CN106839068B - 太阳能集热供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能集热供暖系统，通过太阳能集热器产生并储存于储水箱中的热水作为介质实现供暖，太阳能集热器将热水通过热水进水口送入储水箱，在储水箱内保温储存，供给供暖设备，在储水箱底部设置可夹设电热膜的凹陷部，能够确保供暖设备所需的足够的热水量的同时还可确保水温；在太阳能集热器两端对称设有通过三块聚光镜连接的第一太阳能电池板和第二太阳能电池板，利用太阳能电池板为蓄电池充电供给电热膜为储水箱内的水加热，将光热和光电的结合，实现恒温供暖，充分利用太阳能，提高太阳能集热供暖系统的热效率，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能供暖领域。更具体地说，本发明涉及一种太阳能集热供暖系统。
背景技术
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，也面临着能源不断枯竭、环境不断恶化的威胁。随着科技的进步和环保意识的不断增强，目前，世界能源消费结构完成由煤炭向石油的转换后，正朝着高清洁，低碳的天然气、核能、太阳能、风能等方向发展。太阳能是可再生资源的一种，开发利用太阳能对于节约常规能源、保护环境、减缓气候变化等具有非常重要的意义。
现有的电热膜分为高温、低温电热膜。高温电热膜一般用于电子电器、军事等。低温电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，一般是用于室内供暖的一种发热源，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成，工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间。
目前水暖热水系统中利用太阳能往往局限于生活热水系统，对太阳能集热供暖系统的应用很少，因为太阳能集热供暖存在很多不稳定因素。由于太阳能是不定时的能源，在白天晴好的天气供暖效果好，但晚上供暖效果不佳或几乎没什么效果，而对于用户而言，迫切需要取暖的时间段更多地集中在晚上，特别是在寒冷的冬季。传统的太阳能储水箱为内部结构单一的储水容器，其储存热水以提供给室内水暖设备，虽然储水箱外部具有保温材料层，但其储存的热水水温不能满足室内水暖供暖的需求，保温效果有待提升，尤其是遇到太阳光照不强的阴天，储水箱内热水水温达不到供暖需求，导致室内水暖设备形同虚设，影响室内舒适度。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种太阳能集热供暖系统，其采用光热与光电结合的水暖系统进行供暖，热效率高、节能环保。
本发明的太阳能集热供暖系统，通过太阳能集热器产生并储存于储水箱中的热水作为介质实现供暖，其特征在于，储水箱包括圆柱状箱体、位于箱体顶部的排气孔、箱体顶部相对设置的冷水进水口和热水进水口、位于箱体底部的出水口，其中，箱体内部固设有引流部件，引流部件是上大下小、与箱体同轴线的中空状圆台状贯通结构，且上端固设在箱体内侧壁上、下端设有朝向内部向上延伸的呈钩状的环形储水槽，箱体顶部中央处设有伸向箱体内部的搅拌装置，箱体底部由下向上凹陷形成四个凹陷部，且不超过引流部件的环形储水槽所处的高度，四个凹陷部的横截面形成引流部件的下端面的内接正方形，凹陷部内夹设电热膜；
电热膜是由防水层、阻燃层、绝缘层、电加热层、绝缘层、阻燃层、防水层依次层设的多层复合结构，其厚度为1～3cm；
太阳能集热器水平设置，所述太阳能集热器的两端对称设有第一太阳能电池板和第二太阳能电池板，第一太阳能电池板和第二太阳能电池板与太阳能集热器的夹角均为150°，第一太阳能电池板和第二太阳能电池板通过三块聚光镜连接，所述聚光镜由多个双凸透镜以多个行和列的形式组成，三块聚光镜分别与所述太阳能集热器、第一太阳能电池板、第二太阳能电池板平行，形成纵向截面为六边形的空间结构，第一太阳能电池板、第二太阳能电池板与蓄电池电连接，所述蓄电池与电热膜、搅拌装置电连接。
优选的是，电热膜的功率为400W/m2。
优选的是，四个凹陷部为立方体状，其长宽高的比为13:6:1。
优选的是，搅拌装置包括竖直的搅拌轴和固设在搅拌轴上的叶片，叶片为矩形，其长度不超过凹陷部的高度，任意两个叶片的夹角均为120°。
优选的是，出水口设置在相邻两个凹陷部之间的箱体底部。
优选的是，箱体底部设有向箱体内部凸起的用于埋电线的X形收纳槽。
优选的是，储水箱的箱体外围设有保温材料层。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的太阳能集热供暖系统，太阳能集热器将热水通过热水进水口送入储水箱，在储水箱内保温储存，供给供暖设备；当水温过高时，可控制从冷水进水口加入冷水，冷水与热水经搅拌装置混合，供给供暖设备；当太阳能集热器送入的热水不够热时，控制电热膜对储水箱内部的水进行加热；由此，本发明的太阳能集热供暖系统中从储水箱送出的水不会出现忽冷忽热的情况，始终保持在一个相对稳定的合适的温度范围内，实现恒温供暖。
本发明的太阳能集热供暖系统，利用太阳能集热器送出热水，同时利用太阳能电池板为蓄电池充电供给电热膜为储水箱内的水加热，将光热和光电的结合，充分利用太阳能，提高太阳能集热供暖系统的热效率，节能环保。
本发明的太阳能集热供暖系统，在储水箱底部设置可夹设电热膜的凹陷部，凹陷部为薄型立方体，占用箱体内部体积较少，相比于现有的相同大小的储水箱，依然能够确保供暖设备所需的足够的热水量。
本发明的太阳能集热供暖系统，电热膜为夹心多层复合结构，并添加了阻燃层，防止电热膜因局部温度过高而导致其自燃，降低安全隐患，其中，阻燃层材料可为含有三氧化二锑或氢氧化镁或氢氧化铝或硅系等阻燃体系制成。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的储水箱的结构示意图；
图2为本发明的太阳能集热器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明的太阳能集热供暖系统，通过太阳能集热器产生并储存于储水箱中的热水作为介质实现供暖，其中，如图1所示，储水箱包括圆柱状箱体1、位于箱体1顶部的排气孔2、箱体1顶部相对设置的冷水进水口3和热水进水口4、位于箱体1底部的出水口5，其中，箱体1内部固设有引流部件11，引流部件11是上大下小、与箱体1同轴线的中空状圆台状贯通结构，且上端固设在箱体1内侧壁上、下端设有朝向内部向上延伸的呈钩状的环形储水槽111，箱体1顶部中央处设有伸向箱体1内部的搅拌装置12，箱体1底部由下向上凹陷形成四个凹陷部，且不超过引流部件11的环形储水槽111所处的高度，四个凹陷部的横截面形成引流部件11的下端面的内接正方形，凹陷部内夹设电热膜；
电热膜是由防水层、阻燃层、绝缘层、电加热层、绝缘层、阻燃层、防水层依次层设的多层复合结构，其厚度为1～3cm；
防水层由聚氯乙烯、聚氨酯等防水材料制成，阻燃层添加有诸如三氧化二锑、氢氧化镁等阻燃剂，绝缘层为尼龙、聚四氟乙烯等耐高温塑料，电加热层为现有的低温电热膜，其是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。
如图2所示，太阳能集热器8水平设置，所述太阳能集热器8的两端对称设有第一太阳能电池板61和第二太阳能电池板62，第一太阳能电池板61和第二太阳能电池板62 与太阳能集热器8的夹角均为150°，第一太阳能电池板61和第二太阳能电池板62通过三块聚光镜7连接，所述聚光镜7由多个双凸透镜71以多个行和列的形式组成，三块聚光镜 7分别与所述太阳能集热器8、第一太阳能电池板61、第二太阳能电池板62平行，形成纵向截面为六边形的空间结构，第一太阳能电池板61、第二太阳能电池板62与蓄电池电连接，所述蓄电池与电热膜、搅拌装置12电连接。
在上述技术方案中，太阳能集热器8将热水通过热水进水口送入储水箱，水通过引流部件11先到达环形储水槽111，待环形储水槽111内充满水时，溢出并落入箱体1的底部，通过出水口5到达供暖设备，多余的水可在储水箱内保温储存；引流部件11设置为上大下小并与箱体1同轴线的中空状圆台状贯通结构，可将分别从冷水进水口3和热水进水口 4进入的水先引流汇聚到形储水槽111内，再落入箱体中部空间，利于搅拌、混合及加热；第一太阳能电池板61和第二太阳能电池板62分别与太阳能集热器8成150°夹角，利于接收太阳光，将光能转化为电能储存在蓄电池内；储水箱内设有可夹设电热膜的凹陷部，其由箱体1底部由下向上凹陷形成，在箱体内部实现对水的立体加热，使水均匀受热、升温快，电热膜通过蓄电池供电，对储水箱内部的水进行加热，保证储水箱内的水温，当水温过高时，可控制从冷水进水口3加入冷水，冷水与热水经搅拌装置12混合，供给供暖设备。由此，本发明的太阳能集热供暖系统中从储水箱送出的水不会出现忽冷忽热的情况，始终保持在一个相对稳定的合适的温度范围内，实现恒温供暖。第一太阳能电池板61和第二太阳能电池板62 通过三块聚光镜7连接，并且三块聚光镜7分别与所述太阳能集热器8、第一太阳能电池板 61、第二太阳能电池板62平行形成纵向截面为六边形的空间结构，将光线汇聚到第一太阳能电池板61、第二太阳能电池板62、太阳能集热器8上，提高太阳光的利用率，聚光镜7 由多个双凸透镜71以多个行和列的形式组成，多个双凸透镜71可实现对光线的多组汇聚，从而到达第一太阳能电池板61、第二太阳能电池板62、太阳能集热器8上的汇聚光线也多。
在另一种技术方案中，电热膜的功率为400W/m2，确保储水箱内的水加热升温。
在另一种技术方案中，四个凹陷部为立方体状，其长宽高的比为13:6:1，方便夹设电热膜。
在另一种技术方案中，搅拌装置12包括竖直的搅拌轴和固设在搅拌轴上的叶片，叶片为矩形，其长度不超过凹陷部的高度，任意两个叶片的夹角均为120°，通过搅拌装置12可使冷水与热水混合均匀，恒温出水。
在另一种技术方案中，出水口5设置在相邻两个凹陷部之间的箱体1底部，利于储水箱中的水流出。
在另一种技术方案中，箱体1底部设有向箱体1内部凸起的用于埋电线的X形收纳槽9，方便将电热膜与蓄电池连接。
在另一种技术方案中，储水箱的箱体1外围设有保温材料层，对储水箱内的水进行持续保温，提升供暖质量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种太阳能集热供暖系统，通过太阳能集热器产生并储存于储水箱中的热水作为介质实现供暖，其特征在于，储水箱包括圆柱状箱体、位于箱体顶部的排气孔、箱体顶部相对设置的冷水进水口和热水进水口、位于箱体底部的出水口，其中，箱体内部固设有引流部件，引流部件是上大下小、与箱体同轴线的中空状圆台状贯通结构，且上端固设在箱体内侧壁上、下端设有朝向内部向上延伸的呈钩状的环形储水槽，箱体顶部中央处设有伸向箱体内部的搅拌装置，箱体底部由下向上凹陷形成四个凹陷部，且不超过引流部件的环形储水槽所处的高度，四个凹陷部的横截面形成引流部件的下端面的内接正方形，凹陷部内夹设电热膜；
电热膜是由防水层、阻燃层、绝缘层、电加热层、绝缘层、阻燃层、防水层依次层设的多层复合结构，其厚度为1～3cm；
太阳能集热器水平设置，所述太阳能集热器的两端对称设有第一太阳能电池板和第二太阳能电池板，第一太阳能电池板和第二太阳能电池板与太阳能集热器的夹角均为150°，第一太阳能电池板和第二太阳能电池板通过三块聚光镜连接，所述聚光镜由多个双凸透镜以多个行和列的形式组成，三块聚光镜分别与所述太阳能集热器、第一太阳能电池板、第二太阳能电池板平行，形成纵向截面为六边形的空间结构，第一太阳能电池板、第二太阳能电池板与蓄电池电连接，所述蓄电池与电热膜、搅拌装置电连接。
2.如权利要求1所述的太阳能集热供暖系统，其特征在于，电热膜的功率为400W/m2。
3.如权利要求1所述的太阳能集热供暖系统，其特征在于，四个凹陷部为立方体状，其长宽高的比为13:6:1。
4.如权利要求3所述的太阳能集热供暖系统，其特征在于，搅拌装置包括竖直的搅拌轴和固设在搅拌轴上的叶片，叶片为矩形，其长度不超过凹陷部的高度，任意两个叶片的夹角均为120°。
5.如权利要求1所述的太阳能集热供暖系统，其特征在于，出水口设置在相邻两个凹陷部之间的箱体底部。
6.如权利要求1所述的太阳能集热供暖系统，其特征在于，箱体底部设有向箱体内部凸起的用于埋电线的X形收纳槽。
7.如权利要求1所述的太阳能集热供暖系统，其特征在于，储水箱的箱体外围设有保温材料层。
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