CN105910297A - 太阳能集热管组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能集热管组，包括储水箱、调节装置和多个集热管体。储水箱设有进水端口和出水端口，进水端口处设置有电磁阀。多个集热管体具有封闭端和开口端，开口端与储水箱相连通。调节装置包括温度传感器、压力传感器以及控制器，温度传感器设置于集热管体内并靠近开口端的一侧，压力传感器设置于储水箱内，控制器电性连接于温度传感器、压力传感器以及电磁阀。这种太阳能集热管组的加工成本低、灵敏度高，通过调节装置，能够有效调节集热管体内的温度和压力，并使其保持在适宜范围内，增强了集热管体的防爆性能，有效的延长了集热管体的使用寿命。

Description

太阳能集热管组

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，具体而言，涉及一种太阳能集热管组。

背景技术

太阳能是指太阳的热辐射能，是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。随着科技能力的不断提高，太阳能已经被广泛应用于发电或者产热等各个领域了。由于太阳辐射出的光线比较分散，如果不将太阳光线集中起来，则用太阳能发电或者产能的效率极低。因此。在太阳能的利用领域中，集热器的功能决定了整个太阳能的利用效率。目前，现有的集热管均为玻璃制品，在使用过程中，集热管内的温度和压力均会在较大范围内波动，因此，集热管在压力过大或者冷热水的冲击下，会很容易损坏，进而使整个太阳能利用系统瘫痪。

发明内容

本发明提供了一种太阳能集热管组，旨在改善上述集热管因管内压力过大或者温度过高而损坏的问题。

本发明是这样实现的：

一种太阳能集热管组，包括储水箱、调节装置和多个集热管体，储水箱设有进水端口和出水端口，进水端口处设置有电磁阀，多个集热管体具有封闭端和开口端，开口端与储水箱相连通，调节装置包括温度传感器、压力传感器以及控制器，温度传感器设置于集热管体内并靠近开口端的一侧，压力传感器设置于储水箱内，控制器电性连接于温度传感器、压力传感器以及电磁阀。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述储水箱内具有与集热管体相连通的容纳腔体，储水箱的侧壁设置有用于连通容纳腔体与外界大气的控制阀，控制阀与控制器电性连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述控制器内预设有高温阈值和低温阈值，高温阈值在80℃－120℃之间，低温阈值在零下10℃－零下40℃之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述调节装置还包括第一功率放大电路和第二功率放大电路，第一功率放大电路的信号输入端与温度传感器连接，第一功率放大电路的信号输出端与控制器连接，第二功率放大电路的信号输入端与压力传感器连接，第二功率放大电路的信号输出端与控制器连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述温度传感器为热敏电阻传感器。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述控制器为单片机。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述储水箱包括外壳体和内胆，外壳体和内胆之间设置有保温层，外壳体由彩钢板制成，内胆由不锈钢制成，保温层由料聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料制成。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述集热管体包括外管体和内管体，内管体和外管体均由玻璃制成，外管体与内管体密封固定连接成一体，且外管体与内管体之间为真空层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述内管体的外壁设有选择性吸收涂层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述选择性吸收涂层包括由内管体表面依次设置的粘结层、红外线阻挡层、陶瓷吸收层和减反层。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的太阳能集热管组，该太阳能集热管组中设置有调节装置，该调节装置能够将储水箱和集热管体内的温度调节在适宜的范围内，有效避免集热管体因管体内温度过高或者过低而被损坏，同时，该调节装置也能够将储水箱和集热管体内的压力调节在适宜的范围内，避免集热管体因管体内的压力过高而使得集热管体炸裂。

安装时，多个集热管体的开口端安装于储水箱内，多个集热管体的封闭管放置在支架上。为了增大集热管体接受太阳光线的面积，多个集热管体并排放置并相对于水平面倾斜设置。使用时，储水箱的进水端口与进水管连接，储水箱的出水端口与出水管连接。储水箱的进水端口处设置有用于控制进水端口的开闭的电磁阀。集热管体内的水由于密度不同会产生微循环，通常位于集热管体开口端的温度远大于封闭端的温度。因此，将温度传感器设置于集热管体内并靠近开口端的一侧，有利于更加精确的检测集热管体内的最高温度，从而更加有效的保护集热管体。

当集热管体内的温度过高时，温度传感器检测到集热管体内的温度并将该信号传递到控制器，控制器接收信号后发出调节指令，控制位于进水端口的电磁阀打开，使冷水进入集热管体内，降低集热管体内的温度。同样的，当集热管体内的压力过大时，位于储水箱内的压力传感器检测储水箱内的压力并将该信号传递到控制器，控制器接收信号后发出调节指令，控制位于进水端口的电磁阀打开，使冷水进入集热管体内，降低集热管体内的压力。

这种太阳能集热管组的加工成本低、灵敏度高，通过调节装置，能够有效调节集热管体内的温度和压力，并使其保持在适宜范围内，增强了集热管体的防爆性能，有效的延长了集热管体的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的太阳能集热管组的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的太阳能集热管组中集热管体的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的太阳能集热管组的原理示意图。

图中标记分别为：

太阳能集热管组100；太阳光线101；热水102；冷水103；支架104；储水箱110；容纳腔体111；控制阀112；进水端口113；电磁阀114；出水端口115；外壳体116；内胆117；保温层118；温度传感器121；压力传感器122；控制器123；集热管体130；封闭端131；开口端132；内管体133；外管体134；真空层135；选择性吸收涂层136。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，参照图1至图3所示，

如图1所示，本实施例提供的太阳能集热管组100，包括储水箱110、调节装置(图未示)和多个集热管体130。多个集热管体130是指至少2个集热管体130，在本实施例中，集热管体130有8个。为了增大集热管体130接受太阳光线101的面积，集热管体130并排放置并相对于水平面倾斜设置。集热管体130与水平面的夹角通常在15°－75°之间，在本实施例中，集热管体130与水平面的夹角为60°。这样设置的好处在于，在同一天内，集热管体130接受日照的时间长，能将更多的太阳能转换成热能，集热效率更高。

储水箱110设有进水端口113和出水端口115，使用时，储水箱110的进水端口113与进水管连接，储水箱110的出水端口115与出水管连接。储水箱110的进水端口113处设置有电磁阀114。通过控制电磁阀114，即可控制进水端口113的开闭，以此来调节储水箱110和集热管体130内的温度。

储水箱110内具有与集热管体130相连通的容纳腔体111，储水箱110的侧壁设置有用于连通容纳腔体111与外界大气的控制阀112。这样设置的好处在于，通过调节控制阀112的开闭，即可降低储水箱110和集热管体130内的压力，增强集热管体130的抗爆性能。

储水箱110包括外壳体116和内胆117，外壳体116和内胆117之间设置有保温层118。外壳体116由彩钢板制成，内胆117由不锈钢制成，保温层118由料聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料制成。这种储水箱110的保温性能好，能够有效降低热量损失。

集热管体130具有封闭端131和开口端132，开口端132与储水箱110相连通。集热管体130的开口端132安装于储水箱110内，集热管体130的封闭端131放置在支架104上。如图2所示，集热管体130包括外管体134和内管体133，内管体133和外管体134均由玻璃制成，外管体134与内管体133密封固定连接成一体，且外管体134与内管体133之间为真空层135。真空层135的设置有利于减少由于空气对流和传导而引起的热损失。内管体133的外壁设有选择性吸收涂层136。选择性吸收涂层136包括由内管体133表面依次设置的粘结层、红外线阻挡层、陶瓷吸收层和减反层。这种选择性吸收涂层136能够选择性的吸收太阳辐射光谱中的可见－近红外波长范围内的太阳光线101，具有较高的吸收率和较低的反射率，集热性能好。

如图3所示，集热管体130的主要原理是利用冷水103和热水102的密度不同使水产生微循环。当太阳光线101照射在集热管体130的外管壁时，太阳辐射透过真空层135照射在内管壁上的选择性吸收涂层136，选择性吸收涂层136吸收太阳辐射光后将其转化成热能，该热能再沿着管壁传递到集热管体130内的水。集热管体130内的水吸热后温度升高，由于热水102的密度小于冷水103的密度，所以热水102会受到一个向上的动力，在集热管体130内形成热虹吸系统。随着热水102的不断上移并储存于储水箱110上部，同时温度较低的水沿集热管体130内的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。

调节装置包括温度传感器121、压力传感器122以及控制器123。其中，温度传感器121能够检测每一个集热管体130内的温度，压力传感器122能够检测储水箱110中的压力，控制器123能够在接收到温度传感器121和压力传感器122的信号后经过程序运算并发出相应的指令来调节储水箱110和集热管体130内的温度或者压力。

通常位于集热管体130开口端132的温度远大于封闭端131的温度，因此，将温度传感器121设置于集热管体130内并靠近开口端132的一侧，有利于更加精确的检测集热管体130内的最高温度，从而更加有效的保护集热管体130不容易损坏。

如图1所示，压力传感器122设置于储水箱110内，由于集热管体130与储水箱110是相互连通的，集热管体130内的压力与储水箱110内的压力一致，通过检测储水箱110中的压力即可得知集热管体130内的压力。

控制器123与压力传感器122、电磁阀114、以及控制阀112之间电性连接。在本实施例中，控制器123为单片机，温度传感器121为热敏电阻传感器。通常，在控制器123内预设有高温阈值和低温阈值，高温阈值在80℃－120℃之间，低温阈值在零下10℃－零下40℃之间。在本实施例中，控制器123中预设的高温阈值为100℃，低温阈值为零下10℃。

在本发明的其他实施例中，调节装置还包括第一功率放大电路和第二功率放大电路，第一功率放大电路的信号输入端与温度传感器121连接，第一功率放大电路的信号输出端与控制器123连接，第二功率放大电路的信号输入端与压力传感器122连接，第二功率放大电路的信号输出端与控制器123连接。第一功率放大电路和第二功率放大电路能够将温度传感器121和压力传感器122的感应到的信号进行放大处理，有利于提高调节装置的灵敏度。

在使用时，当集热管体130内的温度超过100℃时，温度传感器121检测到集热管体130内的温度，并通过第一功率放大电路将该信号传递到控制器123，控制器123接收信号后发出调节指令，控制位于进水端口113的电磁阀114打开，使冷水103进入集热管体130内，降低集热管体130内的温度。

同样的，当集热管体130内的压力过大时，位于储水箱110内的压力传感器122检测储水箱110内的压力，并通过第二功率放大电路将该信号传递到控制器123，控制器123接收信号后发出调节指令，同时控制电磁阀114和控制阀112打开，释放储水箱110内的压力，并使冷水103进入集热管体130内，降低集热管体130内的压力，增强集热管体130的抗爆性能。

反之，当集热管体130内的温度低于零下10℃时，通过同样的信号传递过程，控制器123发出调节指令，打开电磁阀114，让进水管中的水流入到集热管体130中，此时，进水管中的水温度高于零下10℃。

本发明通过上述设计得到的太阳能集热管组100，该太阳能集热管组100中设置有调节装置，该调节装置能够将储水箱110和集热管体130内的温度调节在适宜的范围内，降低进入集热管体130内的冷水103与集热管体130内热水102之间的温差，避免集热管体130因受到冷水103和热水102的冲击而发生破裂。同时，该调节装置也能够将储水箱110和集热管体130内的压力调节在适宜的范围内，避免集热管体130因管体内的压力过高而使得集热管体130炸裂。

这种太阳能集热管组100的加工成本低、灵敏度高，通过调节装置，能够有效调节集热管体130内的温度和压力，并使其保持在适宜范围内，增强了集热管体130的防爆性能，有效的延长了集热管体130的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能集热管组，其特征在于，包括储水箱、调节装置和多个集热管体，所述储水箱设有进水端口和出水端口，所述进水端口处设置有电磁阀，多个所述集热管体具有封闭端和开口端，所述开口端与所述储水箱相连通，所述调节装置包括温度传感器、压力传感器以及控制器，所述温度传感器设置于所述集热管体内并靠近所述开口端的一侧，所述压力传感器设置于所述储水箱内，所述控制器电性连接于所述温度传感器、所述压力传感器以及所述电磁阀。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述储水箱内具有与所述集热管体相连通的容纳腔体，所述储水箱的侧壁设置有用于连通所述容纳腔体与外界大气的控制阀，所述控制阀与所述控制器电性连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述控制器内预设有高温阈值和低温阈值，所述高温阈值在80℃－120℃之间，所述低温阈值在零下10℃－零下40℃之间。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述调节装置还包括第一功率放大电路和第二功率放大电路，所述第一功率放大电路的信号输入端与所述温度传感器连接，所述第一功率放大电路的信号输出端与所述控制器连接，所述第二功率放大电路的信号输入端与所述压力传感器连接，所述第二功率放大电路的信号输出端与所述控制器连接。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻传感器。

6.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述控制器为单片机。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述储水箱包括外壳体和内胆，所述外壳体和所述内胆之间设置有保温层，所述外壳体由彩钢板制成，所述内胆由不锈钢制成，所述保温层由料聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料制成。

8.根据权利要求1所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述集热管体包括外管体和内管体，所述内管体和所述外管体均由玻璃制成，所述外管体与所述内管体密封固定连接成一体，且所述外管体与所述内管体之间为真空层。

9.根据权利要求8所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述内管体的外壁设有选择性吸收涂层。

10.根据权利要求9所述的太阳能集热管组，其特征在于，所述选择性吸收涂层包括由所述内管体表面依次设置的粘结层、红外线阻挡层、陶瓷吸收层和减反层。