为线型菲涅耳高倍聚光镜，该高倍聚光镜设自动双轴聚焦调节装置，设置于向阳面窗台上，采光面积1.2m2，同步跟踪采集太阳光能，实现全天候制热。

Claims (6)

1.一种高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，其特征在于：该装置包括连接配水四通(8)-(12)和溢流管(13)的储热水箱(7)以及一端密封于储热水箱(7)内的真空管排(2)及置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)，其中真空管排(2)下部母管内充装导热介质(4)并密封内置电热棒(5)。
2.根据权利要求1所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，其特征在于：所述的配水四通包括连接采暖循环管网的微循环泵(8)，由微循环泵(8)出口通向储热水箱(7)的饮用水旁通管阀(9)和给水管线(10)，由储热水箱(7)经给水管线(10)回流到用热装置的洗浴旁通管阀(11)、来水旁通管阀(12)。
3.根据权利要求1所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，其特征在于：所述的储热水箱(7)结构形式为以下二种类型之一：
第一种为固定于向阳面窗台上部的圆筒形水箱或扁长方体水箱，水箱下部连接配水四通(8)-(12)，水箱上部连接溢流管(13)；
第二种为单独用于采暖目的真空管上部连通管(1)替代储热水箱(7)。
4.根据权利要求1所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，其特征在于：所述的真空管排(2)上部密封于储热水箱(7)内，并由连通管(1)密闭连通各单管，其中一条边部单管焊接抽气充液接头(3)，下部母管外表面喷涂吸热涂料，内部空间充装导热介质(4)，并密封内置电热棒(5)。
5.根据权利要求1所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，其特征在于：所述的置于真空管排(2)聚焦处的高倍聚光镜(6)最少为以下三种类型之一：
第一种为线型菲涅耳高倍聚光镜；
第二种为条形凸透镜；
第三种为槽式聚光镜。
6.根据权利要求1所述的高倍聚光室内多功能太阳能制热装置，其特征在于：所述的高倍聚光镜(5)设手动或自动双轴聚焦调节装置，同步跟踪采集太阳光能，实现全天候制热。
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