CN108397916A - 一种太阳能集热器及太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能集热器，所述太阳能集热器包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管，所述框架包括顶板、底板以及两侧的侧板，在所述顶板与底板上设置有相对应的用于穿过所述太阳能真空集热管的插孔，在每一个所述插孔内设置有与所述太阳能真空集热管相配合的套垫。

Description

一种太阳能集热器及太阳能热水器

技术领域

本发明涉及太阳能领域，具体涉及一种太阳能集热器及太阳能热水器。

背景技术

由于油价不稳定和气候变化协议的限制等，新的可再生能源的重要性变大。可再生能源包括太阳热、太阳光、生物质能、风力、小水电、地热、海洋能和废弃物能源等，而新能源包括燃料电池、液化煤炭、气化煤炭和氢能。问题是，从新的可再生能源、特别是太阳光发电的成本未达到等于利用化石燃料的传统火力发电的成本的电网平价。但是，随着技术的发展进步，从新的可再生能源中的太阳热发电的太阳热发电在发电成本上持续降低，而在发电效率正在逐渐提高。

把太阳能转换成热能主要依靠集热器。目前太阳能集热器主要有真空管集热器、热管集热器和真空平板集热器三种。

现有的家用太阳能热水器的太阳能集热器，依靠水在真空集热管中流动的过程中吸收热量，由于真空集热管为圆柱状结构，其各个面的太阳能照射不均匀，因此，造成在其内流动的介质水的受热不均匀，导致最终存储到热水箱中的水温度不均匀，存在部分温度不够的较凉水，因此，容易造成热水温度达不到要求，且在冬季，环境温度比较低，在北方普遍环境温度在零度以下，由于太阳能集热器的真空集热管均设置在室外，则真空集热管容易冻裂，造成水流失且变为冰，进一步加剧冻裂，造成恶性循环，因此，现有的太阳能集热器存在冻裂的风险，安全性比较低。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决太阳能集热器的真空集热管集热不均匀的技术缺陷，提供一种太阳能集热器及太阳能热水器，以满足人们日益增长的对美好生活的期望。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种太阳能集热器，其特征在于，所述太阳能集热器包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管，所述框架包括顶板、底板以及两侧的侧板，在所述顶板与底板上设置有相对应的用于穿过所述太阳能真空集热管的插孔，在每一个所述插孔内设置有与所述太阳能真空集热管相配合的套垫；

每一根所述太阳能真空集热管包括外玻璃管以及内金属管，所述外玻璃管以半包覆形式包覆在所述内金属管的外侧，所述外玻璃管不包覆所述内金属管的背阴侧一面，在所述外玻璃管与其所述包覆的内金属管之间形成真空夹层，所述外玻璃管的两端熔封焊接在所述内金属管的两端侧壁上，每一根所述太阳能真空集热管的入口位于下端，出口位于上端；

在每一根所述内金属管上的未被所述外玻璃管包覆的背阴侧的一面上设置有沿着所述内金属管的轴线方向延伸的至少三条内凹槽，在每一条所述内凹槽内设置有一根沿着所述内凹槽延伸的空气支管，在每一根所述空气支管的面向所述内凹槽的一侧设置有多个沿着所述空气支管的轴线方向延伸的非等间距设置的空气通孔，多个所述空气通孔之间的间距沿着所述所述空气支管的轴线方向先变小后变大，在所述内凹槽内设置有多个分别与每一个所述空气喷孔相对应的空气洞，在每一个所述空气通孔与其所述对应的空气洞中分别插入一个空气喷嘴，所述空气喷嘴一端连接所述空气支管内的空气，另一端插入所述内金属管内，且位于所述内金属管内的一端出口边缘设置为褶皱形边缘；

每一根所述空气支管的上端封闭，下端分别连接空气母管，所述空气母管设置在所述框架的下部，且所述空气母管的延伸方向与每一根所述太阳能真空集热管的延伸方向相垂直，在每一根所述空气支管的后侧通过固定装置安装有线性槽式反射镜，每一根所述空气支管位于所述线性槽式反射镜的焦点位置；

在所述空气母管的进口设置有加热器，冷空气通过所述加热器变为热空气后进入所述空气母管，并沿着所述空气母管分配给每一根所述空气支管；

还包括控制器，所述控制器能够控制所述加热器的启停，在每一根所述空气支管内设置有温度传感器一，在每一根所述空气支管对应的线性槽式反射镜边缘还设置有感光器，所述控制器电连接所述温度传感器一以及所述感光器，当控制器接收到的感光器具有信号，且温度传感器一的温度值大于预设温度值时，所述控制器控制所述加热器关闭，当所述控制器未接收到所述感光器的信号或是温度传感器一的温度值小于所述预设温度值时，所述控制器均控制所述加热器启动。

优选的，所述加热器为电加热器，所述电加热器内设置电加热丝。

优选的，还包括设置在所述内金属管内的温度传感器二，所述温度传感器二与所述控制器电连接。

优选的，所述空气喷嘴为减缩喷嘴，其位于所述空气支管内的一端的横截面积大于位于所述内金属管内的一端的横截面积。

优选的，所述太阳能集热器用于太阳能热水器中，还包括冷水箱、热水箱以及支架，所述太阳能集热器的框架设置在所述支架上，所述冷水箱位于所述支架的下端，所述热水箱位于所述支架的上端，所述太阳能集热器的太阳能真空集热管的入口连接所述冷水箱，所述太阳能真空集热管的出口连接所述热水箱。

有益效果在于：

(1)在每一根所述太阳能真空集热管的内金属管的背阴侧设置有空气支管，使得经过加热后的热空气直接喷入所述内金属管内，对其内的介质水进行加热以及扰流，使得其内的介质水混合均匀，背阳侧以及向阳侧的温度均匀，同时，热空气能够与介质水直接混合，直接对水进行加热，提高了其加热效率；

(2)每一个所述空气支管的出口边缘设置有褶皱形外边缘，一方面，通过设置褶皱形外边缘，使得介质水流经该褶皱形外边缘时，能够被扰流，另一方面，设置褶皱形外边缘，热空气经由该出口喷出时，易于形成气泡，提高其鼓泡型，而气泡形空气的扰流效果明显，能够进一步提高其加热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明的太阳能集热器的结构示意图；

图2是本发明的任一太阳能真空集热管的结构示意图；

图3是本发明的任一太阳能真空集热管的截面示意图；

图4是本发明的空气支管与空气母管的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图4所示，本发明提供的一种太阳能集热器，其特征在于，所述太阳能集热器包括框架1以及设置在所述框架1内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管2，所述框架1包括顶板3、底板4以及两侧的侧板5，在所述顶板3与底板4上设置有相对应的用于穿过所述太阳能真空集热管2的插孔6，在每一个所述插孔6内设置有与所述太阳能真空集热管2相配合的套垫(图中未示出)；；

每一根所述太阳能真空集热管2包括外玻璃管7以及内金属管8，所述外玻璃管7以半包覆形式包覆在所述内金属管8的外侧，所述外玻璃管7不包覆所述内金属管8的背阴侧一面，在所述外玻璃管7与其所述包覆的内金属管8之间形成真空夹层9，所述外玻璃管7的两端熔封焊接在所述内金属管8的两端侧壁上，每一根所述太阳能真空集热管2的入口位于下端，出口位于上端；

在每一根所述内金属管8上的未被所述外玻璃管7包覆的背阴侧的一面上设置有沿着所述内金属管8的轴线方向延伸的至少三条内凹槽10，在每一条所述内凹槽10内设置有一根沿着所述内凹槽10延伸的空气支管11，在每一根所述空气支管11的面向所述内凹槽10的一侧设置有多个沿着所述空气支管11的轴线方向延伸的非等间距设置的空气通孔12，多个所述空气通孔12之间的间距沿着所述所述空气支管11的轴线方向先变小后变大，在所述内凹槽10内设置有多个分别与每一个所述空气通孔12相对应的空气洞(图中未示出)，在每一个所述空气通孔12与其所述对应的空气洞中分别插入一个空气喷嘴(图中未示出)，所述空气喷嘴一端连接所述空气支管内的空气，另一端插入所述内金属管8内，且位于所述内金属管8内的一端出口边缘设置为褶皱形边缘；

每一根所述空气支管11的上端封闭，下端分别连接空气母管13，所述空气母管13设置在所述框架1的下部，且所述空气母管13的延伸方向与每一根所述太阳能真空集热管2的延伸方向相垂直，在每一根所述空气支管11的后侧通过固定装置安装有线性槽式反射镜14，每一根所述空气支管11位于所述线性槽式反射镜14的焦点位置；

在所述空气母管13的进口设置有加热器15，冷空气通过所述加热器15变为热空气后进入所述空气母管13，并沿着所述空气母管13分配给每一根所述空气支管11；

还包括控制器，所述控制器能够控制所述加热器15的启停，在每一根所述空气支管11内设置有温度传感器一，在每一根所述空气支管对应的线性槽式反射镜边缘还设置有感光器，所述控制器电连接所述温度传感器一以及所述感光器，当控制器接收到的感光器具有信号，且温度传感器一的温度值大于预设温度值时，所述控制器控制所述加热器关闭，当所述控制器未接收到所述感光器的信号或是温度传感器一的温度值小于所述预设温度值时，所述控制器均控制所述加热器启动。

优选的，所述加热器15为电加热器，所述电加热器内设置电加热丝。

优选的，还包括设置在所述内金属管8内的温度传感器二，所述温度传感器二与所述控制器电连接。

优选的，所述空气喷嘴为减缩喷嘴，其位于所述空气支管11内的一端的横截面积大于位于所述内金属管内的一端的横截面积。

优选的，所述太阳能集热器用于太阳能热水器中，还包括冷水箱、热水箱以及支架，所述太阳能集热器的框架设置在所述支架上，所述冷水箱位于所述支架的下端，所述热水箱位于所述支架的上端，所述太阳能集热器的太阳能真空集热管的入口连接所述冷水箱，所述太阳能真空集热管的出口连接所述热水箱。

有益效果在于：

(1)在每一根所述太阳能真空集热管的内金属管的背阴侧设置有空气支管，使得经过加热后的热空气直接喷入所述内金属管内，对其内的介质水进行加热以及扰流，使得其内的介质水混合均匀，背阳侧以及向阳侧的温度均匀，同时，热空气能够与介质水直接混合，直接对水进行加热，提高了其加热效率；

(2)每一个所述空气支管的出口边缘设置有褶皱形外边缘，一方面，通过设置褶皱形外边缘，使得介质水流经该褶皱形外边缘时，能够被扰流，另一方面，设置褶皱形外边缘，热空气经由该出口喷出时，易于形成气泡，提高其鼓泡型，而气泡形空气的扰流效果明显，能够进一步提高其加热效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种太阳能集热器，其特征在于，所述太阳能集热器包括框架以及设置在所述框架内的多根并排平行排列的太阳能真空集热管，所述框架包括顶板、底板以及两侧的侧板，在所述顶板与底板上设置有相对应的用于穿过所述太阳能真空集热管的插孔，在每一个所述插孔内设置有与所述太阳能真空集热管相配合的套垫；

每一根所述太阳能真空集热管包括外玻璃管以及内金属管，所述外玻璃管以半包覆形式包覆在所述内金属管的外侧，所述外玻璃管不包覆所述内金属管的背阴侧一面，在所述外玻璃管与其所述包覆的内金属管之间形成真空夹层，所述外玻璃管的两端熔封焊接在所述内金属管的两端侧壁上，每一根所述太阳能真空集热管的入口位于下端，出口位于上端；

在每一根所述内金属管上的未被所述外玻璃管包覆的背阴侧的一面上设置有沿着所述内金属管的轴线方向延伸的至少三条内凹槽，在每一条所述内凹槽内设置有一根沿着所述内凹槽延伸的空气支管，在每一根所述空气支管的面向所述内凹槽的一侧设置有多个沿着所述空气支管的轴线方向延伸的非等间距设置的空气通孔，多个所述空气通孔之间的间距沿着所述所述空气支管的轴线方向先变小后变大，在所述内凹槽内设置有多个分别与每一个所述空气喷孔相对应的空气洞，在每一个所述空气通孔与其所述对应的空气洞中分别插入一个空气喷嘴，所述空气喷嘴一端连接所述空气支管内的空气，另一端插入所述内金属管内，且位于所述内金属管内的一端出口边缘设置为褶皱形边缘；

每一根所述空气支管的上端封闭，下端分别连接空气母管，所述空气母管设置在所述框架的下部，且所述空气母管的延伸方向与每一根所述太阳能真空集热管的延伸方向相垂直，在每一根所述空气支管的后侧通过固定装置安装有线性槽式反射镜，每一根所述空气支管位于所述线性槽式反射镜的焦点位置；

在所述空气母管的进口设置有加热器，冷空气通过所述加热器变为热空气后进入所述空气母管，并沿着所述空气母管分配给每一根所述空气支管；

还包括控制器，所述控制器能够控制所述加热器的启停，在每一根所述空气支管内设置有温度传感器一，在每一根所述空气支管对应的线性槽式反射镜边缘还设置有感光器，所述控制器电连接所述温度传感器一以及所述感光器，当控制器接收到的感光器具有信号，且温度传感器一的温度值大于预设温度值时，所述控制器控制所述加热器关闭，当所述控制器未接收到所述感光器的信号或是温度传感器一的温度值小于所述预设温度值时，所述控制器均控制所述加热器启动。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，所述加热器为电加热器，所述电加热器内设置电加热丝。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热器，还包括设置在所述内金属管内的温度传感器二，所述温度传感器二与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热器，所述空气喷嘴为减缩喷嘴，其位于所述空气支管内的一端的横截面积大于位于所述内金属管内的一端的横截面积。

5.一种太阳能热水器，其包括根据权利要求1-4任一项所述的太阳能集热器，还包括冷水箱、热水箱以及支架，所述太阳能集热器的框架设置在所述支架上，所述冷水箱位于所述支架的下端，所述热水箱位于所述支架的上端，所述太阳能集热器的太阳能真空集热管的入口连接所述冷水箱，所述太阳能真空集热管的出口连接所述热水箱。