CN108120030A - 一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统，该系统包括安装在建筑物上，填满外部原水的蓄热器和；横向设置于建筑物栏杆上端，填满与上述原水进行热交换的热媒的管箱；与上述管箱并排设置于上述栏杆下端的外壳；设置为两端可在上述管箱和上述外壳旋转，按上述管箱及外壳的长度方向排列，与通过太阳光的聚光加热的热管中的热传递物质进行热交换，加热上述管箱内热传递介质的多个太阳能集热管和；设在上述外壳内，同时旋转上述多个太阳能集热管，以便使上述多个太阳能集热管跟踪向东西方向移动的太阳的太阳跟踪部。该系统将用于收集太阳能的太阳能集热管安装于建筑物的栏杆上，在不丧失栏杆的通风及眺望功能的同时又可跟踪太阳光。

Description

一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统

技术领域

本发明涉及供暖及热水供应系统技术领域,特别涉及一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统。

背景技术

通常由于无限量的能源和无公害等益处，太阳能正在被广泛用于住宅等建筑物的供暖和供应热水。

在这里简要说明一下太阳能的利用原理。首先，在安装于建筑物外部的太阳能集热器被加热的热媒，被移动至蓄热器，并通过热交换加热蓄热器中的水。在蓄热器内被加热的热水，通过供暖循环泵供应到室内，作为供暖用和生活用热水使用。上述循环泵与根据室内温度进行高低开/关作业的温度调节器一同联动。但是，根据天气，如太阳光的日射量不足时，利用通过辅助热源运行的锅炉，将蓄热器内的水加热至一定温度，用于供暖和供应生活用热水。

特别是，大部分公寓的栏杆都安装在阳台和屋顶上，向着日照好的方向，因此，具备收集太阳热的最佳条件。然而，目前的实际情况是，尚未充分利用公寓阳台栏杆及屋顶栏杆。

基于现有技术的利用太阳能的供暖及热水供应系统中，热媒设在建筑物外部、并在用于收集太阳热的集热器中被加热。随着温度传感器自动运行的循环泵，将在集热器产生的热量移送至蓄热器，通过热交换加热在蓄热器内贮存的水。

但是，现有技术中收集太阳热的集热器，由排列的多个聚光电池或真空玻璃管式集热板组成，呈平板形状。因此，为了安装平板型集热器，由于平板型的体积和所占面积较大，设置在建筑物的屋顶，或是设置用于安装集热器的单独用具，因此，在安装集热器的过程中受到了很多限制。

而且，基于现有技术的阳台型太阳能集热器的构造设计为，在作为隔热材料使用的是在材料上使用的聚氨酯板上，分别附着热反射隔热材料、吸热板和油路管。吸热板设计为可以随着日射角调整角度。

安装基于现有技术的集热器于阳台，会遮蔽部分或全部阳台，因此，虽然有可能收集太阳热，但是存在丧失阳台栏杆原有的通风和眺望功能的问题。而且，安装于阳台的一部分时，阳台栏杆的一部分会受到集中负荷，从而使阳台栏杆的安全性也出现问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统。该系统将用于收集太阳能的真空管式太阳能集热管安装于建筑物的栏杆上，在不丧失栏杆的通风及眺望功能的同时又可跟踪太阳光。

本发明的另一目的在于，提供可跟踪太阳光的栏杆用真空管式太阳能集热管的供暖及热水供应系统，以便安装在栏杆上的真空管式太阳光能集热管跟踪向东西方向移动的太阳。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统，其特征在于该系统包括安装在建筑物上，填满外部原水的蓄热器和；横向设置于建筑物栏杆上端，填满与上述原水进行热交换的热媒的管箱；与上述管箱并排设置于上述栏杆下端的外壳；设置为两端可在上述管箱和上述外壳旋转，按上述管箱及外壳的长度方向排列，与通过太阳光的聚光加热的热管中的热传递物质进行热交换，加热上述管箱内热传递介质的多个太阳能集热管和；设在上述外壳内，同时旋转上述多个太阳能集热管，以便使上述多个太阳能集热管跟踪向东西方向移动的太阳的太阳跟踪部；

多个太阳能集热管之间具有间隔，并与建筑栏杆的纵向框架固定；

所述太阳能集热管包括主热管、真空管、聚光板和旋转支撑构件，主热管上部被引入所述管箱内；所述真空管内部为真空，真空管包裹在露在管箱外部的主热管外表面；在真空管内部安装能接收太阳光的照射并将太阳光聚集到主热管上的聚光板；真空管的下部连接旋转支撑构件，旋转支撑构件一端通过轴承固定在外壳上，旋转支撑构件连接太阳跟踪部，能够带动真空管旋转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明是将管状太阳能集热管附着于建筑物的栏杆上，因此，管状太阳能集热管的安装位置不受限制，蓄热器安装在建筑物上，对于栏杆没有水的荷重而带来的负荷，无需设置安装太阳能集热管的单独空间及安装构造物，因此，能显著节约安装费用。

而且，太阳能集热管随着太阳的移动路径旋转并追踪太阳，从而使照射到太阳能集热管的聚光板的太阳光量最大化，显著提高主热管的加热效率，进而管箱内热媒的加热效率也得得以提高，满足生活供暖及热水供应需求。

附图说明

图1是本发明一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统的一种实施例的整体结构示意图。

图2是图1中实施例结构的部分截面示意图。

图3是本发明一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统另一实施例的整体结构示意图。

图4是图3实施例结构的部分截面示意图。

图中，10：上框架；20：下框架；30：纵向框架；40：管箱；50：外壳；60：太阳能集热管；70：太阳跟踪部；41：引入孔；42：延长管；43：移送管；61：主热管；62：真空管；63：聚光板；64：旋转支撑构件；65：隔热构件；64a：引入部分；66：密封构件；67：轴承；71：第一伞齿轮；72：驱动轴；73：第二伞齿轮；74：驱动引擎；75：太阳跟踪传感器；76：旋转板。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。

本发明安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统包括安装在建筑物上，填满外部原水的蓄热器和；横向设置于建筑物栏杆上端，填满与上述原水进行热交换的热媒的管箱；与上述管箱并排设置于上述栏杆下端的外壳；设置为两端可在上述管箱和上述外壳旋转，按上述管箱及外壳的长度方向排列，与通过太阳光的聚光加热的热管中的热传递物质进行热交换，加热上述管箱内热传递介质的多个太阳能集热管和；设在上述外壳内，同时旋转上述多个太阳能集热管，以便使上述多个太阳能集热管跟踪向东西方向移动的太阳的太阳跟踪部；

多个太阳能集热管之间具有间隔，并与建筑栏杆的纵向框架固定；

所述太阳能集热管包括主热管、真空管、聚光板和旋转支撑构件，主热管上部被引入所述管箱内；所述真空管内部为真空，真空管包裹在露在管箱外部的主热管外表面；在真空管内部安装能接收太阳光的照射并将太阳光聚集到主热管上的聚光板；真空管的下部连接旋转支撑构件，旋转支撑构件一端通过轴承固定在外壳上，旋转支撑构件连接太阳跟踪部，能够带动真空管旋转。

本发明的进一步特征在于所述太阳跟踪部包括多个第一伞齿轮、与多个第一伞齿轮相互咬合的多个第二伞齿轮、驱动轴、驱动引擎和控制部分；所述第一伞齿轮连接旋转支撑构件的引入部分的下端；所述驱动轴横向安装于外壳内，在驱动轴上安装多个第二伞齿轮；驱动轴的一端连接驱动引擎，驱动引擎连接用于驱动驱动引擎的控制部分。

本发明的进一步特征在于所述控制部分内存有基于预先按季节或月份输入的日出时间及日落时间的被程序化的太阳移动路径，控制部分能根据保存的程序化信息控制上述驱动引擎进行相应工作。

本发明的进一步特征在于所述太阳跟踪部还包括：两端安装于上述管箱和外壳，并可旋转的旋转板和；安装于上述旋转板，感知太阳的东西方向移动的太阳跟踪传感器；

旋转板的下端通过旋转支撑构件或直接与第一伞齿轮连接，与旋转板相连的第一伞齿轮通过第二伞齿轮、驱动轴连接驱动引擎；所述控制部分内存有通过太阳跟踪传感器实时感知太阳的移动路径，并能通过接收太阳跟踪传感器的感知信号驱动引擎工作。

实施例1

本实施例一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统(参见图1-2)。

本实施例是设计为，通过在建筑物的栏杆上安装储存热媒的管箱40以及真空管式太阳能集热管60，加热管箱内热媒，通过与被加热的热媒进行热交换，加热贮存在蓄热器中的外部原水。而且，设计为真空管式太阳能集热管可以跟踪按东西方向移动的太阳。

栏杆是指安装在阳台上，多组栏杆之间具有一定间距，每组栏杆均由上框架10和下框架20构成，在上框架和下框架之间按照纵向连接多个纵向框架30，多个纵向框架按上/下框架的长度方向依次排列。

管箱40并排安装在栏杆的上框架10的外侧上。在栏杆的下框架20上则并排安装外壳50。

太阳能集热管60的两端安装于管箱40和外壳50内，并可旋转。多个太阳能集热管并排安装于纵向框架30上。

外壳50中则安有太阳跟踪部70，太阳跟踪部70能使太阳能集热管60随着太阳按东西方向移动进行旋转。

太阳能集热管60由主热管61、真空管62、聚光板63、旋转支撑构件64构成；所述主热管的上部被引入上述管箱40，主热管能旋转；所述真空管内部为真空，真空管包裹在露在管箱外部的主热管外表面；在真空管内部安装聚光板，聚光板能接收太阳光的照射，将太阳光聚集到主热管上；真空管的下部连接旋转支撑构件64，旋转支撑构件一端通过轴承67固定在外壳50上，旋转支撑构件能够带动真空管旋转；旋转支撑构件深入到外壳中的部分连接第一伞齿轮71。

管箱40下部设有多个引入孔41，引入孔的数量与主热管的数量相匹配，从引入孔引入主热管61的上部，引入孔的边缘则设有延长管42，延长管42向管箱40外部延长一定距离；管箱的两端连接移送管43，一端将加热后的热传递介质传递给蓄热器，另一端将冷凝后的热传递介质送回管箱。

延长管和主热管之间的空隙设置有防止主热管热传递物质散热的隔热构件65，隔热构件65与延长管42相接触的位置设置有密封构件66；隔热构件由橡胶材质及树脂材料构成。

旋转支撑构件64的上部夹在真空管62的下部，将真空管固定住。旋转支撑构件的另一端为外径缩小并延长的引入部分64a，该引入部分被引入到外壳50内部。旋转支撑构件64设为由外径缩小形成于外壳外面的台阶形状的棱，并由安装于外壳50上的轴承67所支撑。

太阳跟踪部70包括第一伞齿轮71、第二伞齿轮73、驱动轴72、驱动引擎74和控制部分(图中未绘出)构成；所述第一伞齿轮连接旋转支撑构件64的引入部分64a的下端；第一伞齿轮和第二伞齿轮的数量均与真空管的数量相匹配，所述驱动轴横向安装于外壳50内，在驱动轴上安装多个第二伞齿轮，第一伞齿轮与相应的第二伞齿轮相互咬合；驱动轴的一端连接驱动引擎74，驱动引擎带动驱动轴转动进而带动第二伞齿轮转动，第二伞齿轮转动带动第一伞齿轮转动，进而通过旋转支撑构件带动真空管转动；控制部分内存有基于预先按季节或月份输入的日出时间及日落时间的被程序化的太阳移动路径，控制部分能根据保存的程序化信息控制上述驱动引擎74进行相应工作。

由于向外壳50内部引入多个旋转支撑构件64，因此，多个第二伞齿轮73以一定间距安装于驱动轴72上，以便与各自的第一伞齿轮相咬合。

下面，对具有如上结构的本实施例的作用进行说明。

当太阳光照射到太阳能集热管60时，通过聚光板63太阳光被聚光于主热管61上，并加热主热管。主热管61被加热后，主热管内热传递物质就会被加热，热传递物质会移动到被引进管箱40的主热管上端，与管箱40内的热传递介质进行热交换。被加热的热传递介质通过移送管43，进入蓄热器内部(图中未绘出)。此时，原水通过与热传递介质的热交换被加热。

被加热的原水可作为供暖用水或生活用热水使用。

管箱40内则储存与贮存于蓄热器的原水进行热交换的热传递介质。管箱40体积较小，内部存储适量的热传递介质，不会给栏杆造成过多的负荷。

另一方面，通过保存于控制部分的，基于预先按季节或月份输入的日出时间及日落时间的被程序化的太阳移动路径，控制部分控制驱动引擎74。

因此，通过控制部分的控制信号运行驱动引擎74，驱动轴72和第二伞齿轮73就会旋转，与第二伞齿轮73相咬合的第一伞齿轮71也同时旋转，从而使太阳能集热管60旋转起来。

通过太阳能集热管60的旋转，太阳能集热管60跟踪移动的太阳，使照射到聚光板63的太阳光的量最大化，以提高主热管61的加热效率。

实施例2

在图3、4中显示了本发明安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统的另一实施例。

本实施例中太阳能集热管60、管箱40、外壳50的结构均同实施例1，不同之处在于本实施例的太阳跟踪部。与上述太阳跟踪部的实施例同样的构成使用同一符号。

太阳跟踪部的另一个实施例则不是按季节或月份保存程序化的基于日出时间及日落时间的太阳移动路径，而是设计为，通过太阳跟踪传感器75实时感知同样的移动路径，通过接收太阳跟踪传感器的感知信号的控制部分来控制驱动引擎74工作。

在管箱和外壳之间的原先第一个太阳能集热管的安装位置上用旋转板代替太阳能集热管；旋转板76的两端分别安装在管箱40和外壳50上，太阳跟踪传感器75安装于可旋转的旋转板76上。在旋转板76的下方安装上述旋转支撑构件64，旋转支撑构件64的的下端深入外壳内并安装第一伞齿轮71。当然，在驱动轴72上也安装与第一伞齿轮相咬合的71第二伞齿轮73，使其与太阳能集热管60一起旋转。

也可以设计为，旋转板76的下端进入到外壳50内，进入到外壳50内的旋转板76的下端安装第一伞齿轮71。

当然，旋转板76应安装为，与安装于旋转板76的太阳跟踪传感器75和太阳能集热管60的聚光板63上形成相同的照射角。

太阳能跟踪传感器75中，将光传感器设于具有隔墙的圆筒形结构物或四角结构物内部，并根据到达光传感器的太阳光的强弱，转换所产生的电信号，以感知太阳的移动。在这里不再赘述。

因此，可以实时感知太阳的移动，随着太阳的实际移动路径，旋转太阳能集热管，从而可以更加准确地跟踪到太阳。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。

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。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统，其特征在于该系统包括安装在建筑物上，填满外部原水的蓄热器和；横向设置于建筑物栏杆上端，填满与上述原水进行热交换的热媒的管箱；与上述管箱并排设置于上述栏杆下端的外壳；设置为两端可在上述管箱和上述外壳旋转，按上述管箱及外壳的长度方向排列，与通过太阳光的聚光加热的热管中的热传递物质进行热交换，加热上述管箱内热传递介质的多个太阳能集热管和；设在上述外壳内，同时旋转上述多个太阳能集热管，以便使上述多个太阳能集热管跟踪向东西方向移动的太阳的太阳跟踪部；

多个太阳能集热管之间具有间隔，并与建筑栏杆的纵向框架固定；

所述太阳能集热管包括主热管、真空管、聚光板和旋转支撑构件，主热管上部被引入所述管箱内；所述真空管内部为真空，真空管包裹在露在管箱外部的主热管外表面；在真空管内部安装能接收太阳光的照射并将太阳光聚集到主热管上的聚光板；真空管的下部连接旋转支撑构件，旋转支撑构件一端通过轴承固定在外壳上，旋转支撑构件连接太阳跟踪部，能够带动真空管旋转。

2.根据权利要求1所述的安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统，其特征在于所述太阳跟踪部包括多个第一伞齿轮、与多个第一伞齿轮相互咬合的多个第二伞齿轮、驱动轴、驱动引擎和控制部分；所述第一伞齿轮连接旋转支撑构件的引入部分的下端；所述驱动轴横向安装于外壳内，在驱动轴上安装多个第二伞齿轮；驱动轴的一端连接驱动引擎，驱动引擎连接用于驱动驱动引擎的控制部分。

3.根据权利要求2所述的安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统，其特征在于所述控制部分内存有基于预先按季节或月份输入的日出时间及日落时间的被程序化的太阳移动路径，控制部分能根据保存的程序化信息控制上述驱动引擎进行相应工作。

4.根据权利要求2所述的安装于建筑物栏杆的太阳能供暖及热水供应系统，其特征在于所述太阳跟踪部还包括：两端安装于上述管箱和外壳，并可旋转的旋转板和；安装于上述旋转板，感知太阳的东西方向移动的太阳跟踪传感器；

旋转板的下端通过旋转支撑构件或直接与第一伞齿轮连接，与旋转板相连的第一伞齿轮通过第二伞齿轮、驱动轴连接驱动引擎；所述控制部分内存有通过太阳跟踪传感器实时感知太阳的移动路径，并能通过接收太阳跟踪传感器的感知信号驱动引擎工作。