CN206572779U - 太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统。太阳能集热体包括第一集热部,第一集热部包括第一壳体和内集热件,第一壳体由透光材料制成,以使得照射于第一壳体上的光线能够进入到第一壳体内部;内集热件套设于第一壳体内部,以用于吸收光线的一部分光能;其中,第一壳体具有封闭腔室,内集热件的至少一部分套设于封闭腔室内。太阳光线可以透过该第一壳体进入到该第一集热部中,光线的部分光能可以由位于第一壳体内部的内集热件吸收。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能应用领域,具体而言,涉及一种太阳能集热体。本实用新型还涉及一种具有太阳能集热体的集热装置以及集热系统。
背景技术
目前使用的太阳能集热装置,主要有真空管式、平板式和聚焦集热式等,前两者被广泛使用,后者因投资较大仅少量应用于个别工矿企业。
真空管式太阳能热水器体积较庞大、玻璃管易碎、集热管中易结水垢、不能承压运行,两三年就需对真空管内部进行清理、否则严重影响吸热效果,而且一旦处于空晒就极易发生炸管。真空管式集热器多通过镀膜或钢化处理来提升玻璃的不易碎特性,但经这些处理后,既增加了生产成本、也使玻璃的透光率会有所降低,从而降低了吸热效率。上述集热器在生产时,需要用专用设备来进行镀膜加工以增加仅一次光接触时的光能吸收效率,生产制造的投资巨大、成本较高、更增加了环境污染可能。
平板集热器整体性能相对较好,但因盖板内为非真空、保温性能差,环境温度较低时集热性能差,而且环境温度低、或要求出水温度高时的吸热效率也较低,仅适合冬天不结冰的南方地区使用。
现有技术的聚焦集热器虽通过阳光汇集可提高出水温度,但因面向汇集光侧基本无法采取保温措施,其集热性能和吸热效率也不高,且投资巨大。
此外,上述现有太阳能热水器一般安装为固定角度,不能很好地跟踪太阳光直射方向,因此对太阳能的采集和利用率相对较低;除此,上述现有太阳能热水器,尤其是真空管式热水器,基本需要安装在向阳的高处,例如但不限于建筑物的顶部,一方面由于其本身体积较大,较为笨重,安装于建筑物顶部的过程中,可能会损坏该建筑物顶部的防水层;另一方面,该太阳能热水器还影响了该建筑物的美观性;在北方地域使用时还需在室外管路上敷设电热防冻带、否则就极易出现“冻管”而导致系统性损坏,电热防冻带就要消耗不少电能、降低了节能的效果、更增加了使用成本。
本发明人此前的中国实用新型专利《一种可追踪聚光的太阳能集热装置》(专利号:ZL 201520072311.9),其能够跟踪太阳光直射方向来收集太阳能,当太阳光线照射在抛物反射镜内端面上时,光线反射到集热反射镜上,其只能吸收经集热反射镜再次反射后的光线的太阳能,对于首次射入到该集热反射镜上的光线的部分太阳能,未能进行吸收利用,从而导致其对太阳能的吸收效率仍较低。
本发明人此前的中国发明专利《太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统》申请(专利申请受理通知书的发文序号2016122101686650、申请号为201611187297.2)和同时递交的实用新型专利《太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统》申请(专利申请受理通知书的发文序号2016122101748290、申请号为201621404814.2),能够跟踪太阳光直射方向来收集太阳能、通过光线在第一集热部和第二集热部内部多次折射和/或反射后能吸收经抛物反射镜反射后的光线的几乎所有的太阳能,但其第二集热部的结构较复杂。
目前,如何能低成本地提高太阳能的吸收效率,是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种太阳能集热体,以能低成本地提高光能吸收效率。
本实用新型的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种集热装置,以能低成本地提高光能吸收效率。
本实用新型的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种集热系统,以能低成本地提高光能吸收效率。
为实现上述实用新型目的,本实用新型采用如下技术方案:
根据本实用新型的一个方面,提供了一种太阳能集热体,其中所述太阳能集热体包括第一集热部,所述第一集热部包括第一壳体和内集热件,所述第一壳体由透光材料制成,以使得照射于所述第一壳体上的光线能够进入到所述第一壳体内部;所述内集热件套设于所述第一壳体内部,以用于吸收所述光线的一部分光能;其中,所述第一壳体具有封闭腔室,所述内集热件的至少一部分套设于所述封闭腔室内。
根据本实用新型的一实施方式,其中所述太阳能集热体还包括用于吸收所述光线的剩余光能的再一部分的第二集热部,所述第二集热部为设置于所述第一壳体的侧面的板件结构,以使得所述第一集热部中的所述光线经所述内集热件折射和/或反射后能够抵达所述第二集热部。
根据本实用新型的一实施方式,其中所述内集热件的内部形成有第一腔体,以容置集热媒介;所述内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供所述集热媒介进入或流出于所述第一腔体。
根据本实用新型的一实施方式,其中所述太阳能集热体还包括第二壳体,所述第二壳体设置于所述第二集热部背向所述第一壳体的侧面上,所述第二壳体与所述第二集热部之间形成有第二腔体,所述第一腔体和所述第二腔体相互连通,以使得所述集热媒介能够在两者之间流动。
根据本实用新型的一实施方式,其中所述内集热件贯穿所述第一壳体和所述第二壳体,所述内集热件穿出所述第二壳体的一端为封闭端,所述封闭端设置有用于与大气连通的通气孔。
根据本实用新型的一实施方式,其中位于所述第二腔体内的所述内集热件的内部设置有第一隔板;位于所述第二腔体内的所述内集热件的管壁上设置有第一透孔和第二透孔,所述第一透孔和所述第二透孔分别设于所述第一隔板的两侧;所述第二腔体内设置有第二隔板,以使得所述第一透孔和所述第二透孔分别设置于所述第二隔板两侧;所述媒介出口设置于所述第一隔板的靠近所述第二壳体的封闭端的一侧,所述媒介入口设置于所述第一隔板的远离所述第二壳体的封闭端的一侧。
根据本实用新型的另一方面,提供一种太阳能集热体,所述太阳能集热体包括由透明材料制成的壳体,位于所述壳体内部的集热组件,所述集热组件包括第一内集热件和第二内集热件,透过所述壳体的光线照射于所述第一内集热件上,经所述第一内集热件折射或反射后照射于所述第二内集热件上。
根据本实用新型的另一方面,提供一种集热装置,其中所述集热装置包括本实用新型提供的太阳能集热体和抛物反射镜,所述太阳能集热体设置于所述抛物反射镜的中心,且所述抛物反射镜的焦点位于所述内集热件的内部。
根据本实用新型的另一方面,提供一种集热系统,其中所述集热系统包括本实用新型提供的集热装置和安装支架,所述集热装置设置于所述安装支架上。
根据本实用新型的一实施方式,其中所述集热系统还包括彼此电连接的光电转换组件、控制器以及驱动件,其中所述光电转换组件设置于所述集热装置上,所述驱动件驱动安装支架旋转以使得所述抛物反射镜跟踪对准实际光照方向。
根据本实用新型的一实施方式,其中所述集热系统还包括媒介循环系统和采集控制单元,所述采集控制单元分别与所述光电转换组件和所述媒介循环系统电连接,所述内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供集热媒介进入或流出于所述第一腔体,所述媒介入口与所述媒介出口分别与媒介循环系统连通,所述采集控制单元控制所述媒介循环机构向媒介入口注入集热媒介。
由上述技术方案可知,本实用新型的太阳能集热体、具有其的集热装置以及集热系统的优点和积极效果在于:
本实用新型实施例提供的太阳能集热体包括具有透明材料制成的第一壳体的第一集热部,太阳光线可以透过该第一壳体进入到该第一集热部中,光线的部分光能可以由位于第一壳体内部的内集热件吸收。更进一步地,太阳能集热体还包括位于第一壳体侧面上的第二集热部,光线通过内集热件折射和/或反射到第二集热部上,以吸收剩余的光能的再一部分,从而可以对光线的光能进行再次吸收。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施例的详细说明,本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解,并非一定是按比例绘制。在附图中,同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中:
图1是根据一示例性实施方式示出的一种具有保护层的太阳能集热体的剖面图。
图2是图1中的太阳能集热体的结构示意图。
图3是根据一示例性实施方式示出的一种集热系统的结构示意图。
其中,附图标记说明如下:
100、太阳能集热体; 21、第一集热部;
22、第二集热部; 23、内集热件;
24、密封胶圈; 25、密封垫片;
26、第一壳体; 27、第二壳体;
28、通气孔; 29、第一隔板;
30、第二隔板; 60、低温媒介输入管道;
70、高温媒介输出管道; 80、抽真空气门嘴;
3、线管; 4、喷水管;
5、喷水嘴; 7、保护层;
8、第二隔热层; 9、第一隔热层;
10、光电转换组件; 11、抛物反射镜;
12、反射镜座; 13、偏转齿轮;
14、旋转齿轮; 15、偏转驱动部;
16、旋转驱动部; 17、支撑架;
18、采集控制单元; 19、探测调节及其保护罩.
40、媒介入口; 50、媒介出口;
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。
本实用新型实施例提供的太阳能集热体100包括具有由透明材料制成的第一壳体26的第一集热部21,太阳光线可以透过该第一壳体26进入到该第一集热部21中,光线的部分光能可以由位于第一壳体26内部的内集热件23吸收。光线在第一集热部21内经一次反射或折射,其全天平均可吸收相当于集热装置单位面积的太阳能69%甚至82%。更进一步地,本实用新型的第一集热部21的结构简单,在生产投资需求少、制造成本低的情况下,仍可实现较高的太阳能的光能吸收率。
更进一步地,太阳能集热体100还包括位于第一壳体26侧面上的第二集热部22,光线能够通过内集热件23折射和/或反射到第二集热部22上,以吸收剩余的光能的再一部分,第二集热部22的结构简单,进入到第一壳体26内的光线经过内集热件23的反射或折射后,第二集热部22能够对其光能进行再次吸收,从而可以使吸收效率提高到99.5%。更进一步地,该太阳能集热体100的全天平均可吸收相当于集热装置单位面积的太阳能74%甚至87.9%。
在未做相反说明的情况下,本实用新型中描述的光能为太阳能;使用的顺序词“第一、第二”只是为了更好地说明本实用新型,并不表示其限定的部件具有先后主次之分;使用的方位词“上、下”是根据附图中的方位进行描述的,在将附图进行旋转一定角度的情况下,其中“上、下”也跟着旋转相应角度。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种太阳能集热体100的剖视图,图2图1中的太阳能集热体100的结构示意图。如图所示,本实用新型一个实施方式提供的太阳能集热体100,其中该太阳能集热体100包括第一集热部21和第二集热部22。第一集热部21包括由透明材料制成的第一壳体26,太阳光线可以透过该第一壳体26进入到该太阳能集热体100中,该光线具有的太阳能绝大部分被吸收掉,较现有技术中的管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器,其太阳能吸收效率显著提高。在该吸热过程中,第一集热部21用于吸收进入到第一壳体26内部的光线的部分光能,剩余光能到达第二集热部22后被吸收掉再一部分光能。
参照图1,其中第一集热部21包括第一壳体26和设置于该第一壳体26内部的内集热件23,第一壳体26可以由透光材料制成,太阳光线照射到该第一集热部21上时,光线能够透过第一壳体26进入到其内部,位于该第一壳体26内部的内集热件23能够将上述光线中的部分光能吸收掉,也就实现了对进入到第一壳体26内的光线的光能的首次吸收。可以理解的是,透光材料可以由本领域技术人员根据工况需求任意选择,例如但不限于可以为无色透明的PC材料或者PVC材料或者PMMA材料或玻璃材料,本领域技术人可以理解的是,采用的材料也可以具有单面透光特性;以上都在本实用新型的保护范围内。由于第一集热部21的结构简单,在生产投资需求少、制造成本低的情况下,可以具有较高的太阳能的光能吸收率,因此具有很好的实用价值。
继续参照图1,第二集热部22可以为设置于第一集热部21的侧面的板件结构,但不以此为限。本实用新型的一具体实施方式,第二集热部22可以设置于第一集热部21的上端,以使得第一集热部21中的光线经内集热件23折射和/或反射后能够抵达第二集热部22,例如但不限于第二集热部22可以是板状件,用于吸收光线的剩余光能的再一部分,也就实现对进入到第一壳体26内的光线的光能的再次吸收。因此,上述太阳能集热体100能够将照射于第一壳体26的光线所携带的光能吸收掉绝大部分,从而提高了光能的吸收效率,数据显示其吸收效率可以提高到99.5%。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种具有保护层的太阳能集热体的结构示意图。
继续参照图1和图2,本实用新型的一实施方式,其中内集热件23的内部可以形成有第一腔体,以用于容置集热媒介。第二集热部22可以设置为内空箱体,但不以此为限。该集热媒介可以储存于该第一腔体内,或者该集热媒介可以通过管路循环流入到该第一腔体内,都在本实用新型的保护范围内。
本实用新型中以集热媒介可以循环流入到第一腔体内为例进行说明,具体地,内集热件23设置有媒介入口40和媒介出口50,该媒介入口40和媒介出口50可以分别通过导管与媒介循环系统连通,以使集热媒介不断在第一腔体和媒介循环系统之间流动。本实用新型的一种实施方式,媒介入口40可以设置于内集热件23的下部。本实用新型的一具体实施方式,媒介入口40可以设置于内集热件23的下端,与其连通的导管可以沿着内集热件23的延伸方向向下延伸。本实用新型的一具体实施方式,媒介出口50可以设置于内集热件23的上部,具体地,媒介出口50可以设置于第一隔板29的靠近第二壳体27的封闭端的一侧,即该媒介出口50可以设置在第一隔板29的上方,与其连通的导管穿过该第一隔板29后沿着内集热件23的延伸方向向下延伸,并延伸到太阳能集热体100的外部,以与媒介循环系统连通,具体地可以参照图1。可以理解的是,内集热件23可以为一体成型或分体型,都在本实用新型的保护范围内。
本实用新型中的内集热件23和第二集热部22的材质可以根据实际工况的需要进行选择,例如但不限于可以为普通钢、不锈钢或者铜铝等金属材料,也可以为PC材料或者PVC材料,甚至进行其他工艺加工包括、但不限于黑化或真空磁控溅射镀膜,都在本实用新型的保护范围内。本实用新型的一种具体实施方式选择不锈钢材料制成的内集热件23和第二集热部22,较现有技术中的玻璃制成的内集热件,其安全性更高,例如但不限于即使在其内部不含有集热媒介的高温环境下,也不会造成“炸管”现象,从而提高了该太阳能集热体100的安全性。
可以理解的是,内集热件23的具体结构并无过多限定,例如但不限于该内集热件23为圆筒形、椭圆筒形等,都在本实用新型的保护范围内。该内集热件23将光线中的光能吸收后可以将其转化为热能,并可以将其储存于第一腔体内的集热媒介中。可以理解的是,本实用新型中的集热媒介可以为液体,也可以为气体,都在本实用新型的保护范围内,下文将以集热媒介为液体为例进行说明。
参照图1至图3,本实用新型的一实施方式,其中第二集热部22上面有第二壳体27,第二壳体27与第二集热部22之间形成有第二腔体,该第二腔体可以与第一腔体连通,以使得集热媒介在第一腔体和第二腔体之间流动。可以理解的是,该集热媒介可以储存于该第二腔体内,或者该集热媒介可以通过管路循环流入到该第二腔体内,都在本实用新型的保护范围内。第二腔体可以设置有与媒介循环系统连通的媒介进出口,也可以设置有与第一腔体连通的媒介进出口,例如下文中描述的第一透孔和第二透孔。
参照图1,本实用新型的一实施方式,其中内集热件23可以贯穿第一壳体26和第二壳体27设置,例如但不限于可以在第一壳体26和第二壳体27相应位置处分别设置有与内集热件23匹配的第一通孔和第二通孔,以使得该内集热件23经过该第一通孔和第二通孔后,由第二集热部22的内部延伸到第二壳体27的外部,内集热件23的伸出端可以为封闭端,且该伸出端可以设置有能够与大气连通的通气孔28,该通气孔28可以与外部的气阀开关连接,第一通孔与内集热件23之间可以进行密封设置,并且第二通孔与内集热件23之间也可以进行密封设置。
当太阳光较弱、甚至没有太阳光时,例如但不限于在北方寒冬的夜晚,本实用新型的太阳能集热体100可以进入休眠等待状态,此时打开气阀开关,外界空气可以通过通气孔28进入到太阳能集热体100内,第一腔体和第二腔体内的集热媒介就会在重力作用下流到太阳能集热体100外的储存装置中,例如但不限于流到储能媒介保温箱内,如此该太阳能集热体100内及其与其连通的集热媒介储存箱的所有管道内都将不再储存有集热媒介,从而可以避免“冻管”现象的发生,提高了太阳能集热体100的可靠性。
继续参照图1,可以理解的是,该太阳能集热体100为密封结构且可以被抽真空,以进一步减少散热或传热,以提高其吸收太阳能后集热媒介的保温效果。在第二集热部22可以设置有抽真空气门嘴80,该抽真空气门嘴80可以与抽真空设备通过管道连接。该抽真空气门嘴80可以设置于第二集热部22的任意位置,例如但不限于其可穿过第二隔板30和第二壳体27后伸入到第二壳体27的外部并沿内集热件23的延伸方向向外延伸。
参照图1,本实用新型的一实施方式,其中第二集热部22和第二壳体27的封闭端之间的内集热件23的内部设置有第一隔板29。可以理解的是,参照图1,该第一隔板29可以设置于第二集热部22所在的平面和第二壳体27的封闭端所在的平面之间;并且在该第二集热部22所在的平面和第二壳体27的封闭端所在的平面之间的内集热件23的管壁上设置有第一透孔和第二透孔,以使得第一透孔和第二透孔分别设于第一隔板29的两侧。本实用新型的一具体实施方式,在第二集热部22所在的平面和第二壳体27的封闭端所在的平面之间还设置有第二隔板30,以使得该第二隔板30位于第一透孔和第二透孔之间。本实用新型的一具体实施方式,媒介出口50设置于第一隔板29的靠近第二壳体27的封闭端的一侧,即媒介出口50位于第一隔板29的上方,媒介入口40可以为靠近第一壳体26设置。
集热媒介通过媒介入口40后进入到第一腔体,液位不断上升,直到接触到第一隔板29,该第一隔板29阻止液位继续上升,而使液体经过第一透孔而进入到第二腔体。内集热件23吸收太阳能后将其储存在第一腔体内的集热媒介中,第二集热部22吸收的太阳能储存于第二腔体内的集热媒介中,上述集热媒介吸热后温度升高、集热媒介比重就会减小而上升,从而形成一个向上的动力,进而自动形成一个热虹吸系统,因此,在第一隔板29上方以及第二隔板30上方的集热媒介的温度较高,在媒介入口40不断进入集热媒介的情况下,上述具有较高温度的集热媒介就可以经过媒介出口50后再经过导管而导出于该太阳能集热体100内。
参照图1,本实用新型的一实施方式,其中第一隔板29和第二隔板30也可以设置在同一平面内,但并不以此为限,只要满足第一隔板29和第二隔板30均设置于第一透孔和第二透孔之间即可。可以理解的是,第一透孔和第二透孔可以沿着内集热件23的周向设置有多个,都在本实用新型的保护范围内。
继续参照图1,本实用新型的一实施方式,其中第一壳体26可以包括开口端,第一集热部21的开口端与第一壳体26的开口端密封结合,并在两者的接触部位可以设置有密封件,例如但不限于该密封件可以为密封圈或者密封胶,都在本实用新型的保护范围内。组装过程中可以先在第二集热部22处放置环形密封胶圈24,然后再将其套装于第一壳体26的开口端上,从而实现两者连接处的密封。第一壳体26也可以设置有多个通孔,以供管路插入,例如但不限于线管3或喷水管4,但不以此为限。可以理解的是,该多个通孔上还可以设置有密封件,例如但不限于该密封件为密封垫片25。将线管3设置于第一壳体26内部,既可以方便安装集热系统顶部的连接线缆,又不会遮挡抛物反射镜11的反射光线,还可避免抛物反射镜11反射汇集后的高温光斑烧坏连接线缆,。
参照图3,本实用新型的另一方面,可以提供一种集热装置,其中,集热装置包括本实用新型提供的太阳能集热体100和抛物反射镜11,太阳能集热体100设置于抛物反射镜11的中心,且抛物反射镜11的焦点位于内集热件23的内部,以使得经抛物反射镜11反射的光线能够射入到内集热件23上。
本实用新型的另一方面,可以提供一种集热系统,集热系统包括本实用新型提供的集热装置和安装支架,集热装置设置于安装支架上。具体地,在安装支架和抛物反射镜11之间可以设置有反射镜座12,该反射镜座12可以固定于偏转齿轮13上。
根据本实用新型的一实施方式,其中集热系统还包括彼此电连接的光电转换组件10、控制器以及驱动件,其中光电转换组件10设置于集热装置上、其居于中间的探测件在本实用新型中增加中部非透光材料制成但密布有微孔而外壳用透明材料制成的探测调节及其保护罩19以避免散射太阳光对探测结果的干扰和防止异物进入内部的光电转换件组件10而影响探测精度,此探测调节及其保护罩19同样可用于本发明人此前的中国实用新型专利《一种可追踪聚光的太阳能集热装置》(专利号:ZL 201520072311.9),以及本发明人此前的中国发明专利《太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统》申请(专利申请受理通知书的发文序号2016122101686650、申请号或专利号则为201611187297.2)和同时递交的实用新型专利《太阳能集热体、具有该集热体的集热装置以及集热系统》申请(专利申请受理通知书的发文序号2016122101748290、申请号或专利号则为201621404814.2),还可用于本发明人此前的中国发明专利《太阳光追踪系统、太阳能应用装置及太阳光追踪方法》申请(专利申请受理通知书的发文序号2016122101748330、申请号或专利号则为201611187714.3)和同时递交的实用新型专利《太阳光追踪系统及太阳能应用装置》申请(专利申请受理通知书的发文序号2016122200577040、申请号或专利号则为201621411967.X)中。驱动件驱动安装支架旋转以使得所述抛物反射镜11跟踪对准光照方向。
根据本实用新型的一实施方式,其中集热系统还包括媒介循环系统和采集控制单元18,采集控制单元18分别与光电转换组件10和媒介循环系统电连接,内集热件23设置有媒介入口40和媒介出口50以供集热媒介进入或流出于内集热件23的内部,媒介入口40与媒介出口50分别与媒介循环系统连通,采集控制单元18控制媒介循环机构向媒介入口40注入集热媒介。
图3是根据一示例性实施方式示出的一种集热系统的结构示意图。
如图3所示,在喷水管4的顶部设置有可旋转的喷水嘴5,该喷水嘴5设置有侧向出水口,其可沿该喷水嘴5的切线方向喷水。喷水管4内的压力水可以从喷水嘴5的出水口冲出,在压力水的反作用力下将驱动喷水嘴5绕着喷水管4旋转以对探测调节及其保护罩19外表面和抛物反射镜11进行清洗,从而可以使该集热系统具有自洁功能。更进一步地,该太阳能集热体100能够长期具有探测跟踪或反射汇集且都能自动维持高效吸收的效果。
在第二壳体27的外部可以包裹保温结构,也可以包裹防护结构,具体地,可以在第二壳体27的外部依次包裹有第一隔热层9和保护层7,以防止集热媒介的热能通过该第二壳体27的侧壁散失,该保护层7可以保护该第二壳体27以避免外力对其造成破坏。可以理解的是,本领域技术人员可以根据不同的工况需求,对该第一隔热层9和保护层7的材料进行选择。更进一步地,在与媒介入口40和媒介出口50连通的管路上可以包裹第二隔热层8,该第二隔热层8的材料可以与第一隔热层9相同,也可以不同,都在本实用新型的保护范围内。光电转换组件10可以设置于上述保护层7的顶端。
继续参照图3,安装支架可以包括偏转齿轮13、旋转齿轮14、偏转驱动部15、旋转驱动部16以及支撑架17,其中,该偏转齿轮13含齿轮轴承,旋转齿轮14含齿轮轴承。该光电转换组件10可以用于探测太阳光向。该光电转换组件10可以与采集控制单元18电连接,该采集控制单元18可以根据光电转换组件10的输出信号的变化驱动偏转驱动部15和旋转驱动部16,其中偏转驱动部15含电机齿轮轴承,旋转驱动部16含电机齿轮轴承,而旋转齿轮14则固定安装在含托板及固定脚的支撑架17上,从而自动驱动抛物反射镜11实时跟踪和实时对准太阳光的实际光线方向。其中,偏转齿轮13、旋转齿轮14、偏转驱动部15、旋转驱动部16各自的轴承和采集控制单元18均设置在支撑架17上,该支撑架17可自由旋转。该安装支架可极大地简化整体结构,还可进一步降低集热系统的生产制造成本。
其中偏转驱动部15和旋转驱动部16可以选择步进电机,但不以此为限;偏转齿轮13和旋转齿轮14可以为单级的涡轮蜗杆传动啮合,既可以缩小传动机构尺寸,在确保足够的传动比(驱动力)的情况下而大幅降低步进电机的成本,又可以在未进行通电驱动和万一停电后能依靠涡轮蜗杆啮合传动的自锁特性保持良好的准确定位,提升应用本实用新型的集热系统的抗干扰性能和抗台风指标。
具体地,太阳能集热体100内部的集热媒介吸热后温度升高,集热媒介比重就会减小而上升,从而形成了一个向上的动力,进而自动形成一个热虹吸系统,因此,在第一隔板29上方以及第二隔板30上方的集热媒介的温度较高;然后,采集控制单元18可以根据当时的光照强度等因素,自动不断的间隔启动外部的媒介循环系统,将储能媒介保温箱底层的低温集热媒介进入低温媒介输入管道60经过媒介入口40,进而进入到第一腔体和第二腔体,同时,因集热媒介自身的压力传递、将自动压迫已被加热后的集热媒介经过媒介出口50进入到高温媒介输出管道70,流回至储能媒介保温箱顶层,从而被储存起来,如此循环往复。
与现有技术相比,本申请中的集热系统不需要较为复杂的、甚至完全取消掉第二集热部22,从而进一步降低了制造成本。应用本实用新型的集热系统,每平方米受光面积的重量可以小于10Kg,将其安装于向阳处,而与其配套使用的其他设备,例如但不限于保温水箱等都可放置在任何其他室内地方,因此应用本实用新型的集热系统非常方便,可以安放在屋顶或其他无阳光遮挡的地方,例如但不限于围墙、灯杆或立柱上,对房屋结构破坏较小甚至不会造成破坏、或对安装柱梁的承重要求很低。
更进一步地,该太阳能集热体100的对进入其中的光能吸收效率高达99.5%,而全天平均采集阳光效率可以大于74%,例如但不限于可以为87.9%,而现有的管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器仅在最理想的瞬时采集阳光效率可达到93%左右、而全天平均采集阳光效率仅分别只有23.28%和31.46%,可见本实用新型提供的太阳能集热体100的吸热效率显著提高。虽然现有技术中的太阳能集热装置的瞬时采集阳光效率有时会高于本实用新型的瞬时采集阳光效率,但本实用新型的全天平均采集阳光效率相对于现有的太阳能集热装置全天平均采集阳光效率具有显著的提高,因此本实用新型的太阳能集热装置的太阳能吸收效率具有显著提高。
通过巧妙的设计太阳能集热体100的尺寸,还可以允许存在一定程度的偏差,即还允许实际运行中的抛物反射镜11正对太阳光线时可以存在一定的偏差,以适应生产调试过程中必然存在的一定误差下,应用本实用新型的集热装置仍能正常发挥其高效的吸热效果。
本实用新型所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。
Claims (10)
1.一种太阳能集热体,其特征在于,所述太阳能集热体包括:
第一集热部,所述第一集热部包括第一壳体和内集热件,所述第一壳体由透光材料制成,以使得照射于所述第一壳体上的光线能够进入到所述第一壳体内部;所述内集热件套设于所述第一壳体内部,以用于吸收所述光线的一部分光能;其中,所述第一壳体具有封闭腔室,所述内集热件的至少一部分套设于所述封闭腔室内。
2.如权利要求1所述的太阳能集热体,其特征在于,所述太阳能集热体还包括用于吸收所述光线的剩余光能的再一部分的第二集热部,所述第二集热部为设置于所述第一壳体的侧面的板件结构,以使得所述第一集热部中的所述光线经所述内集热件折射和/或反射后能够抵达所述第二集热部。
3.如权利要求2所述的太阳能集热体,其特征在于,所述内集热件的内部形成有第一腔体,以容置集热媒介;所述内集热件设置有媒介入口和媒介出口以供所述集热媒介进入或流出于所述第一腔体。
4.如权利要求3所述的太阳能集热体,其特征在于,所述太阳能集热体还包括第二壳体,所述第二壳体设置于所述第二集热部背向所述第一壳体的侧面上,所述第二壳体与所述第二集热部之间形成有第二腔体,所述第一腔体和所述第二腔体相互连通,以使得所述集热媒介能够在两者之间流动。
5.如权利要求4所述的太阳能集热体,其特征在于,所述内集热件贯穿所述第一壳体和所述第二壳体,所述内集热件穿出所述第二壳体的一端为封闭端,所述封闭端设置有用于与大气连通的通气孔。
6.如权利要求5所述的太阳能集热体,其特征在于,位于所述第二腔体内的所述内集热件的内部设置有第一隔板;位于所述第二腔体内的所述内集热件的管壁上设置有第一透孔和第二透孔,所述第一透孔和所述第二透孔分别设于所述第一隔板的两侧;所述第二腔体内设置有第二隔板,以使得所述第一透孔和所述第二透孔分别设置于所述第二隔板两侧;所述媒介出口设置于所述第一隔板的靠近所述第二壳体的封闭端的一侧,所述媒介入口设置于所述第一隔板的远离所述第二壳体的封闭端的一侧。
7.一种太阳能集热体,其特征在于,所述太阳能集热体包括由透明材料制成的壳体,位于所述壳体内部的集热组件,所述集热组件包括第一内集热件和第二内集热件,透过所述壳体的光线照射于所述第一内集热件上,经所述第一内集热件折射或反射后照射于所述第二内集热件上。
8.一种集热装置,其特征在于,所述集热装置包括根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能集热体和抛物反射镜,所述太阳能集热体设置于所述抛物反射镜的中心,且所述抛物反射镜的焦点位于所述内集热件的内部。
9.一种集热系统,其特征在于,所述集热系统包括根据权利要求8所述的集热装置和安装支架,所述集热装置设置于所述安装支架上。
10.根据权利要求9所述的集热系统,其特征在于,所述集热系统还包括彼此电连接的光电转换组件、控制器以及驱动件,其中所述光电转换组件设置于所述集热装置上,所述驱动件驱动安装支架旋转以使得所述抛物反射镜跟踪对准实际光照方向。
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