CN110579025B - 一种太阳能空气加热器及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能空气加热器及其工作方法，该空气加热器包括太阳能采集装置与室内风机，太阳能采集装置内安装有若干太阳能加热管，所述太阳能加热管包括外管与内管，内管的内壁上涂覆有选择性吸收涂层，外管的内壁与内管的外壁之间形成真空腔，所述内管内设置有冷空气进气管，冷空气进气管的一端延伸至内管的底部，若干个冷空气进气管均与输气管道接通，所述内管上开有热空气出口；本发明通过设置在室外的太阳能采集装置将太阳能转化为热能，对空气进行加热，然后再通过热空气对导热油进行加热，最后再通过导热油对室内空气进行加热，在这一过程中，通过调节导热油的流速以及风机的转速，能够对室内风机的风速以及温度进行灵活的调节。

Description

一种太阳能空气加热器及其工作方法
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，具体的，涉及一种太阳能空气加热器及其工作方法。
背景技术
太阳能空气加热器是一种利用太阳能加热空气的装置，热空气的用处很多，主要是用于加热干燥农副产品、工业加工产品以及建筑物取暖等，能够大大减少电力资源的使用，因此在一些行业得到了广泛的推广和使用。
在现有技术中使用最为广泛的是平板式空气加热器，其结构简单，成本低廉，因此得到了广泛的使用，但是由于平板式空气加热器的热损失较大，热效率较低，在实际应用过程中，会浪费大量的能源，且加热效果较差，无法在低光照以及低温环境下起到作用，在实际使用过程中，为了达到良好的加热效果，就需要具备良好的阳光照射条件，且环境温度不能过低，这也导致平板空气加热器的使用区域受到了限制，同时在现有技术中，空气加热器在工作时，进风量大时，会导致空气无法被加热管充分加热，出风口温度较低，在进风量小时，空气加热器的出风口处的温度较高，会导致所加热空间的不同地方的温差较大，并具有安全隐患，因此现有的空气加热器无法在不影响出口处热风风速的条件下对加热温度进行调节，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能空气加热器及其工作方法。
本发明需要解决的技术问题为：
1、在现有技术中，由于空气的对流换热系数较小，因此在对空气进行加热时，无法起到良好的换热效果，而提升空气的换热接触面积又会导致空气流动阻力较大，如何充分利用加热器结构，提升对空气的加热效果，是目前需要解决的问题之一；
2、现有技术中，被加热器吸收的太阳能转化为热量后，又会大量逸散，无法充分的被用于空气加热，同时现有技术中通过在空气加热管道中开孔的方式直接将待加热空气引入进行加热，大大降低了加热管道的密闭性，从而容易导致加热管道中；
3、现有技术中的空气加热器在工作时，进风量大时，会导致空气无法被加热管充分加热，出风口温度较低，在进风量小时，空气加热器的出风口处的温度较高，会导致所加热空间的不同地方的温差较大，并具有安全隐患，因此现有的空气加热器无法在不影响出口处热风风速的条件下对加热温度进行调节。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种太阳能空气加热器，包括太阳能采集装置与室内风机；
所述太阳能采集装置包括框架，框架为一面开口的矩形框，框架的开口面安装有透光板，框架与透光板之间形成密闭空间，框架内安装有若干平行设置的太阳能加热管，框架的内壁上涂覆有黑色涂料，框架上设置有进风口与出风口，出风口通过抽风机连接输气管道的一端，输气管道的另一端封口；
所述太阳能加热管包括外管与内管，内管的内壁上涂覆有选择性吸收涂层，外管的内壁与内管的外壁之间形成真空腔，所述内管内设置有冷空气进气管，冷空气进气管的一端延伸至内管的底部，若干个冷空气进气管均与输气管道接通；所述内管上开有热空气出口，多个热空气出口均与热风管接通，热风管的一端封口，另一端连接室内风机；
所述室内风机包括机箱，机箱的内部通过隔板与两个支撑板分为油热区、换热区、进风区与出风区，所述油热区内设置有油热罐，油热罐包括罐体，罐体内装有导热油，罐体的表面螺旋盘绕有油加热管，油加热管的一端连接有加热气进口，油加热管的另一端连接有加热气出口，其中加热气进口与热风管接通，加热气出口与出风口接通；
所述进风区内设置有风机，风机用于抽取外部空气并将其传输至换热区的换热装置中进行加热，加热后的气体进入出风区，通过在出风区引导热风排出。
作为本发明的进一步方案，所述进风口的进气口处安装有过滤装置与阀门。
作为本发明的进一步方案，太阳能加热管中外管的内壁与内管的外壁之间形成的真空腔的真空度为0.5-0.6atm。
作为本发明的进一步方案，所述换热装置包括主体，主体由铝合金制成，主体上开有若干矩形阵列分布的贯穿孔，主体表面包覆有一层泡沫玻璃，主体内还埋设有导油管道，导油管道的进油端通过热油出口与罐体接通，导油管道的出油端通过冷油进口与罐体接通。
作为本发明的进一步方案，所述支撑板上开有通孔，两个支撑板上的通孔分别与主体上所开贯穿孔的两端对应。
本发明所述太阳能空气加热器的工作方法，包括如下步骤：
抽风机工作，将冷空气抽入框架与透光板之间形成的密闭空间内，对空气进行预加热后排入输气管道内，输气管道将经过预加热的冷空气经冷空气进气管分散进入太阳能加热管的内管内进行加热；
经过太阳能加热管加热的空气经热空气出口进入热风管内，通过热风管传输进入室内风机，对油热罐内的导热油进行加热，当导热油加热到预设温度后，通过泵将导热油泵入换热装置中，而经过油热罐换热的空气经过出风口再次进入循环；
开启风机，风机将空气抽入后输入换热装置中，加热后的空气经由出风区排出。
本发明的有益效果：
1、本发明所述太阳能加热管包括外管与内管，内管的内壁上涂覆有选择性吸收涂层，外管的内壁与内管的外壁之间形成真空腔，从而提升太阳能加热管的保温效果，避免热量的大量逸散，同时内管内设置有冷空气进气管，冷空气进气管的一端延伸至内管的底部，在工作时，温度较低的冷空气会直接输送至内管的最底部开始加热，随着温度的升高，空气密度降低并向上转移，充分利用了内管的表面积，相较于传统技术中直接在加热管上开孔的方式，本发明中太阳能加热管具有良好的密封结构，避免加热空气与外部冷空气直接接触，减少了热量的流失。
2、本发明通过设置在室外的太阳能采集装置将太阳能转化为热能，对空气进行加热，然后再通过热空气对导热油进行加热，最后再通过导热油对室内空气进行加热，在这一过程中，通过调节导热油的流速以及风机的转速，能够对室内风机的风速以及温度进行灵活的调节。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为太阳能采集装置的结构示意图；
图2为太阳能加热管的结构示意图；
图3为室内风机的结构示意图；
图4为换热装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种太阳能空气加热器，如图1-4所示，包括太阳能采集装置与室内风机；
所述太阳能采集装置包括框架1，框架1为一面开口的矩形框，框架1的开口面安装有透光板，框架1与透光板之间形成密闭空间，框架1内安装有若干平行设置的太阳能加热管2，框架1的内壁上涂覆有黑色涂料，框架1上还设置有进风口11与出风口12，出风口12通过抽风机连接输气管道14的一端，输气管道14的另一端封口；
作为本发明的进一步方案，所述进风口11的进气口处安装有过滤装置，用于除去进气中的粉尘颗粒，避免太阳能采集装置被污染，进风口11处还安装有阀门，用于控制进风口11的进气速率；
所述太阳能加热管2包括外管21与内管22，内管22的内壁上涂覆有选择性吸收涂层，外管21的内壁与内管22的外壁之间形成真空腔，该真空腔的真空度为0.5-0.6atm，所述内管22内设置有冷空气进气管24，冷空气进气管24的一端延伸至内管22的底部，冷空气进气管24由具有低导热率的材料加工制备而成，若干个冷空气进气管24均与输气管道14接通；所述内管22上开有热空气出口25，多个热空气出口25均与热风管13接通，热风管13的表面包裹有一层保温材料，热风管13的一端封口，另一端连接室内风机。
所述室内风机包括机箱3，机箱3的内部通过隔板与两个支撑板5分为油热区31、换热区33、进风区34与出风区32，所述油热区31内设置有油热罐4，油热罐4包括罐体，罐体内装有导热油，罐体的表面螺旋盘绕有油加热管，油加热管的一端连接有加热气进口42，油加热管的另一端连接有加热气出口41，其中加热气进口42与热风管13接通，加热气出口41与出风口12接通，从而实现热空气的循环利用，提升热量的利用效率；
所述换热区33内设置有换热装置，所述换热装置包括主体61，主体61由高导热材料制成，在本发明的一个实施例中，主体61由铝合金制成，主体61上开有若干矩形阵列分布的贯穿孔64，主体61表面包覆有一层保温材料，保温材料不影响贯穿孔64的导气，在本发明的一个实施例中，所述保温材料为泡沫玻璃，主体61内还埋设有导油管道，导油管道的进油端63通过热油出口44与罐体接通，导油管道的出油端62通过冷油进口43与罐体接通；
所述支撑板5上开有通孔51，两个支撑板5上的通孔51分别与主体61上所开贯穿孔64的两端对应，从而使进风区34通过贯穿孔64与出风区32接通；
所述进风区34内设置有风机，风机用于抽取外部空气并将其传输至换热装置中进行加热，加热后的气体进入出风区32，通过在出风区32对应位置开设风口，引导热风排出方向。
本发明所述太阳能空气加热装置的工作方法为：
抽风机工作，将冷空气抽入框架1与透光板之间形成的密闭空间内，对空气进行预加热后排入输气管道14内，输气管道14将经过预加热的冷空气经冷空气进气管24分散进入太阳能加热管2的内管22内进行加热，由于热空气密度更小，因此在加热过程中，冷热空气不会出现大量混合的情况，从而使加热效果更好；
经过太阳能加热管2加热的空气经热空气出口25进入热风管13内，通过热风管13传输进入室内风机，对油热罐4内的导热油进行加热，当导热油加热到预设温度后，通过泵将导热油泵入换热装置中，而经过油热罐4换热的空气经过出风口12再次进入循环；
开启风机，风机将空气抽入后输入换热装置中，加热后的空气经由出风区32排出。
在整个过程中，可以通过调整泵的泵油速率以及风机的功率，来调整出风区热风的温度与风速，在一定温度范围内，还能够实现温度不变调节风速，以及风速不变调节温度，大大提升了太阳能空气加热器使用的灵活性。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能空气加热器，其特征在于，包括太阳能采集装置与室内风机；
所述太阳能采集装置包括框架(1)，框架(1)为一面开口的矩形框，框架(1)的开口面安装有透光板，框架(1)与透光板之间形成密闭空间，框架(1)内安装有若干平行设置的太阳能加热管(2)，框架(1)的内壁上涂覆有黑色涂料，框架(1)上设置有进风口(11)与出风口(12)，出风口(12)通过抽风机连接输气管道(14)的一端，输气管道(14)的另一端封口；
所述太阳能加热管(2)包括外管(21)与内管(22)，内管(22)的内壁上涂覆有选择性吸收涂层，外管(21)的内壁与内管(22)的外壁之间形成真空腔，所述内管(22)内设置有冷空气进气管(24)，冷空气进气管(24)的一端延伸至内管(22)的底部，若干个冷空气进气管(24)均与输气管道(14)接通；所述内管(22)上开有热空气出口(25)，多个热空气出口(25)均与热风管(13)接通，热风管(13)的一端封口，另一端连接室内风机；
所述室内风机包括机箱(3)，机箱(3)的内部通过隔板与两个支撑板(5)分为油热区(31)、换热区(33)、进风区(34)与出风区(32)，所述油热区(31)内设置有油热罐(4)，油热罐(4)包括罐体，罐体内装有导热油，罐体的表面螺旋盘绕有油加热管，油加热管的一端连接有加热气进口(42)，油加热管的另一端连接有加热气出口(41)，其中加热气进口(42)与热风管(13)接通，加热气出口(41)与出风口(12)接通；
所述进风区(34)内设置有风机，风机用于抽取外部空气并将其传输至换热区(33)的换热装置中进行加热，加热后的气体进入出风区(32)后排出。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能空气加热器，其特征在于，所述进风口(11)的进气口处安装有过滤装置与阀门。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能空气加热器，其特征在于，太阳能加热管(2)中外管(21)的内壁与内管(22)的外壁之间形成的真空腔的真空度为0.5-0.6atm。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能空气加热器，其特征在于，所述换热装置包括主体(61)，主体(61)由铝合金制成，主体(61)上开有若干矩形阵列分布的贯穿孔(64)，主体(61)表面包覆有一层泡沫玻璃，主体(61)内还埋设有导油管道，导油管道的进油端(63)通过热油出口(44)与罐体接通，导油管道的出油端(62)通过冷油进口(43)与罐体接通。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能空气加热器，其特征在于，所述支撑板(5)上开有通孔(51)，两个支撑板(5)上的通孔(51)分别与主体(61)上所开贯穿孔(64)的两端对应。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能空气加热器的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
抽风机工作，将冷空气抽入框架(1)与透光板之间形成的密闭空间内，对空气进行预加热后排入输气管道(14)内，输气管道(14)将经过预加热的冷空气经冷空气进气管(24)分散进入太阳能加热管(2)的内管(22)内进行加热；
经过太阳能加热管(2)加热的空气经热空气出口(25)进入热风管(13)内，通过热风管(13)传输进入室内风机，对油热罐(4)内的导热油进行加热，当导热油加热到预设温度后，通过泵将导热油泵入换热装置中，而经过油热罐(4)换热的空气经过出风口(12)再次进入循环；
开启风机，风机将空气抽入后输入换热装置中，加热后的空气经由出风区(32)排出。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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