CN103994584A - 热能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热能系统，该热能系统该热能系统100包括含有第一导热流体的热存贮器102和含有立杆106，立柱108和横杆的安防围栏系统104；安装在安防围栏104上的集热系统110。热能系统中的集热管安装在安防围栏上，吸收太阳能的效果非常理想，不会增加其占地面积。

Description

热能系统

技术领域

本发明涉及一种将太阳能转换成热能的热能系统，该热能系统包括一个安防系统和一个集热系统共同组成一个能量围栏。

背景技术

现有技术中通常包括一个安全系统和固定在安全系统上的集热系统所构成的安防围栏。这样形成的安防围栏系统和集热系统与安防围栏的其他单元组成了场地外围保护围栏。安防围栏系统由若干立杆和固定它们的横杆组成。集热系统由若干集热管和含有导热流体的流体管道组成。每一个集热管都是垂直立置并与流体管道热连接。流体管道与一个热贮存器相连接，导热流体在热贮存器和流体管道之间流动。每一个集热管接收太阳光束流，给流体管道中的导热流体加热。然后导热流体将热量传送到热存贮器中。从热存贮器出发，热量被分别送到采暖和热水系统中。当热存贮器的水温达到一个给定的水平，同时太阳光线特别强的时候，导热流体变得特别的热，它可以损坏流体管道路。这时热存贮器，集热管和导热流体会出现过热现象。解决过热现象的一个方法是使用集热管太阳光遮挡窗帘。但是在一个很大尺寸的安防围栏的状况下，需要很多的遮挡窗帘和很多的控制遮挡窗帘的电机。安装费用和维护费用变得特别昂贵。遮挡窗帘在大风时可能被损坏。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种利用方便进行系统过热保护控制的方式解决费用高和用窗帘遮挡问题的热能系统。

本发明所提出的热能系统包括：

一个含有第一导热流体的热存贮器；

一个控制器；

一个含有立杆，立柱和横杆的安防围栏系统；

一个安装在安防围栏上的集热系统，该集热系统包括：

n       一个含有第二导热流体的闭路循环的流体管道，该流体管道通过一个第一热交换器直接与热存贮器相连接；

n       一个安装在闭路循环流体管道上的第一水泵，该水泵使第二导热流体运动，第一水泵由控制器控制；

n       若干集热管，每一个集热管都有一个冷凝器与流体管道相连接；

n       一个含有第三导热流体的闭路循环散热系统，该散热系统通过第二热交换器直接与热存贮器相连接；

n       一个安装在闭路循环散热系统上的第二水泵，该水泵使第三导热流体运动，第二水泵由控制器控制；

n       闭路循环的散热系统的管路与安防围栏系统的单元有热连接。

所述热能系统中的控制器用于测量第一导热流体的温度，并根据所测量出的第一导热流体的温度值来控制第二水泵的启动或停止。

所述热能系统中的安防围栏在立杆和立柱上方安装有一个上横杆，在立杆和立柱下方安装有一个下横杆，散热管路设置有一个从第二热交换器延伸出来的上管路和一个回到第二热交换器的下管路，上管路嵌入上横杆，下管路嵌入下横杆。

所述热能系统中的流体管道设置有一个上流体管道和一个下流体管道，上流体管道与集热管的冷凝器相连接，下流体管道与第一热交换器相连，散热管路设置有一个与第二热交换器相连的上散热管路和一个回到第二热交换器的下散热管路，集热系统设置有若干上支撑罩和下支撑罩，每个支撑罩都是由导热材料制成并固定在安防系统上，上支撑罩支撑流体管道的上流体管道和散热管路的上管路，下支撑罩支撑流体管道的下流体管道和散热管路的下管路。

所述热能系统具有：

a)   一个压缩器；

b)   压缩管路，在安防围栏和第二个热交换器之间安装的一个压缩机被安装在与散热管路平行的压缩管路上，该压缩机向第二热交换器压缩在安防围栏中散热管路中的第三导热流体；

c)   一个冷凝器；

d)   一个冷凝管路，在安防围栏和第二个热交换器之间安装的一个冷凝器被安装在与散热管路平行的冷凝管路上，该冷凝器向安防围栏冷凝在散热管路和第二热交换器中的第三导热流体；

e)   每一个压缩管路的端部通过一个三通阀门与散热管路相连接；

f)   每一个冷凝管路的端部通过一个三通阀门与散热管路相连接；

g)   压缩管路和冷凝管路之一与第二水泵平行；

h)   控制系统控制这四个三通阀门，压缩器和冷凝器。

本发明所提出的热能系统中的集热管安装在安防围栏上，竖向设置的集热管一方面具有非常理想的吸收太阳能的效果，另一方面不会增加其占地面积，即伏天吸热面积小，吸热能力差，冬天吸热面积大，吸热效果好；同时因该热能系统设置散热器，可以将伏天集热后的过热能量散发，可提高系统安全性和可靠性，而不需要利用窗帘遮挡集热管，其散热效果比用窗帘遮挡减少吸热的效果理想；另外，集热管所吸收的太阳能转换为热能后可被充分利用，从而可实现节能，其中的热泵可以进行补热。

附图说明：

　附图1是本发明所提出的热能系统中加热系统 100一个实施例的外观结构示意图；

　附图2是图1中围栏一个单元的侧视图；

　附图3是图1局部III中冷凝器310和压缩机304第一运转方法的外观示意图；

　附图4是图1局部III中冷凝器310和压缩机304第二运转方法的外观示意图；

具体实施方式：

　　图1中表示了一个加热系统 100，该加热系统 100有一个含有第一导热流体的热存贮器102，一个安全系统104，一个集热系统110 和一个控制器。

安全系统104有若干立杆106，立杆之间有距离，立杆106与几个横杆连接为一体。安全系统104 由立柱108牢固定位在地面上。

集热系统110 被固定在安全系统104 上，共同组成一个安防围栏单元150，该围栏对场地有安防功能。

图2表示一个安防围栏单元150的垂直于横杆的断面图。

集热系统110有一个含有第二导热流体（比如水）的闭路循环流体管道112。该流体管道112通过第一个热交换器116直接与热存贮器102相连。安装在流体管道112上的第一水泵118可以使第二导热流体流动。在流体管道112中的第二导热流体的流动方向由指针120表示。为了更好的为第二导热流体保温，流体管道112 由一层隔热材料保温。

集热系统110由若干集热管114组成，通常称为热管。每个热管114是一个搜集和传导热量的管，它的导热原理是通过管内流体的物象变化来达到热传导。每一个热管114都是垂直放置与立杆106和立柱108相并行。每一个热管114的上端部有一个冷凝器112，它的目的是将热管114的热量传送到第二导热流体中。

集热系统110有一个含有第三导热流体（例如水）的闭路散热管122。该散热管122通过第二个热交换器124直接与热存贮器102相连。安装在散热管122上的第二水泵126可以使第三导热流体流动。在散热管122中的第三导热流体的流动方向由指针128表示。

散热管122与安防围栏104上的单元106和108 有热连接。热量很容易的通过散热管122传向立杆106，立柱108和横杆。热量传向外界是通过散热管122然后通过立杆106，立柱108和横杆。

控制器是用来控制第一水泵118及第二水泵126的启动和停止。

加热系统100，在有阳光的时候，通过热管114给第二导热流体加热。这样加热的第二导热流体通过第一热交换器116给第一导热流体加热。在第二水泵126启动时，第三导热流体开始流动，第三导热流体通过第二热交换器124时加热，然后通过散热管122和安防围栏104散热。安防围栏就是一个与空气接触的散热器。这样向外扩散掉热存贮器102中的热量，降低第一导热流体的温度。

加热系统100有一个热量控制器，它不需要任何如窗帘一样的移动部件，所以安装和维护非常方便。

为了自动控制第二水泵126的启动和停止，控制系统有测量第一导热流体的温度的装置。第二水泵的启动和停止是根据第一导热流体的温度来控制。这样当第一导热流体的温度达到预先设定的最高值时，为了使第三导热流体运动，控制器启动第二水泵126。当第一导热流体的温度达到预先设定的最小值时，控制器停止第二水泵126的运行。

流体管道112有一个与散热件202相连接的上流体管道204和一个与第一热交换器116相连接的下流体管道206，第二导热流体可以在流体管道中流动。

散热管122有一个与第二热交换器124相连接的上散热管130和一个回路到第二热交换器124的下散热管132。为了使散热管和安防围栏之间热交换更加方便，可以将散热管122置于安防围栏中，特别可以置于横杆中。该原理绘于图一中。另外散热管122也可以制成围栏横杆。

这样，安防围栏104有一个在立杆106和立柱108上端的上横杆，有一个在立杆106和立柱108下端的下横杆。散热管122的上散热管130成为上横杆，散热管122的下散热管132成为下横杆。

在本发明的另一个实现方式如图二所示，集热系统110是一个安装在安防围栏104上的一个完整的系统。集热系统可以安装在原有的围栏上，该集热系统可以在必要的时候安装或者拆卸。集热系统110有若干上支撑210和若干下支撑212，这些上下支撑固定在安防围栏104上，比如固定在立杆106上，在立柱108上或者在横杆上。上支撑210安装在立杆106和立柱108 的上端。下支撑212安装在立杆106 和立柱108 的下端。上支撑210支撑流体管道112的上流体管道204和散热管122的上散热管130。下支撑212支撑流体管道112的下流体管道206和散热管122下散热管132和热管114的底部。为了向安防围栏104传导热量，上支撑210和下支撑212是由导热材料制成。

图3和图4表示了根据两个不同的实现方式的另一个本发明的应用。加进了可以使用热泵的单元。

在安防围栏104和第二个热交换器124之间，一个压缩机304被安装在与散热管路122平行的压缩管路302上。该压缩机向第二热交换器124压缩在安防围栏104中的散热管路122中的第三导热流体。

在安防围栏104和第二个热交换器124之间，一个冷凝器310被安装在与散热管路122平行的冷凝管路308上。该冷凝器310向安防围栏104冷凝在散热管路122和第二热交换器124中的第三导热流体。

每一个压缩管路302的端部通过一个三通阀门306a, 306b与散热管路122相连接。每一个冷凝管路308的端部通过一个三通阀门312a, 3126b与散热管路122相连接。压缩管路302 和冷凝管路308 之一与第二水泵126平行。控制系统控制这四个三通阀门306a-b，312a-b，压缩机304和冷凝器310。

在图3和图4表示的本发明的实现方式中，压缩管路302与第二水泵126和散热管路122的上散热管130平行。压缩机304是为了带动第三导热流体向第二水泵126的反方向流动（箭头30 图4）

在图3和图4表示的本发明的实现方式中，冷凝管路308与散热管路122的下散热管132平行。

在图3的实现方式中，热能系统100与图1的运行方式相同，就是说向外部散发热存贮器102中的热量。

在此条件下，控制系统启动第二水泵126并停止压缩机304和冷凝器310. 控制器也控制三通阀门306a-b，312a-b，这些阀门的位置使得第三导热流体通过第二水泵126和下散热管路132 ，同时使该流体不通过压缩管路302和冷凝器310.

第三导热流体此时在箭头128方向流动。

在图4的实现方式中，热能系统100与图1的运行方式不同。这种运行方式是夜间或太阳光弱的条件下，就是说当热管提供的热量不足以维持第一导热流体的温度时。

在此条件下，控制系统启动压缩机304和冷凝器310并停止第二水泵126.  控制器也控制三通阀门306a-b，312a-b，这些阀门的位置使得第三导热流体通过压缩管路302和冷凝器310 ，同时使该流体不通过第二水泵126.

第三导热流体此时在箭头30方向流动，在该实现方式中，热能系统100与一个热泵的运行方式相近。这里安防围栏104是一个与外界空气相连接的冷源集热器，第二热交换器124 成为一个与热源相连接的冷凝器。这里热源就是第一导热流体。在这个方式中第三导热流体通过安防围栏吸收空气中的热量，通过第二热交换器将热量传到第一导热流体。

热存贮器102中的第一导热流体的热量还可以通过采暖中心10传送出去。该采暖中心10包括一个从热存贮器102中提取热量的采暖管路12，由采暖管路12供热的暖气片14，和一个向采暖管路12推动第一导热流体的水泵16。

热存贮器102中的第一导热流体的热量还可以通过一个生活热水加热中心20传送出去。该生活热水加热中心20包括一个从热存贮器102中穿过的自来水管路22，以便提供生活热水。

当然本发明并没有仅仅限制在所例举的例子中，它给专业人员带来了很广泛的应用空间。

Claims (5)

1.热能系统，其特征在于：该热能系统100包括：

一个含有第一导热流体的热存贮器102；

一个控制器；

一个含有立杆106，立柱108和横杆的安防围栏系统104；

一个安装在安防围栏104上的集热系统110，该集热系统110包括：

一个含有第二导热流体的闭路循环的流体管道112，该流体管道通过一个第一热交换器116直接与热存贮器102相连接；

一个安装在闭路循环流体管道112上的第一水泵118，该水泵使第二导热流体运动，第一水泵118由控制器控制；

若干集热管114，每一个集热管114都有一个散热件202与流体管道112相连接；

一个含有第三导热流体的闭路循环散热系统122，该散热系统通过第二热交换器124直接与热存贮器102相连接；

一个安装在闭路循环散热系统122上的第二水泵126，该水泵使第三导热流体运动，第二水泵126由控制器控制；

闭路循环的散热系统的管路与安防围栏系统104的单元106，108有热连接。

2.根据权利要求1所述的热能系统，其特征在于：所述热能系统100中的控制器用于测量第一导热流体的温度，并根据所测量出的第一导热流体的温度值来控制第二水泵126的启动或停止。

3.根据权利要求1所述的热能系统，其特征在于：所述热能系统100中的安防围栏在立杆106和立柱108上方安装有一个上横杆，在立杆106和立柱108下方安装有一个下横杆，散热管路122设置有一个从第二热交换器124延伸出来的上管路130和一个回到第二热交换器124的下管路132，上管路130嵌入上横杆，下管路132嵌入下横杆。

4.连的上散热管路130和一个回到第二热交换器124的下散热管路132，集热系统110设置有若干上支撑罩210和下支撑罩212，每个支撑罩都是由导热材料制成并固定在安防系统104上，上支撑罩210支撑流体管道112的上流体管道204和散热管路122的上管路130，下支撑罩212支撑流体管道112的下流体管道206和散热管路122的下管路132。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的热能系统，其特征在于：所述热能系统100具有：

一个压缩机304；

压缩管路302，在安防围栏104和第二个热交换器124之间安装的一个压缩机304被安装在与散热管路122平行的压缩管路302上，该压缩机向第二热交换器124压缩在安防围栏104中散热管路122中的第三导热流体；

一个冷凝器310；

一个冷凝管路308，在安防围栏104和第二个热交换器124之间安装的一个冷凝器310被安装在与散热管路122平行的冷凝管路308上，该冷凝器310向安防围栏104冷凝在散热管路122和第二热交换器124中的第三导热流体；

每一个压缩管路302的端部通过一个三通阀门306a, 306b与散热管路122相连接；

每一个冷凝管路308的端部通过一个三通阀门312a, 3126b与散热管路122相连接；

压缩管路302 和冷凝管路308 之一与第二水泵126平行；

控制系统控制这四个三通阀门306a-b，312a-b，压缩机304和冷凝器310。