CN207196599U - 一种太阳能供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能供热系统，其特征在于，包括：聚光集热场(1)、导热油泵(2)、油水换热器(4)以及热用户(8)；其中，所述聚光集热场(1)、所述导热油泵(2)以及所述油水换热器(4)通过导热油管(11)串联构成传热回路；所述油水换热器(4)的第一蒸汽出口阀(401)与所述热用户(8)的高温管道通过蒸汽管道(12)连接；所述油水换热器(4)的第一进水阀(402)与所述热用户(8)的低温管道通过冷凝水管道(13)连接。本实用新型提供的太阳能供热系统可以提供蒸汽，满足了用户对蒸汽的需求，扩大了客户的范围，同时解决了应急辅助热源频繁启停问题，提高了效率，延长了供热时间、保证了供热可靠性、节约了能源和成本。

Description

一种太阳能供热系统

技术领域

本实用新型涉及可再生能源供热领域，特别涉及一种太阳能供热系统。

背景技术

当前，太阳能供热领域多为太阳能热水器或光伏发电采暖，太阳能热水器因其工艺限制无法为用户提供蒸汽，多见于为居民提供热水；光伏发电采暖由于能源转化环节较多，能源利用效率低下，且瞬时发电量受云层影响波动较大，加之日照时间通常短于供热时间，为保障供热可靠性，多设置燃气锅炉和电采暖锅炉作为应急辅助热源，由于现有太阳能供热技术基本无储热单元，在遇短时天气变化时，应急辅助热源经常面临频繁启停的窘境。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种太阳能供热系统，用以解决现有技术无法为用户提供蒸汽、能源利用效率低下、应急辅助热源启停频繁的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种太阳能供热系统，包括：聚光集热场、导热油泵、油水换热器以及热用户；

其中，聚光集热场、导热油泵以及油水换热器通过导热油管串联构成传热回路；

油水换热器的第一蒸汽出口阀与热用户的高温管道通过蒸汽管道连接；

油水换热器的第一进水阀与热用户的低温管道通过冷凝水管道连接。

其中，导热油泵与油水换热器之间通过导热油管旁接一膨胀油箱。

其中，膨胀油箱中设置有一电加热装置。

其中，聚光集热场与油水换热器之间的导热油管上设有第一阀门；

第一阀门通过导热油管并联一导热油防凝装置；

其中，用于连接导热油防凝装置与第一阀门的第一端的导热油管上设置有第二阀门；

用于连接导热油防凝装置与第一阀门的第二端的导热油管上设置有第三阀门。

其中，热用户通过蒸汽管道以及冷凝水管道并联一储热装置；

其中，储热装置的第一蒸汽进口阀以及第二蒸汽出口阀与热用户的高温管道通过蒸汽管道连接；

储热装置的第一出水阀以及第二进水阀与热用户的低温管道通过冷凝水管道连接。

其中，热用户通过蒸汽管道以及冷凝水管道并联一辅助燃气锅炉；

其中，辅助燃气锅炉的第三蒸汽出口阀与热用户的高温管道通过蒸汽管道连接；

辅助燃气锅炉的第三进水阀与热用户的低温管道通过冷凝水管道连接。

其中，热用户与辅助燃气锅炉之间的冷凝水管道设有一第四阀门。

其中，第四阀门通过冷凝水管道并联一除铁过滤器；

其中,用于连接除铁过滤器与第四阀门的第一端的导热油管上设置有第五阀门；

用于连接除铁过滤器与第四阀门的第二端的导热油管上设置有第六阀门。

其中，热用户与第四阀门之间通过冷凝水管道旁接一补水装置。

其中，补水装置包括：水处理设备以及补水管；

水处理设备通过补水管与冷凝水管道连接。

其中，聚光集热场包括：多组相并联的聚光集热单元组，其中每组聚光集热单元组中包括多个相串联的聚光集热单元。

其中，聚光集热单元包括：真空集热管、支撑杆、抛物面反光镜、设置有旋转轴的反光镜支架以及驱动机构；

其中，真空集热管通过支撑杆固定在抛物面反光镜上，且真空集热管与导热油管连接；

抛物面反光镜安装于反光镜支架上；

反光镜支架通过旋转轴与驱动机构相连接；其中驱动机构驱动抛物面反光镜绕旋转轴旋转。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的太阳能供热系统，至少具有以下有益效果：

1、本实用新型实施例提供的太阳能供热系统可以提供蒸汽，满足了用户对蒸汽的需求，扩大了用热客户的范围，进而提高了效益。

2、本实用新型实施例提供的太阳能供热系统设有储热装置，有效的解决了在遇短时天气变化时，应急辅助热源面临频繁启停的问题，同时也起到了延长供热时间、保证供热可靠性、节约能源和成本的作用。

附图说明

图1为本实用新型太阳能供热系统的结构示意图；

图2为本实用新型太阳能供热系统的聚光集热场的结构示意图；

图3为本实用新型太阳能供热系统的聚光集热单元的结构示意图。

【附图标记说明】

1、聚光集热场；101、聚光集热单元；102、真空集热管；103、支撑杆；

104、抛物面反光镜；105反光镜支架；106、旋转轴；

107、驱动机构；2、导热油泵；3、膨胀油箱；4、油水换热器；

401、第一蒸汽出口阀；402、第一进水阀；5、导热油防凝装置；

501、第二阀门；502、第三阀门；6、储热装置；601、第一蒸汽进口阀；

602、第二蒸汽出口阀；603、第一出水阀；604、第二进水阀；

7、辅助燃气锅炉；701、第三蒸汽出口阀；702、第三进水阀；8、热用户；

9、补水装置；10、除铁过滤器；1001、第五阀门；1002、第六阀门；

11、导热油管；1101、第一阀门；12、蒸汽管道；13、冷凝水管道；

1301、第四阀门。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本实用新型的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。

参见图1至图3，本实用新型的一优选实施例提供了一种太阳能供热系统，包括：聚光集热场1、导热油泵2、油水换热器4以及热用户8；

其中，聚光集热场1、导热油泵2以及油水换热器4通过导热油管11串联构成传热回路；

油水换热器4的第一蒸汽出口阀401与热用户8的高温管道通过蒸汽管道12连接；

油水换热器4的第一进水阀402与热用户8的低温管道通过冷凝水管道13连接。

具体的，在传热回路中，聚光集热场1和导热油泵2通过导热油管11串联在油水换热器4的导热油入口和导热油出口之间，以使油水换热器4中的导热油完成热量交换。

在本实用新型中，太阳能供热系统通过聚光集热场1对太阳光进行聚光集热加热导热油管11中的导热油，升温后的导热油在导热油泵2的作用下进入油水换热器4，通过热量交换将导热油中的热量转化为由油水换热器4的第一进水阀402进入的水的热量，从而使水变为蒸汽，同时，导热油完成换热后温度下降，降温后的导热油在导热油泵2的作用下进入聚光集热场1进行加热再次升温，开始下一个换热循环过程。

由水升温变成的蒸汽通过油水换热器4的第一蒸汽出口阀401以及蒸汽管道12到达热用户8的高温管道供给热用户8使用；同时，蒸汽经热用户8使用后变成的冷凝水通过热用户8的低温管道、冷凝水管道13以及油水换热器4的第一进水阀402进入油水换热器4中，通过吸收导热油的热量再次变为蒸汽，开始下一个换热循环过程。

本实用新型实施例提供的太阳能供热系统通过以上换热循环过程，可以提供蒸汽，满足用户对蒸汽的需求，扩大了用热客户的范围，进而提高了效益。

优选地，导热油泵2设有变频器，可以根据导热油管11中导热油的温度或其他因素来控制导热油泵2的泵油频率，从而改变导热油管11中导热油的流速，确保了导热油的温度能够满足换热需要，同时避免了不必要的浪费，提高了能源的利用效率，节约了能源。

可选地，导热油可以选用联苯醚和联苯的混合物，也可选用硅油或其他具有类似性质的物质。

优选地，本实用新型实施例提供的太阳能供热系统中的水均为经过处理的水，保证了水质的清洁，避免了水中杂质或其他微量元素在供热过程中堵塞管道，影响太阳能供热系统的正常运行。

在本实用新型的一实施例中，导热油泵2与油水换热器4之间通过导热油管11旁接一膨胀油箱3。由于导热油体积会随着导热油温度的变化而变化，当导热油体积增大时，会加大对导热油管11的压力；当导热油体积减小时会使导热油管11填充不充分。膨胀油箱3的设置使得温度高时，多余体积的导热油进入膨胀油箱3，温度低时，由膨胀油箱3中的导热油弥补缺少的部分，通过膨胀油箱3液位变化的调节使得导热油对导热油管11的压力保持在一定的范围内，防止导热油因升温膨胀压迫导热油管11或因导热油温度过低导致导热油体积不足以填满导热油管11，致使导热油泵2产生空转，从而进一步减少导热油管11以及导热油泵2的使用寿命，甚至是使整个太阳能供热系统出现问题，影响热用户8的正常使用。

优选地，膨胀油箱3中设置有一电加热装置。电加热装置在导热油温度较低时开启对导热油进行加热，防止导热油凝结，进而影响系统的正常运行。

优选地，聚光集热场1与油水换热器4之间的导热油管11上设有第一阀门1101；

第一阀门1101通过导热油管11并联一导热油防凝装置5；

其中，用于连接导热油防凝装置5与第一阀门1101的第一端的导热油管11上设置有第二阀门501，且用于连接导热油防凝装置5与第一阀门1101的第二端的导热油管11上设置有第三阀门502。

当导热油温度大于但接近导热油熔点的状况下，为防止导热油凝结，开启导热油防凝装置5并关闭第一阀门1101、打开第二阀门501和第三阀门502，使得导热油通过导热油防凝装置5完成循环。当导热油经过导热油防凝装置5时，导热油防凝装置5对导热油进行加热，与膨胀油箱3中的电加热装置一起提升导热油的温度，防止导热油凝结，进而影响系统的正常运行。

可选地，导热油防凝装置5可选用电加热炉，也可选用燃气加热炉或其他的加热设备。

在本实用新型的又一优选实施例中，热用户8通过蒸汽管道12以及冷凝水管道13并联一储热装置6；

其中，储热装置6的第一蒸汽进口阀601以及第二蒸汽出口阀602与热用户8的高温管道通过蒸汽管道12连接；

储热装置6的第一出水阀603以及第二进水阀604与热用户8的低温管道通过冷凝水管道13连接。

储热装置6的第一蒸汽进口阀601、第二蒸汽出口阀602、第一出水阀603以及第二进水阀604在传热回路的供热等于热用户8的需热的情况下均为关闭状态；

当传热回路的供热大于热用户8的需热时，打开储热装置6的第一蒸汽进口阀601以及第一出水阀603，使得多余部分的蒸汽通过蒸汽管道12以及第一蒸汽进口阀601进入储热装置6中，此时储热装置6为储热状态，将热量储存在储热装置6中，同时，经过储热后得到的冷凝水通过第一出水阀603以及冷凝水管道13进入油水换热器4中进行下一个循环；

当传热回路的供热小于热用户8的需热时，打开储热装置6的第二蒸汽出口阀602以及第二进水阀604，使得冷凝水管道13中的冷凝水可以通过第二进水阀604进入储热装置6中，此时储热装置6为放热状态，将储热装置6中储存的热量释放，加热冷凝水成为蒸汽通过第二蒸汽出口阀进入蒸汽管道12中，供给热用户8使用。通过上述的换热过程，保证了热用户8的正常使用，解决了日照时间短于供热时间时的供热问题，保证了供热的可靠性。

优选地，储热装置6的储热方式包括混凝土固体储热、熔盐储热或其他储热方式的储热中的一种或几种方式的组合。

在本实用新型的另一优选实施例中，热用户8通过蒸汽管道12以及冷凝水管道13并联一辅助燃气锅炉7；

具体地，辅助燃气锅炉7的第三蒸汽出口阀701与热用户8的高温管道通过蒸汽管道12连接；

辅助燃气锅炉7的第三进水阀702与热用户8的低温管道通过冷凝水管道13连接。

辅助燃气锅炉7的第三蒸汽出口阀701和第三进水阀702在传热回路的供热与储热装置6的供热之和大于热用户8的需热或传热回路的供热与储热装置6的供热之和等于热用户8的需热的情况下全部为关闭状态；

当传热回路的供热与储热装置6的供热之和小于热用户8的需热时，打开辅助燃气锅炉7的第三蒸汽出口阀701和第三进水阀702，使冷凝水管道13中的冷凝水通过第三进水阀702进入辅助燃气锅炉7中，经过辅助燃气锅炉7的加热变成蒸汽，再通过第三蒸汽出口阀701进入蒸汽管道12中供给热用户8使用，保证了热用户8的正常使用，解决了日照时间短于供热时间时的供热问题，保证了供热的可靠性。

辅助燃气锅炉7只在当传热回路的供热与储热装置6的供热之和小于热用户8的需热时才会工作，避免了辅助燃气锅炉7在短时天气变化频繁的情况下频繁启停以及带来的能源、经费的浪费。

在本实用新型的又一实施例中，热用户8与辅助燃气锅炉7之间的冷凝水管道13设有一第四阀门1301。

优选地，第四阀门1301通过冷凝水管道13并联一除铁过滤器10；

具体地，用于连接除铁过滤器10与第四阀门1301的第一端的冷凝水管道13上设置有第五阀门1001，且用于连接除铁过滤器10与第四阀门1301的第二端的冷凝水管道13上设置有第六阀门1002。

在正常情况下，第四阀门1301处于开启状态，第五阀门1001和第六阀门1002处于闭合状态；当冷凝水管道13中的水质不佳时，第四阀门1301关闭，第五阀门1001和第六阀门1002开启，从热用户8中流出的冷凝水通过第五阀门1001进入除铁过滤器10中进行冷凝水的过滤、优化，过滤、优化后的冷凝水通过第六阀门1002进入冷凝水管道13中，进行循环过程。使得水质保持洁净以免堵塞冷凝水管道13或其他用水设备，保证了太阳能供热系统的正常运行。

优选地，热用户8与第四阀门1301之间通过冷凝水管道13旁接一补水装置9。

具体地，补水装置9包括：水处理设备以及补水管；水处理设备通过补水管与冷凝水管道13连接。补水装置9的设置用于补充在除铁过滤器10中进行过滤、优化消耗或在其他地方消耗的水，保证太阳能供热系统的正常运行。其中的水处理设备用于将原水处理后得到可用于太阳能供热系统的水，保证了水的质量，进一步保证太阳能供热系统的正常运行。

在本实用新型的另一实施例中，聚光集热场1包括：多组相并联的聚光集热单元组，其中每组聚光集热单元组中包括多个相串联的聚光集热单元101。通过多个的聚光集热单元101相串联成聚光集热单元组，再将多组聚光集热单元组相并联组成聚光集热场1且聚光集热单元101的轴线沿南北方向布置，使得聚光集热场1能够最大化的利用太阳光，将光能转化为热能使用，提高了光能的利用率。

具体地，聚光集热单元101包括：真空集热管102、支撑杆103、抛物面反光镜104、设置有旋转轴106的反光镜支架105以及驱动机构107；

其中，真空集热管102通过支撑杆103固定在抛物面反光镜104上，且真空集热管102与导热油管11连接；

抛物面反光镜104安装于反光镜支架105上；

反光镜支架105通过旋转轴106与驱动机构107相连接；其中驱动机构107驱动抛物面反光镜104绕旋转轴106旋转。

聚光集热单元101通过反光镜支架105与地面固定连接，保证了整个聚光集热单元101的稳定性，使得聚光集热单元101能够牢固的固定在预定的位置；驱动机构107通过线缆接收太阳跟踪装置的跟踪信号，驱动抛物面反光镜104绕旋转轴106转动，使抛物面反光镜104保持正对太阳，最大限度的接受太阳光，抛物面反光镜104采用超白低铁玻璃且背面镀银，抛物面反光镜104表面为抛物面形状，使抛物面反光镜104具有良好的反射功能，能够更好地汇聚太阳光至真空集热管102，提高了太阳光的利用率；真空集热管102内层为不锈钢管，外层为玻璃管和两端金属波纹管，内外层空间保持真空，使得真空集热管102具有一定保温功能，提高了光能与热能的转化效率；真空集热管102与导热油管11为柔性连接，在确保导热油可在真空集热管102与导热油管11中流动的同时便于导热油管11的安装与布置，使整个聚光集热场1更具有条理性和逻辑性。

总的来说，本实用新型的实施例，通过上述的各种设备及结构提高了太阳能供热系统对光能的接受率和利用率；满足了用户对于蒸汽的需求；解决了辅助热源启动频繁的问题；同时也起到了提高效率、延长供热时间、保证供热可靠性、节约能源与成本以及扩大用户范围、提高收益的作用。

此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

应理解，在本实用新型的实施例中“蒸汽”与“水蒸气”可互换。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种太阳能供热系统，其特征在于，包括：聚光集热场(1)、导热油泵(2)、油水换热器(4)以及热用户(8)；

其中，所述聚光集热场(1)、所述导热油泵(2)以及所述油水换热器(4)通过导热油管(11)串联构成传热回路；

所述油水换热器(4)的第一蒸汽出口阀(401)与所述热用户(8)的高温管道通过蒸汽管道(12)连接；

所述油水换热器(4)的第一进水阀(402)与所述热用户(8)的低温管道通过冷凝水管道(13)连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述导热油泵(2)与所述油水换热器(4)之间通过导热油管(11)旁接一膨胀油箱(3)。

3.根据权利要求2所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述膨胀油箱(3)中设置有一电加热装置。

4.根据权利要求1所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述聚光集热场(1)与所述油水换热器(4)之间的导热油管(11)上设有第一阀门(1101)；

所述第一阀门(1101)通过导热油管(11)并联一导热油防凝装置(5)；

其中，用于连接所述导热油防凝装置(5)与所述第一阀门(1101)的第一端的导热油管(11)上设置有第二阀门(501)；

用于连接所述导热油防凝装置(5)与所述第一阀门(1101)的第二端的导热油管(11)上设置有第三阀门(502)。

5.根据权利要求1所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述热用户(8)通过蒸汽管道(12)以及冷凝水管道(13)并联一储热装置(6)；

其中，所述储热装置(6)的第一蒸汽进口阀(601)以及第二蒸汽出口阀(602)与所述热用户(8)的高温管道通过蒸汽管道(12)连接；

所述储热装置(6)的第一出水阀(603)以及第二进水阀(604)与所述热用户(8)的低温管道通过冷凝水管道(13)连接。

6.根据权利要求1所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述热用户(8)通过蒸汽管道(12)以及冷凝水管道(13)并联一辅助燃气锅炉(7)；

其中，所述辅助燃气锅炉(7)的第三蒸汽出口阀(701)与所述热用户(8)的高温管道通过蒸汽管道(12)连接；

所述辅助燃气锅炉(7)的第三进水阀(702)与所述热用户(8)的低温管道通过冷凝水管道(13)连接。

7.根据权利要求6所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述热用户(8)与所述辅助燃气锅炉(7)之间的冷凝水管道(13)设有一第四阀门(1301)。

8.根据权利要求7所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述第四阀门(1301)通过冷凝水管道(13)并联一除铁过滤器(10)；

其中,用于连接所述除铁过滤器(10)与所述第四阀门(1301)的第一端的冷凝水管道(13)上设置有第五阀门(1001)；

用于连接所述除铁过滤器(10)与所述第四阀门(1301)的第二端的冷凝水管道(13)上设置有第六阀门(1002)。

9.根据权利要求7所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述热用户(8)的低温管道与所述第四阀门(1301)之间通过冷凝水管道(13)旁接一补水装置(9)。

10.根据权利要求9所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述补水装置(9)包括：水处理设备以及补水管；

所述水处理设备通过所述补水管与冷凝水管道(13)连接。

11.根据权利要求1所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述聚光集热场(1)包括：多组相并联的聚光集热单元组，其中每组聚光集热单元组中包括多个相串联的聚光集热单元(101)。

12.根据权利要求11所述的太阳能供热系统，其特征在于，所述聚光集热单元(101)包括：真空集热管(102)、支撑杆(103)、抛物面反光镜(104)、设置有旋转轴(106)的反光镜支架(105)以及驱动机构(107)；

其中，所述真空集热管(102)通过支撑杆(103)固定在所述抛物面反光镜(104)上，且所述真空集热管(102)与所述导热油管(11)连接；

所述抛物面反光镜(104)安装于所述反光镜支架(105)上；

所述反光镜支架(105)通过所述旋转轴(106)与所述驱动机构(107)相连接。