CN104422152B - 聚光槽太阳能集热器中高温热水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其包括聚光集热器及集水保温箱，所述聚光集热器包括板状箱体、透明玻璃和若干聚光槽，聚光槽平行并排在所述板状箱体内，并于该聚光槽的聚光点上设有超导热管，各个聚光槽上的超导热管通过弯管依次连接形成热水循环管路，该热水循环管路与所述集水保温箱相连接；本发明提供的结构设计巧妙，根据离轴抛物面设计原理和边沿光学原理合理设计聚光集热器的结构，可以将低能流密度的太阳光汇聚成高能流密度线状，有效将大部分汇聚的光线投射到超导热管上，实现在不要求高精度的光线跟踪的条件下，也能保证高效聚光，实现快速获得中高温热水的目的，利于节能环保，给人们生活、生产带来便利。
Description
技术领域
本发明涉及制热水技术，具体涉及一种聚光槽太阳能集热器中高温热水系统。
背景技术
太阳能热水器是利用太阳能作为能源来加热热水，即是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，是一种热能产品，太阳作为一种绿色能源，在建筑等领域得到了广泛的应用。
太阳能热利用发展到今天，无论是在集热器的集热效率方面，或是在性价比方面都取得了巨大的进步。太阳能热水器在中国具有非常广阔的市场，并且随着能源危机的不断加剧，太阳能的利用受到了国家越来越大的重视。每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，每年可节约标准煤250公斤左右，可以减少700多公斤二氧化碳的排放量。太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调，在省钱的同时必将极大地改善地球的污染状况。太阳能热水器的优点很多，甚至还可以开发出更多性能。
目前，太阳能热水器中的集热器有平板型和真空管型两大类，这两集热器在获取低温热能(＜80℃)时具有较高效率，但在获取高温热能(＞80℃)时效率急剧下降。各国在太阳能中高温领域展开了很多研究，一类是抛物面跟踪反射式高倍聚光太阳能集热系统，此类可产生300℃以上高温热能，用于热发电。但这类系统最大的缺陷是造价成本造价太高，产生的热功率有限，操作复杂，因此应用受到极大限制；再一类是线聚焦跟踪反射式高倍聚光太阳能集热系统，此类可产生200℃以上太阳高温热能，但这类产品需要较高的对太阳跟踪精度，成本造价同样太高，因此其推广应用仍然受到较大限制，而且现有太阳能热水器中的水箱保温性能较差，导致不必要的能源浪费，能源利用率低。随着世界各国对太阳能利用的高度重视，人们迫切需要一种集热效果好、能快速制得中高温热水，且低热损的聚光槽太阳能集热器中高温热水系统。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种集热效果好、能快速制得中高温热水，且低热损的聚光槽太阳能集热器中高温热水系统。
一种聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其包括聚光集热器及集水保温箱，所述聚光集热器包括板状箱体、透明玻璃和若干聚光槽，所述板状箱体的一侧壁上开设有光线入口；该板状箱体相对所述光线入口的另一侧壁上设有隔热层，所述聚光槽平行并排在所述板状箱体内，并于该聚光槽的聚光点上设有超导热管，各个聚光槽上的超导热管通过弯管依次连接形成热水循环管路，该热水循环管路与所述集水保温箱相连接，所述透明玻璃盖设在所述光线入口上，并在该透明玻璃与光线入口的贴合面上设有橡胶密封圈。
作为本发明的一种改进，所述聚光槽包括一槽体，该槽体的内部底面呈弧面凹陷形成一弧形反光面，该槽体的开口以一倾斜角a朝向上方，该倾斜角a为100～120度，该槽体的下侧壁的下部沿所述开口的中心轴线延伸，上部以一倾斜角b逐渐偏离该中心轴线向外延伸，该倾斜角b为25～29度，该槽体的上侧壁的下部沿所述开口的中心轴线延伸，上部以一倾斜角c逐渐偏离该中心轴线向外延伸，该倾斜角c为32～36度。
作为本发明的一种改进，所述槽体的上侧壁与下侧壁的长度比为2∶1。
作为本发明的一种改进，所述倾斜角a为111度，所述倾斜角b为27度，所述倾斜角c为34度。
作为本发明的一种改进，所述超导热管为一直径为10～30毫米的铜管，该铜管的外表面涂覆有厚度为5～17μm的蓝钛涂层。
作为本发明的一种改进，所述集水保温箱其包括外箱、内箱、进水管、出水管和控制阀门，所述外箱的外表面包覆有采用ABS工程塑料制成的保温外壳，所述内箱的外表面包覆有隔热膜，所述内箱设置在所述外箱内，并使该内箱与外箱之间形成一夹层空间，该夹层空间内设有保温层，所述进水管和出水管垂直间隔并排在所述外箱底部，其中进水管的上端伸入所述内箱的内腔，并延伸至该到内腔的顶部，并在该进水管的上端上水平设有一与其相连接的双向入水管，所述出水管的上端伸入所述内箱的内腔，在对应出水管的上端位置于该内腔上设有一挡水板，所述控制阀门设置在进水管和出水管上，并能同时控制所述进水管和出水管的开通或关闭。
作为本发明的一种改进，所述保温层由陶瓷复合材料制成，厚度为1～3CM。
作为本发明的一种改进，所述控制阀门为联动隔热控制阀。
作为本发明的一种改进，所述出水管的管径小于所述进水管的管径。
本发明的有益效果为：本发明提供的结构设计巧妙，根据离轴抛物面设计原理和边沿光学原理合理设计聚光集热器的结构，可以将低能流密度的太阳光汇聚成高能流密度线状，有效将大部分汇聚的光线投射到超导热管上，实现在不要求高精度的光线跟踪的条件下，也能保证高效聚光，达到聚焦集热器低成本的要求，然后通过超导热管将光能转化为中高温热能，进而将超导热管内的水加热，实现快速获得中高温热水的目的；控制阀门能实现进水管和出水管的联动开通或关闭，确保在不使用时，使热水与进水管和出水管相隔离，避免不必要的热量浪费；设有保温层、保温外壳和隔热膜，最大限度降低热损，使热能的利用最大化，有效保证热水的供应质量，满足人们在生活、生产中所需的中高温热水，不仅达到节能目的，还大大降低使用成本，利于节能环保，给人们生活、生产带来便利，利于广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中的聚光集热器的结构示意图。
图3是本发明中的聚光槽的结构示意图。
图4是本发明中的集水保温箱的结构示意图。
具体实施方式
实施例：参见图1至图4，本发明实施例提供一种聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其包括聚光集热器1及集水保温箱2，所述聚光集热器1包括板状箱体11、透明玻璃12和若干聚光槽13，所述板状箱体11的一侧壁上开设有光线入口；该板状箱体11相对所述光线入口的另一侧壁上设有隔热层14，所述聚光槽13平行并排在所述板状箱体11内，并于该聚光槽13的聚光点上设有超导热管15，各个聚光槽13上的超导热管15通过弯管16依次连接形成热水循环管路，该热水循环管路与所述集水保温箱2相连接，所述透明玻璃12盖设在所述光线入口上，并在该透明玻璃12与光线入口的贴合面上设有橡胶密封圈。
参见图3，其中图3中的箭头代表太阳光线，所述聚光槽13包括一槽体，该槽体的内部底面呈弧面凹陷形成一弧形反光面131，该槽体的开口以一倾斜角a朝向上方，该倾斜角a为100～120度，该槽体的下侧壁132的下部沿所述开口的中心轴线133延伸，上部以一倾斜角b逐渐偏离该中心轴线133向外延伸，该倾斜角b为25～29度，该槽体的上侧壁134的下部沿所述开口的中心轴线133延伸，上部以一倾斜角c逐渐偏离该中心轴线133向外延伸，该倾斜角c为32～36度。
当所述槽体的上侧壁134与下侧壁132的长度比优选为2∶1。所述倾斜角a优选为111度，所述倾斜角b优选为27度，所述倾斜角c优选为34度。该聚光槽13的聚光效果更好，可以将低能流密度的太阳光汇聚成高能流密度线状，进而有效将大部分汇聚的光线投射到超导热管15上。
所述超导热管15为一直径为10～30毫米的铜管，该铜管的外表面涂覆有厚度为5～17μm的蓝钛涂层。有效提升吸热效果。
所述集水保温箱2其包括外箱21、内箱22、进水管23、出水管24和控制阀门25，所述外箱21的外表面包覆有采用ABS工程塑料制成的保温外壳26，所述内箱22的外表面包覆有隔热膜27，所述内箱22设置在所述外箱21内，并使该内箱22与外箱21之间形成一夹层空间，该夹层空间内设有保温层28，所述进水管23和出水管24垂直间隔并排在所述外箱21底部，其中进水管23的上端伸入所述内箱22的内腔，并延伸至该到内腔的顶部，并在该进水管23的上端上水平设有一与其相连接的双向入水管29，热水从双向入水管29的两端进入内箱22内，能有效减慢热水流入内箱22的速度，避免因水压过高而损坏内箱22的现象，延长使用寿命。所述出水管24的上端伸入所述内箱22的内腔，在对应出水管24的上端位置于该内腔上设有一挡水板20，挡水板20能避免从双向入水管29流出的热水直接进入出水管24，杜绝出现水忽冷忽热的现象，有效提升热水的质量，所述控制阀门25设置在进水管23和出水管24上，并能同时控制所述进水管23和出水管24的开通或关闭。所述控制阀门25为联动隔热控制阀，能实现进水管23和出水管24的联动开通或关闭，确保在不使用时，使热水与进水管23和出水管24相隔离，避免不必要的热量浪费。
所述保温层28由陶瓷复合材料制成，厚度为1～3CM。保温效果好。
所述出水管24的管径小于所述进水管23的管径，能有效保证热水的质量。
聚光槽13根据离轴抛物面设计原理和边沿光学原理合理设计而成，使聚光槽13的内部形成合理结构的弧形反光面131、下侧壁132和上侧壁134，不要求高精度的光线跟踪的条件下，也能保证高效聚光，达到聚焦集热器低成本的要求。
聚光槽13可以将低能流密度的太阳光汇聚成高能流密度线状，有效将大部分汇聚的光线投射到超导热管15上，通过超导热管15将光能转化为中高温热能，进而将超导热管15内的水加热，实现快速获得中高温热水的目的；另外单位面积聚光集热器1上使用的超导热管15数量减少，从而减少了聚光集热器1内部传热工质的容量，进而减少了整个系统的热惰性。
集水保温箱2的热损低，保温效果好，设有保温层28、保温外壳26和隔热膜27，能最大限度降低热损，使热能的利用最大化，有效保证热水的供应质量，满足人们在生活、生产中所需的中高温热水，不仅达到节能目的，还大大降低使用成本，利于节能环保，给人们生活、生产带来便利。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似结构而得到的其它系统，均在本发明保护范围内。
Claims (5)
1.一种聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其特征在于，其包括聚光集热器及集水保温箱，所述聚光集热器包括板状箱体、透明玻璃和若干聚光槽，所述板状箱体的一侧壁上开设有光线入口；该板状箱体相对所述光线入口的另一侧壁上设有隔热层，所述聚光槽平行并排在所述板状箱体内，并于该聚光槽的聚光点上设有超导热管，各个聚光槽上的超导热管通过弯管依次连接形成热水循环管路，该热水循环管路与所述集水保温箱相连接，所述透明玻璃盖设在所述光线入口上，并在该透明玻璃与光线入口的贴合面上设有橡胶密封圈；所述聚光槽包括一槽体，该槽体的内部底面呈弧面凹陷形成一弧形反光面，该槽体的开口以一倾斜角a朝向上方，该倾斜角a为100～120度，该槽体的下侧壁的下部沿所述开口的中心轴线延伸，下侧壁的上部以一倾斜角b逐渐偏离该中心轴线向外延伸，该倾斜角b为25～29度，该槽体的上侧壁的下部沿所述开口的中心轴线延伸，上侧壁的上部以一倾斜角c逐渐偏离该中心轴线向外延伸，该倾斜角c为32～36度；所述槽体的上侧壁与下侧壁的长度比为2∶1；所述超导热管为一直径为10～30毫米的铜管，该铜管的外表面涂覆有厚度为5～17μm的蓝钛涂层。
2.根据权利要求1所述的聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其特征在于，所述集水保温箱其包括外箱、内箱、进水管、出水管和控制阀门，所述外箱的外表面包覆有采用ABS工程塑料制成的保温外壳，所述内箱的外表面包覆有隔热膜，所述内箱设置在所述外箱内，并使该内箱与外箱之间形成一夹层空间，该夹层空间内设有保温层，所述进水管和出水管垂直间隔并排在所述外箱底部，其中进水管的上端伸入所述内箱的内腔，并延伸至该内腔的顶部，并在该进水管的上端上水平设有一与其相连接的双向入水管，所述出水管的上端伸入所述内箱的内腔，在对应出水管的上端位置于该内腔上设有一挡水板，所述控制阀门设置在进水管和出水管上，并能同时控制所述进水管和出水管的开通或关闭。
3.根据权利要求2所述的聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其特征在于，所述保温层由陶瓷复合材料制成，厚度为1～3CM。
4.根据权利要求2所述的聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其特征在于，所述控制阀门为联动隔热控制阀。
5.根据权利要求2所述的聚光槽太阳能集热器中高温热水系统，其特征在于，所述出水管的管径小于所述进水管的管径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Feng Zhixiang Inventor after: Feng Guoyu Inventor after: Zhang Shilai Inventor after: Xiao Yao Inventor before: Li Wenzhong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171218 Address after: 650000 Guandu village, Guandu Town, Guandu District, Kunming, Yunnan Applicant after: Kunming Tong Xing Solar Equipment Co., Ltd. Address before: 053000 Hengshui province Hebei City Taocheng District Hongqi Street No. 673, radio and Television Bureau living area 4 Building 2 unit 601 room Applicant before: Li Wenzhong |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180511 Termination date: 20200830 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |