CN112539567B - 一种太阳能集热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能集热装置，包括外框和循环导热机构，外框上固定安装有集热板，循环导热机构安装在集热板上；集热板上安装有集热管，集热管内安装有导热棒，集热板上固定安装有第一集热槽，导热棒顶端贯穿第一集热槽的槽壁后伸入第一集热槽内，第一集热槽内填充有储热材料。本发明通过设立导热循环机构，对导热棒暂时无法吸收的热量进行收集，利用涡流风扇对集热管内的受热空气进行循环收集，将热量收集到第二集热槽中，收集到第二集热槽中的热量可以根据实际需要进行利用，或者待集热管内的温度降低时，重新回到集热管内，由导热棒进行导热处理。

Description

一种太阳能集热装置

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种太阳能集热装置。

背景技术

在各种能源中，太阳能作为一种清洁、高效的新能源，有助于我们解决能源危机等世界性问题，太阳能集热装置的作用是吸收太阳辐射的光，并通过产生的热能提供动力，太阳能集热器有天平板型、真空管型，它们都具有专门的吸热装置，吸收太阳能辐射，转化成热能，然而太阳能在应用过程中仍然存在诸多问题，比如由于导热材料的限制，对于导热的速度存在一定的峰值，这就导致了随着集热管内的温度的不断提升，在高温、高热流密度调节下，通过辐射穿透集热管玻璃而散失的热量也将呈线性增加，导致热损失严重。

现有技术中的太阳能集热装置对于损失的热量不能做到很好的利用，从而造成对太阳能辐射的利用率不高，集热效果差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能集热装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现当导热材料的导热速度达到一定峰值时，收集集热管内多余热量，防止因热量散失而导致集热效果差等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种太阳能集热装置，包括外框和循环导热机构，所述外框上固定安装有集热板，所述循环导热机构安装在所述集热板上；所述集热板上安装有集热管，所述集热管内安装有导热棒，所述集热板上固定安装有第一集热槽，所述导热棒顶端贯穿所述第一集热槽的槽壁后伸入所述第一集热槽内，所述第一集热槽内填充有储热材料；

所述循环导热机构包括与所述集热管顶端固定连接的集气管，所述集气管与所述集热管连通，所述导热棒穿过所述集气管伸入到所述第一集热槽内，所述集气管出气端连通有第一导气管，所述第一导气管末端连通有第二集热槽，所述第二集热槽上连通有连通管的进气端，所述连通管的出气端连通有第二导气管，所述第二导气管与所述集热管连通。

优选的，所述集热管包括集热壁，所述集热壁内部形成储热腔，所述导热棒位于所述储热腔内；所述集气管与所述储热腔连通，所述第二导气管上开设有第一出气口，所述第二导气管通过所述第一出气口与所述储热腔连通。

优选的，所述集热管底端固定安装有支撑部，所述支撑部包括与所述集热壁底端固定连接的固定环，所述固定环的内壁上固定连接有支撑杆，所述支撑杆末端固定连接有承载板，所述导热棒固定安装在所述承载板上，所述第二导气管通过所述固定环与所述储热腔连通。

优选的，所述第二集热槽包括表面层和流通管，所述表面层和所述流通管之间填充有所述储热材料，所述流通管两端分别与所述第一导气管的出气端和所述连通管的进气端连通；所述流通管内壁上固定安装有若干导热片，所述导热片贯穿所述流通管内壁伸入到所述储热材料内。

优选的，所述储热材料为多晶硅储热材料。

优选的，所述第二导气管内靠近所述连通管的一端设置有鼓风机构，所述鼓风机构包括由外向内依次设置的外套环、内套环、涡流风机，所述外套环与所述内套环滑动连接，所述内套环与所述涡流风机的扇叶固定连接，所述外套环上固定连接有连接板，所述涡流风机安装在所述连接板上，所述外套环与所述第二导气管固定连接；所述集气管内安装有温度传感器，所述温度传感器与所述涡流风机电性连接。

优选的，所述第二导气管内设置有转动管，所述转动管外壁与所述第二导气管内壁滑动连接，所述转动管的一端与所述内套环固定连接，所述转动管的另一端与所述第二导气管远离所述连通管的一端转动连接；所述转动管开设有若干出气孔组，所述出气孔组在所述转动管上螺旋排布，所述出气孔组包含至少两个第二出气口，所述第二出气口与所述第一出气口对应设置。

优选的，所述第二导气管内固定安装有连接杆，所述连接杆上转动连接有挡板，所述挡板上固定安装有隔温材料层。

优选的，所述集热板上远离所述集热管的一侧盘设有冷水管，所述冷水管连通有储水箱。

本发明公开了以下技术效果：

1.本发明通过设立导热循环机构，将导热棒暂时无法吸收的热量进行收集，利用涡流风扇对集热管内的受热空气进行循环收集，将热量收集到第二集热槽中，收集到第二集热槽中的热量可以根据实际需要进行利用，或者待集热管内的温度降低时，重新回到集热管内，由导热棒进行导热处理。

2.本发明在集热板背面安装冷水管，冷水管吸收由集热管外表面散发出来的热量，最大程度减少热量的散失，冷水管循环生成的热水在储水箱内存储，提高太阳能利用率。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为太阳能集热装置的结构示意图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为第二集热槽的结构示意图；

图4为涡流风机的结构示意图；

图5为固定环的结构示意图；

图6为太阳能集热装置的侧视图；

图7为图6中的B处局部放大图；

图8为第二导气管的离体图；

图9为第二导气管的结构示意图；

其中，1-外框，2-集热板，3-集热管，4-导热棒，5-第一集热槽，6-储热材料，7-集气管，8-第一导气管，9-第二集热槽，91-连通管，10-第二导气管，101-第一出气口，11-集热壁，12-储热腔，13-固定环，14-支撑杆，15-承载板，16-表面层，17-流通管，18-导热片，19-外套环，20-涡流风机,201-连接板，21-内套环，22-转动管，23-第二出气口，24-连接杆，25-挡板，26-隔温材料层，27-温度传感器，28-冷水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种太阳能集热装置，包括外框1和循环导热机构，所述外框1上固定安装有集热板2，所述循环导热机构安装在所述集热板2上；所述集热板2上安装有集热管3，所述集热管3内安装有导热棒4，所述集热板2上固定安装有第一集热槽5，所述导热棒4顶端贯穿所述第一集热槽5的槽壁后伸入所述第一集热槽5内，所述第一集热槽5内填充有储热材料6；所述循环导热机构包括与所述集热管3顶端固定连接的集气管7，所述集气管7与所述集热管3连通，所述导热棒4穿过所述集气管7伸入到所述第一集热槽5内，所述集气管7出气端连通有第一导气管8，所述第一导气管8末端连通有第二集热槽9，所述第二集热槽9上连通有连通管91的进气端，所述连通管91的出气端连通有第二导气管10，所述第二导气管10与所述集热管3连通。

进一步的，所述集热管3包括集热壁11，所述集热壁11内部形成储热腔12，所述导热棒4位于所述储热腔12内；所述集气管7与所述储热腔12连通，所述第二导气管10上开设有第一出气口101，所述第二导气管10通过所述第一出气口101与所述储热腔12连通。第二导热管10与集气管7配合形成循环系统，对储热腔内的高温空气进行循环收集。

进一步的，为了固定导热棒4，防止导热棒4震动从而接触集热壁11，导致集热管3损坏，所述集热管3底端固定安装有支撑部，所述支撑部包括与所述集热壁11底端固定连接的固定环13，所述固定环13的内壁上固定连接有支撑杆14，所述支撑杆14末端固定连接有承载板15，所述导热棒4固定安装在所述承载板15上，所述第二导气管10通过所述固定环13与所述储热腔12连通。

进一步的，为了对多余的热量进行有效收集，所述第二集热槽9包括表面层16和流通管17，所述表面层16和所述流通管17之间填充有所述储热材料6，所述流通管17两端分别与所述第一导气管8的出气端和所述连通管91的进气端连通；所述流通管17内壁上固定安装有若干导热片18，所述导热片18贯穿所述流通管17内壁伸入到所述储热材料6内，第二集热槽9内的流通管17有若干个，流通管17距离第一导气管8出气端位置距离越近，流通管17内的导热片18数量越多，一方面提高导热效率，另一方面导热片18限制热气流运动，使得热气流可以流向距离第一导气管8出气端位置较远的流通管17内，从而提高集热效率。

进一步的，为了更好的储存收到的热量，所述储热材料6为多晶硅储热材料。可以有效对热量进行储存，减少散失速度。

进一步的，所述第二导气管10内靠近所述连通管91的一端设置有鼓风机构，所述鼓风机构包括由外向内依次设置的外套环19、内套环21、涡流风机20，所述外套环19与所述内套环21滑动连接，所述内套环21与所述涡流风机20的扇叶固定连接，所述外套环19上固定连接有连接板201，所述涡流风机20安装在所述连接板201上，所述外套环19与所述第二导气管10固定连接；所述集气管7内安装有温度传感器27，所述温度传感器27与所述风机电性连接，温度传感器27可以检测储热腔12内空气的温度，并随着温度的升高控制涡流风机20的输出功率，从而降低储热腔12内热量的散失。

进一步的，所述第二导气管10内设置有转动管22，所述转动管22外壁与所述第二导气管10内壁滑动连接，所述转动管22的一端与所述内套环21固定连接，所述转动管22的另一端与所述第二导气管10远离所述连通管91的一端转动连接；所述转动管22开设有若干出气孔组，所述出气孔组在所述转动管22上螺旋排布，所述出气孔组包含至少两个第二出气口23，所述第二出气口23与所述第一出气口101对应设置。通过转动管22上的第二出气口23分批次的向储热腔12内通入循环空气，从而保证储热腔12内的受热空气均匀的被带动循环。

进一步的，为了保证储热腔12内温度低的时候循环导热机构不影响集热装置正常工作，所述第二导气管10内固定安装有连接杆24，所述连接杆24上转动连接有挡板25，所述挡板25上固定安装有隔温材料层26，挡板上的隔温材料层26阻止储热腔12内的热量散失，从而提高热量利用率。

进一步的，当循环导热机构工作时仍然有少量热量散失，所述集热板2上远离所述集热管3的一侧盘设有冷水管28，所述冷水管28连通有储水箱，利用散失的热量对水进行升温，提高利用率。

本发明提供一种太阳能集热装置，当集热装置进行工作时，集热管3收集太阳能产生的热量，储热腔12内温度升高，导热棒4将储热腔12内的热量导入第一集热槽5中的储热材料6中，当集热管3内温度逐渐升高，导热棒4导热速率达到峰值，储热腔12内的热量开始透过集热壁11散失时，温度传感器27感应到储热腔12内的温度升高，启动涡流风机20，涡流风机20带动导热循环机构内的气流流动，同时挡板25在气流的作用下发生旋转，涡流风机20的叶片发生转动，从而带动内套环21发生转动，内套环21带动转动管22发生转动，转动管上的第二出气口23分别与第二导气管10上的第一出气口101接触，气流由第一出气口101分别进入不同的集热管3中，带动集热管3中导热棒4暂时无法吸收的热量进入第二集热槽9内，气流在第二集热槽9中的流通管17内通过，携带的热量由于导热片18的作用存储到储热材料6内，当集热管3中仍然有少量的热量流失后，安装在集热板2背面的冷水管28吸收这部分热量，从而使得太阳能集热充分利用，在夜晚或者是温度降低时，可以通过第二集热槽9释放热量，从而保持储热腔12内的温度，提高导热棒持续工作时间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，而不是指示或暗示所指的装置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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种太阳能集热装置，其特征在于，包括外框(1)和循环导热机构，所述外框(1)上固定安装有集热板(2)，所述循环导热机构安装在所述集热板(2)上；所述集热板(2)上安装有集热管(3)，所述集热管(3)内安装有导热棒(4)，所述集热板(2)上固定安装有第一集热槽(5)，所述导热棒(4)顶端贯穿所述第一集热槽(5)的槽壁后伸入所述第一集热槽(5)内，所述第一集热槽(5)内填充有储热材料(6)；

所述循环导热机构包括与所述集热管(3)顶端固定连接的集气管(7)，所述集气管(7)与所述集热管(3)连通，所述导热棒(4)穿过所述集气管(7)伸入到所述第一集热槽(5)内，所述集气管(7)出气端连通有第一导气管(8)，所述第一导气管(8)末端连通有第二集热槽(9)，所述第二集热槽(9)上连通有连通管(91)的进气端，所述连通管(91)的出气端连通有第二导气管(10)，所述第二导气管(10)与所述集热管(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述集热管(3)包括集热壁(11)，所述集热壁(11)内部形成储热腔(12)，所述导热棒(4)位于所述储热腔(12)内；所述集气管(7)与所述储热腔(12)连通，所述第二导气管(10)上开设有第一出气口(101)，所述第二导气管(10)通过所述第一出气口(101)与所述储热腔(12)连通。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述集热管(3)底端固定安装有支撑部，所述支撑部包括与所述集热壁(11)底端固定连接的固定环(13)，所述固定环(13)的内壁上固定连接有支撑杆(14)，所述支撑杆(14)末端固定连接有承载板(15)，所述导热棒(4)固定安装在所述承载板(15)上，所述第二导气管(10)通过所述固定环(13)与所述储热腔(12)连通。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述第二集热槽(9)包括表面层(16)和流通管(17)，所述表面层(16)和所述流通管(17)之间填充有所述储热材料(6)，所述流通管(17)两端分别与所述第一导气管(8)的出气端和所述连通管(91)的进气端连通；所述流通管(17)内壁上固定安装有若干导热片(18)，所述导热片(18)贯穿所述流通管(17)内壁伸入到所述储热材料(6)内。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述储热材料(6)为多晶硅储热材料。

6.根据权利要求2所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述第二导气管(10)内靠近所述连通管(91)的一端设置有鼓风机构，所述鼓风机构包括由外向内依次设置的外套环(19)、内套环(21)、涡流风机(20)，所述外套环(19)与所述内套环(21)滑动连接，所述内套环(21)与所述涡流风机(20)的扇叶固定连接，所述外套环(19)上固定连接有连接板(201)，所述涡流风机(20)安装在所述连接板(201)上，所述外套环(19)与所述第二导气管(10)固定连接；所述集气管(7)内安装有温度传感器(27)，所述温度传感器(27)与所述涡流风机电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述第二导气管(10)内设置有转动管(22)，所述转动管(22)外壁与所述第二导气管(10)内壁滑动连接，所述转动管(22)的一端与所述内套环(21)固定连接，所述转动管(22)的另一端与所述第二导气管(10)远离所述连通管(91)的一端转动连接；所述转动管(22)开设有若干出气孔组，所述出气孔组在所述转动管(22)上螺旋排布，所述出气孔组包含至少两个第二出气口(23)，所述第二出气口(23)与所述第一出气口(101)对应设置。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述第二导气管(10)内固定安装有连接杆(24)，所述连接杆(24)上转动连接有挡板(25)，所述挡板(25)上固定安装有隔温材料层(26)。

9.根据权利要求1所述的一种太阳能集热装置，其特征在于：所述集热板(2)上远离所述集热管(3)的一侧盘设有冷水管(28)，所述冷水管(28)连通有储水箱。

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