CN205048753U - 一种太阳能热利用装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热利用装置，包括真空集热管组件、蓄能体，其特征在于：真空集热管组件包括全玻璃真空管、导热棒以及太阳能吸收涂层，导热棒设置在全玻璃真空管内，太阳能吸收涂层设置在全玻璃真空管内或者导热棒的外表面上；蓄能体包括外保温壳体、第一内胆、第二内胆、相变蓄能材料、导热突体，第一内胆设置在外保温壳体内，第二内胆设置在第一内胆内，且第一内胆的内壁和第二内胆的外壁之间构成一个环形空腔，相变蓄能材料设置在第二内胆内，导热突体一端和第二内胆的外壁焊接为一体，另一端则伸出外保温壳体外且和导热棒的一端口能形成紧密的配合，外保温壳体的两端各设置有贯通环形空腔的两端的进风口和出风口，第二内胆的外壁上设置有感温探头。

Description

一种太阳能热利用装置

技术领域

本实用新型属于太阳能热能利用方面的技术，尤其涉及一种太阳能热利用装置。

背景技术

当前，用于提供民用热水或采暖的太阳能集热器主为太阳能玻璃真空集热管式集热器和平板集热器两类，由这两类集热器构筑的太阳能供热系统的传统工作原理为：太阳能集热器集热后，把热能通过液体介质循环把热量转移并贮存在水箱中，在需要用热时，再从水箱向用户供热，但这种供热系统，在严寒地区供热时，难以解决抗冻、介质泄露、夏季过热等多种问题。

太阳能在生活热水、供暖利用方面存在着很大的发展空间，但是某些致命的客观因素制约了太阳能在生活热水、采暖供暖方面的进一步的发展，太阳能是一种间歇式能源，太阳辐射受到昼夜、季节以及雨雪天气因素的影响，表现为间断性和不稳定性。

在太阳能热水应用方面，其系统主用采用水箱进行供热，热水是一种显热，储能量远远不够，且水箱在使用过程中还存在如下缺陷：水箱体积大，一方面，在用水量少时，水循环慢，导致不能及时换热，影响用户使用，以及存在部分死水空间，容易滋生细菌不卫生；另一方面体积庞大的水箱安装放置不方便，同时水箱内长期盛水，日久腐蚀，存在漏水的可能；再一方面，水箱容积大，为保持卫生，水需定期高温加热，因而极其费电。水箱加热到一定温度不能进行换热加热水箱内的水，如继续加热水箱，会出现水箱内水过热；如不继续加热水箱，集热器将发生过热，从而损坏集热器。况且，传统太阳能热水器包括集热器和热水箱及各种组件构成一个完整的热水系统，系统比较复杂。

针对上述情况，市场上出现了一种无水箱太阳能热水器，基本上在技术上解决了上述问题，即在传统的太阳能真空集热管内设置了相变蓄能材料，把太阳能储藏在相变蓄能材料中，再通过水把相变蓄能材料里的热量间接交换出来，实现热水的供给。这种技术，由皇明太阳能(上海)有限公司研发并已市场化。但是，这套技术工艺复杂、制造成本过高，真空集热管内温度有可能过热等问题依然存在，最主要的问题就是储热量有限，不能满足三口之家日常的中央热水供应，还需要额外的热源设备备用，产生了重复投资。

在太阳能供暖方面，特别是太阳能空气加热方面，目前市场上已有一种产品，其专利号为：201320744290(一种蓄能型太阳能空气集热器)，一种蓄能型太阳能空气集热器，包括太阳能玻璃真空集热管、蓄能棒、密封圈、进风联箱、出风联箱，其中，该蓄能棒在太阳能玻璃真空集热管的内部，密封圈与太阳能玻璃真空集热管相接，进风联箱与出风联箱通过密封圈与太阳能玻璃真空集热管相连。太阳能玻璃真空集热管主要起吸收太阳能热水器，蓄能棒存贮多余热量，密封圈起密封阻气作用，进风联箱将风分配至各太阳能玻璃真空集热管，出风联箱将风从太阳能玻璃真空集热管内收回。所述的太阳能玻璃真空集热管由外玻璃管、内玻璃管及玻璃弹簧组成，外玻璃管与内玻璃管头部直接相连，外玻璃管与内玻璃管尾部通过玻璃弹簧相连，玻璃弹簧实为一中空玻璃管按弹簧方式绕制而成。太阳能玻璃真空集热管的内玻璃管上涂太阳能吸收涂层，用于吸收太阳能并转至热能，玻璃弹簧一端连接内玻璃管尾部，另一端连接外玻璃管尾部，将内玻璃管与外玻璃管连通，也就是说，通过玻璃弹簧，太阳能玻璃真空集热管的尾部也是通气的，玻璃弹簧起的另外一个作用是缓冲内玻璃管与外玻璃管温度变化引起的膨胀收缩，防止玻璃管炸管。

这种技术方案也存在很多弊端，1，没有辅助电加热装置，还是靠天吃饭，蓄能量无法得到稳定的保障，意味着在严寒地区的供暖系统，靠这么一套太阳能空气集热系统无法保障整个供暖季的需求，还需要一套备用的供暖系统来补充。2，系统通风管道连接复杂，管道保温及辅助管道等材料成本增加。3，无法做到热水和热风系统合二为一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能热利用装置，从根本上解决了太阳能供热系统可能出现的防冻、泄漏、过热问题，简化太阳能供热系统，降低太阳能供热系统的成本，把热水、热风等功能集一体，同时还配备了辅助电加热功能，一套系统就可以解决供暖的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：一种太阳能热利用装置，包括真空集热管组件、蓄能体，其特征在于：所述的真空集热管组件包括全玻璃真空管、导热棒以及太阳能吸收涂层，所述的导热棒设置在所述的全玻璃真空管内，所述的太阳能吸收涂层设置在全玻璃真空管内或者导热棒的外表面上；所述的蓄能体包括外保温壳体、第一内胆、第二内胆、相变蓄能材料以及若干导热突体，所述的第一内胆设置在所述的外保温壳体内，所述的第二内胆设置在所述的第一内胆内，且第一内胆的内壁和第二内胆的外壁之间构成一个环形空腔，所述的相变蓄能材料设置在所述的第二内胆内，所述的导热突体一端和所述的第二内胆的外壁焊接为一体，另一端则贯通所述的环形空腔后伸出所述的外保温壳体外且和所述的导热棒的一端口能形成紧密的配合，所述的外保温壳体的两端各设置有一进风口和出风口，所述的进风口和出风口贯通所述的环形空腔的两端，所述的第二内胆的外壁上设置有感温探头。通常，若干个太阳能热利用装置通过进风口或出风口串联在一起，组成一个供暖风道，且把供暖风道和室内的空气相连，通过一个循环风机进行热风供暖，达到室内采暖的目的。该套装置特别适合阳光充足的西南西北地区的分户式太阳能冬季室内供暖。

作为优选，所述的导热棒为铝合金中空圆管，所述的导热棒的一端口和所述的导热突体的外端能形成紧密的插接配合，所述的全玻璃真空管套在所述的导热棒上后，其开口端与所述的导热棒和导热突体的结合处设置有一密封圈，其尾端则固定在支架组件上，所述的支架组件包括尾托、支架和背板，所述的尾托套装在全玻璃真空管的尾端上。通常，导热突体等间距直线排列。

作为优选，所述的导热突体为一端带有锥度的中空圆管，其内部设置有干燥剂。通常，在安装好全玻璃真空管后，管内空气会有一定的湿度，加热后会形成水汽，设置干燥剂就是为了去除水汽。

作为优选，所述的第二内胆内还设置有一换热盘管，相应的，所述的外保温壳体上设置有与所述的换热盘管两端口连接的冷水进口和热水出口。通常，换热盘管为铜翅片管或不锈钢波纹管。

作为优选，所述的第二内胆内设置有若干呈水平放置的隔板和电加热元件，所述的电加热元件包括一带螺纹的金属盲管和设置在所述的金属盲管内的电热管或电热管和导热液，所述的金属盲管和所述的隔板焊接成一体，所述的电加热元件和所述的感温探头连接。通常，这样的设计使得从电加热元件所传递过来的热量，通过若干导热隔板能够迅速到达第二内胆的内部，从而把热量快速存储在相变蓄能材料里。通常，在内胆中间设置若干水平放置的导热隔板，把内胆的内部空间分隔成几层，从而能尽量避免了相变蓄能材料的使用过程中产生相分离现象；通常，导热隔板上还设置若干通孔，使得内胆内部的相变蓄能材料上下贯通；通常，导热隔板的材质和导热突体、内胆的材质一样。

作为优选，所述的第二内胆内设置有若干呈水平放置的隔板、电加热元件以及若干导热体，所述的电加热元件包括一带螺纹的金属盲管和设置在所述的金属盲管内的电热管或电热管和导热液，所述的导热体一端和所述的第二内胆焊接，另一端则和所述的金属盲管或所述的隔板焊接成一体，所述的金属盲管外壁和所述的隔板焊接成一体，所述的电加热元件和所述的感温探头连接。

作为优选，所述的第二内胆的外壁上设置有整体呈环状或螺旋状的若干导热翅片，所述的导热翅片和所述的第二内胆的外壁通过过盈配合或高频焊接固定，所述的导热翅片外边缘上设置有若干开口。

作为优选，所述的进风口或所述的出风口处连接有一风机，所述的风机和所述的感温探头连接。通常，由于太阳能的不稳定性，有的时候太阳能很充足，可能导致第二内胆内的相变蓄能材料的过热而造成内胆压力过高，在出风口处安装一个小型风机且和感温探头相连，如果内部环形空腔内温度超标，则自动启动风机进行降温。

作为优选，所述的外保温壳体包括外壳体和保温材料，所述的保温材料处在外壳体和第一内胆之间。

作为优选，所述的相变蓄能材料的相变温度在70℃至90℃之间，且所述的第二内胆内所充填的相变蓄能材料的量不超过所述的第二内胆有效容积的90％。通常，所述的相变蓄能材料为无机相变材料，包括氟化盐、氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等结晶水合物，或由这些水合盐为主复合其他盐类形成的复合相变材料。

附图说明

图1是本实用新型的一种太阳能热利用装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型的一种蓄能体的结构示意图；

图3是本实用新型的全玻璃真空管结构示意图；

图4是本实用新型的导热棒的结构示意图；

图5是本实用新型的一种蓄能体的截面结构示意图；

图6是本实用新型的蓄能体和真空集热管组件相结合结构示意图；

图7是本实用新型的另一种蓄能体的结构示意图；

图8是本实用新型的另一种蓄能体的截面结构示意图；

图9是本实用新型的一种电加热元件的结构示意图。

图中，真空集热管组件1、蓄能体2、相变蓄能材料3、感温探头4、密封圈5、支架组件6、换热盘管7、电加热元件8、风机9、全玻璃真空管10、导热棒11、太阳能吸收涂层12、干燥剂13、外保温壳体20、第一内胆21、第二内胆22、导热突体23、环形空腔24、进风口25、出风口26、隔板27、冷水进口28、热水出口29、导热体30、导热翅片31、尾托60、支架61、背板62、金属盲管80、电热管81、导热液82、外壳体200、保温材料201、开口310。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图9所示，一种太阳能热利用装置，包括真空集热管组件1、蓄能体2。

真空集热管组件1包括全玻璃真空管10、导热棒11以及太阳能吸收涂层12，导热棒11设置在全玻璃真空管10内，太阳能吸收涂层12设置在导热棒11的外表面上；

蓄能体2包括外保温壳体20、第一内胆21、第二内胆22、相变蓄能材料3以及若干导热突体23，第一内胆21设置在外保温壳体20内，第二内胆22设置在第一内胆21内，且第一内胆21的内壁和第二内胆22的外壁之间构成一个环形空腔24，相变蓄能材料3设置在第二内胆20内，导热突体23一端和第二内胆22的外壁焊接为一体，另一端则贯通环形空腔24后伸出外保温壳体20外且和导热棒11的一端口能形成紧密的插接配合，外保温壳体20的两端各设置有一进风口25和出风口26，进风口25和出风口26贯通环形空腔24的两端，第二内胆22的外壁上设置有感温探头4。

导热棒11为铝合金中空圆管，导热棒11的一端口和导热突体23的外端能形成紧密的插接配合，全玻璃真空管10套在导热棒11上后，其开口端与导热棒11和导热突体23的结合处设置有一密封圈5，其尾端则固定在支架组件6上，支架组件6包括尾托60、支架61和背板62，尾托60套装在全玻璃真空管10的尾端上。

导热突体23为一端带有锥度的中空圆管，另一端则和第二内胆22的外壁焊接成一体，且导热突体23之间等间距平行设置在第二内胆22的外壁一侧，导热突体23内部设置有干燥剂13。

第二内胆22内设置有一呈水平放置的隔板27、电加热元件8以及若干导热体30，电加热元件8包括一带螺纹的金属盲管80和设置在金属盲管80内的电热管81或电热管81和导热液82，导热体30一端和第二内胆22焊接，另一端则和金属盲管80或隔板27焊接成一体，金属盲管80外壁和隔板27焊接成一体，电加热元件8和感温探头4连接。

第二内胆22的外壁上设置有整体呈环状或螺旋状的若干导热翅片31，导热翅片31和第二内胆22的外壁通过过盈配合或高频焊接固定，导热翅片31外边缘上设置有若干开口310。

外保温壳体20包括外壳体200和保温材料201，保温材料201处在外壳体200和第一内胆21之间。

第二内胆22内所充填的相变蓄能材料3的量不超过第二内胆2有效容积的90％。

实施例2：

如图7和图8所示，第二内胆22内还设置有一换热盘管7，相应的，外保温壳体20上设置有与换热盘管7两端口连接的冷水进口28和热水出口29，本实施例中，换热盘管7为铜翅片管；进风口25处连接有一风机9，风机9和感温探头4连接。其它的和实施例1类同，在此不再做赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了真空集热管组件、蓄能体、相变蓄能材料、感温探头、密封圈、支架组件、换热盘管、电加热元件、风机、全玻璃真空管、导热棒、太阳能吸收涂层、干燥剂、外保温壳体、第一内胆、第二内胆、导热突体、环形空腔、进风口、出风口、隔板、冷水进口、热水出口、导热体、导热翅片、尾托、支架、背板、金属盲管、电热管、导热液、外壳体、保温材料、开口等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种太阳能热利用装置，包括真空集热管组件(1)、蓄能体(2)，其特征在于：所述的真空集热管组件(1)包括全玻璃真空管(10)、导热棒(11)以及太阳能吸收涂层(12)，所述的导热棒(11)设置在所述的全玻璃真空管(10)内，所述的太阳能吸收涂层(12)设置在全玻璃真空管(10)内或者导热棒(11)的外表面上；所述的蓄能体(2)包括外保温壳体(20)、第一内胆(21)、第二内胆(22)、相变蓄能材料(3)以及若干导热突体(23)，所述的第一内胆(21)设置在所述的外保温壳体(20)内，所述的第二内胆(22)设置在所述的第一内胆(21)内，且第一内胆(21)的内壁和第二内胆(22)的外壁之间构成一个环形空腔(24)，所述的相变蓄能材料(3)设置在所述的第二内胆(20)内，所述的导热突体(23)一端和所述的第二内胆(22)的外壁焊接为一体，另一端则贯通所述的环形空腔(24)后伸出所述的外保温壳体(20)外且和所述的导热棒(11)的一端口能形成紧密的配合，所述的外保温壳体(20)的两端各设置有一进风口(25)和出风口(26)，所述的进风口(25)和出风口(26)贯通所述的环形空腔(24)的两端，所述的第二内胆(22)的外壁上设置有感温探头(4)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的导热棒(11)为铝合金中空圆管，所述的导热棒(11)的一端口和所述的导热突体(23)的外端能形成紧密的插接配合，所述的全玻璃真空管(10)套在所述的导热棒(11)上后，其开口端与所述的导热棒(11)和导热突体(23)的结合处设置有一密封圈(5)，其尾端则固定在支架组件(6)上，所述的支架组件(6)包括尾托(60)、支架(61)和背板(62)，所述的尾托(60)套装在全玻璃真空管(10)的尾端上。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的导热突体(23)为一端带有锥度的中空圆管，其内部设置有干燥剂(13)。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的第二内胆(22)内还设置有一换热盘管(7)，相应的，所述的外保温壳体(20)上设置有与所述的换热盘管(7)两端口连接的冷水进口(28)和热水出口(29)。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的第二内胆(22)内设置有若干呈水平放置的隔板(27)和电加热元件(8)，所述的电加热元件(8)包括一带螺纹的金属盲管(80)和设置在所述的金属盲管(80)内的电热管(81)或电热管(81)和导热液(82)，所述的金属盲管(80)和所述的隔板(27)焊接成一体，所述的电加热元件(8)和所述的感温探头(4)连接。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的第二内胆(22)内设置有若干呈水平放置的隔板(27)、电加热元件(8)以及若干导热体(30)，所述的电加热元件(8)包括一带螺纹的金属盲管(80)和设置在所述的金属盲管(80)内的电热管(81)或电热管(81)和导热液(82)，所述的导热体(30)一端和所述的第二内胆(22)焊接，另一端则和所述的金属盲管(80)或所述的隔板(27)焊接成一体，所述的金属盲管(80)外壁和所述的隔板(27)焊接成一体，所述的电加热元件(8)和所述的感温探头(4)连接。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的第二内胆(22)的外壁上设置有整体呈环状或螺旋状的若干导热翅片(31)，所述的导热翅片(31)和所述的第二内胆(22)的外壁通过过盈配合或高频焊接固定，所述的导热翅片(31)外边缘上设置有若干开口(310)。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的进风口(25)或所述的出风口(26)处连接有一风机(9)，所述的风机(9)和所述的感温探头(4)连接。

9.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的外保温壳体(20)包括外壳体(200)和保温材料(201)，所述的保温材料(201)处在外壳体(200)和第一内胆(21)之间。

10.根据权利要求1所述的一种太阳能热利用装置，其特征在于：所述的第二内胆(22)内所充填的相变蓄能材料(3)的量不超过所述的第二内胆(22)有效容积的90％。