CN207262739U - 一种太阳能集热装置和太阳能供暖系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种太阳能集热装置和一种太阳能供暖系统，其中太阳能集热装置包括玻璃材料制成的球冠罩、隔热板和的容腔；球冠罩包括第一球冠壳、第二球冠壳和真空隔热层；容腔内设置有凹型反光罩和由凹型反光罩围成的水加热腔；凹型反光罩的凹型面涂布有反光层；凹型反光罩的反光层反射光线形成的聚焦区域位于水加热腔内。因为反光层的反射焦点位于水加热腔内，所以光线照射到反射焦点后在一定程度上聚焦后被水吸收，因此光线的吸收能力较强。相比于现有技术采用的蓄热保温式太阳能，本申请提供的太阳能集热装置使用水作为换热介质直接换热，成本较低。

Description

一种太阳能集热装置和太阳能供暖系统

技术领域

本申请涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能集热装置；另外，本申请还涉及一种采用前述太阳能集热装置的供暖系统。

背景技术

目前，太阳能集热装置已经得到了广泛应用。申请号为201520167661.3的中国实用新型专利公开了《一种半球形可旋转式相变蓄热无水箱太阳能》，这一太阳能在半球形球冠罩内设置蓄热材料和换热管，经过球冠罩的光线照射到蓄热材料中被蓄热材料吸收；蓄热材料吸热后相变并储蓄能量，换热管中的水通过热交换与蓄热材料实现热交换。采用这样的太阳能集热装置，因为需要采用大量的蓄热材料，所以成本较高。另外，蓄热材料本身多为有机材料，在长期使用后特性可能发生改变。

实用新型内容

本申请提供了一种太阳能集热装置及一种太阳能供暖系统，以解决现有相变蓄热无水箱太阳能采用蓄热材料而成本较高的问题。

本申请实施例提供一种太阳能集热装置，包括玻璃材料制成的球冠罩，设置在所述球冠罩底面的隔热板，和由所述球冠罩和所述隔热板密封形成的容腔；

所述球冠罩包括位于外侧的第一球冠壳、位于内侧的第二球冠壳和位于所述球冠壳和所述第二球冠壳之间的真空隔热层；

所述容腔内设置有凹型反光罩和由所述凹型反光罩围成的水加热腔；

所述凹型反光罩的凹型面朝向所述球冠罩，并且所述凹型面上涂布有反光层；

所述凹型反光罩的反光层反射光线形成的聚焦区域位于所述水加热腔内；

所述隔热板上设置与所述水加热腔连通的进水口和出水口。

可选的，所述凹型反光罩包括第一反光罩和多个第二反光罩；

所述第一反光罩设置在容腔的顶部；多个所述第二反光罩环绕所述第一反光罩并且位于第一反光罩的侧下部；

所述第一反光罩的水加热腔连通各个所述第二反光罩的水加热腔；

所述隔热板上的进水口与所述第一反光罩的水加热腔直接连通，所述隔热板的出水口与所述第二反光罩的水加热腔直接连通；或者，所述隔热板的进水口与各个所述第二反光罩的水加热腔直接连通，所述隔热板的出水口与所述第一反光罩的水加热腔直接连通；所述水流通道连通所述第一反光罩的水加热腔和所述第二反光罩的水加热腔。

可选的，所述第二球冠壳内侧设置第三球冠壳；

所述第一反光罩的边缘和所述第二反光罩的边缘均与所述第三球冠壳密封贴合；

所述第二球冠壳和所述第三球冠壳之间设置水流通道；

所述第三球冠壳上设置连通所述水流通道与所述第一反光罩的水加热腔的第一通孔，以及连通所述水流通道与所述第二反光罩的水加热腔的第二通孔。

可选的，还包括贯穿所述第一球冠壳、所述第二球冠壳和所述第三球冠壳的导气管，以及设置在所述导气管内的隔水透气层。

可选的，所述导气管设置在所述第三球冠壳的顶端。

可选的，所述凹型反光罩为抛物面反光罩。

本申请实施例还提供一种太阳能供暖系统，包括设置在室内的换热器和如前所述的太阳能集热装置；

所述换热器的进口与所述隔热板的出水口通过第一水管连通；所述换热器的出口与所述隔热板的进水口通过第二水管连通；

还包括驱动水流在所述换热器和所述太阳能集热装置之间循环的水泵。

可选的，还包括设置在室内的第一温度传感器，以及与所述第一温度传感器连通、根据所述第一温度传感器检测的温度信号控制所述水泵工作状态的控制器。

可选的，还包括设置检测由所述太阳能集热装置流出水流温度的第二温度传感器，设置在所述第二温度传感器和所述换热器之间第一水管内的电热丝，和设置在所述电热丝和所述换热器之间的第三温度传感器；

所述控制器与所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和所述电热丝均连接，以根据所述第二温度传感器和所述第三温度传感器检测的水温信号控制所述电热丝的工作状态。

可选的，所述控制器包括控制模块和与所述控制模块连接的无线通信模块。

本申请实施例提供的太阳能集热装置使用时，外界光线经过第一球冠壳和第二球冠壳照射至容腔内，并经过水加热腔后照射到凹型反光罩的反光层；被反光层反射的光线聚焦在水加热腔的聚焦区域。光线经过水加热腔时，部分被位于水加热腔中水吸收，部分照射到反光层后反射；因为反光层的反射焦点位于水加热腔内，所以光线照射到反射焦点后在一定程度上聚焦后被水吸收，因此光线的吸收能力较强。此外，第一球冠壳和第二球冠壳之间设置真空隔热层，真空隔热层具有良好的热绝缘特性，可以避免水中热量因为热对流和热传导而传递至外界。相比于现有技术采用的蓄热保温式太阳能，本实施例提供的太阳能集热装置使用水作为换热介质直接换热，成本较低。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本实用新型的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，以下结合具体实施方式的附图仅是用于方便理解本实用新型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本实用新型实施例提供的太阳能集热器外观示意图；

图2是本实用新型实施例提供的太阳能集热器半剖示意图；

图3是本实用新型实施例提供的太阳能集热器俯视半剖图；

图4是本实用新型实施例提供的太阳能集热器截面示意图；

图5是本实用新型实施例提供的太阳能集热系统示意图。

其中：11-球冠罩，111-第一球冠壳，112-第二球冠壳，113-真空隔热层，12-隔热板，121-进水口，122-出水口，13-凹型反光罩，131-第一反光罩，132-第二反光罩，14-水加热腔，15-第三球冠壳，151-第一通孔，152-第二通孔，16-水流通道，17-导气管，171-隔水透气层，21-换热器，22-第一水管，23-第二水管，24-水泵，25-第一温度传感器，26-第二温度传感器，27-电热丝，28-第三温度传感器，29-控制器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例提供的太阳能集热器外观示意图，图2是本实用新型实施例提供的太阳能集热器半剖示意图，图3是本实用新型实施例提供的太阳能集热器俯视半剖图，图4是本实用新型实施例提供的太阳能集热器截面示意图。

如图1-图4所示，本实施例提供的太阳能集热装置包括球冠罩11、隔热板12和凹型反光罩13。

其中，球冠罩11包括位于外侧的第一球冠壳111、位于第一球冠壳111内侧的第二球冠壳112和位于第一球冠壳111和第二球冠壳112之间的真空隔热层113。第一球冠壳111和第二球冠壳112均采用玻璃材料制成，具有良好的透光功能。

隔热板12设置在第一球冠壳111和第二球冠壳112的下方，至少与第二球冠壳112密封贴合。隔热板12和第二球冠壳112配合形成容腔。

凹型反光罩13设置在容腔内，并围成水加热腔14。凹型反光罩13的凹型面朝向前述的第一球冠壳111和第二球冠壳112，并且凹型面内涂布有反光层。凹型反光罩13的反光层反射的光线形成的聚焦区域位于水加热腔14内。

另外，隔热板12上还设置与水加热腔14连通的进水口121和出水口122。

采用本实施例提供的太阳能集热装置，外界光线经过球冠壳11和第二球冠壳111和第二球冠壳112照射至容腔内，并经过水加热腔14后照射到凹型反光罩13的反光层；被反光层反射的光线聚焦在水加热腔14的聚焦区域。光线经过水加热腔14时，部分被位于水加热腔14中水吸收，部分照射到反光层后反射；因为反光层的反射焦点位于水加热腔14内，所以光线照射到反射焦点后在一定程度上聚焦后被水吸收。此外，第一球冠壳111和第二球冠壳112之间设置真空隔热层113，真空隔热层113具有良好的热绝缘特性，可以避免水中热量因为热对流和热传导而传递至外界。比于现有技术采用的蓄热保温式太阳能，本实施例提供的太阳能集热装置使用水作为换热介质直接换热，成本较低。

采用本实用新型实施例提供的太阳能集热装置，阳光被凹型反光罩13反射后聚焦在水加热腔14中；因为光线聚焦后提高了能量聚集程度，所以在光线聚焦区域的水可以快速被加热。

另外，为实现水在水加热腔14中的流动，隔热板12上还设置与水加热腔14连通的进水口121和出水口122。

如图2-图4所示，本实施例中太阳能集热装置包括第一反光罩131和多个第二反光罩132，第一反光罩131的尺寸较大、设置在水容腔的顶部。多个第二反光罩132环绕第一反光罩131并且设置在第一反光罩131的侧下部，各个第二反光罩132的尺寸较小。另外，第一反光罩131的水加热腔14和第二反光罩132的水加热腔14连通。当然，在其他实施中，也可以按照其他方式布置凹型反光罩13。

如图3所示，本实施例中，隔热板12上的进水口121通过进水管与第一反光罩131的水加热腔14直接连通，隔热板12的出水口122与第二反光罩132的水加热腔14直接连通。如此，水流从第一反光罩131的水加热腔14流入到第二反光罩132的水加热腔14。低温水通过进水管直接进入到第一反光罩的高温聚集区域，使得低温水快速被加热；加热后的水可以快速扩散到本装置的各个角落，使水温整体提升。

当然，在其他实施例中，第一反光罩131的水加热腔14也可以与隔热板12上的出水口122直接连通，而第二反光罩132的水加热腔14与几个人板的进水口121直接连通。

进一步地，本实施例中第二球冠壳112内还设置第三球冠壳11，第二球冠壳112和第三球冠壳15之间设置水流通道16。第一反光罩131的边缘和第二反光罩132的边缘均与第三球冠壳15密封贴合。此外，第三球冠壳15上还设置第一通孔151和第二通孔152，第一通孔151用于连通水流通道16和第一反光罩131的水加热腔14，第二通孔152用于连通水流通道16和第二反光罩132的水加热腔14。

本实施例中，第一通孔151设置在第三球冠壳1151的顶端。此外，本实施例太阳能集热装置还包括贯穿壳第一球冠壳111、第二球冠壳112和第三球冠壳15的导气管17。为避免水从导气管17中流出，导气管17内还设置有隔水透气层171。

为了最大程度地排出第一球冠壳111、第二球冠壳112内的气体，导气管17设置第三导气管17的顶端。

本实施例中，第一球冠壳111和第二球冠壳112均为抛物面状的反光罩；在其他实施例中，凹型反光罩13也可以设置为其他母线类型的反光罩。

另外，为了使太阳能集热装置能够最大限度的吸收太阳能，在隔热板12的底部还可以设置驱动隔热板12在各个方向转动的驱动装置。

本实用新型实施例还提供一种采用前述太阳能集热装置的太阳能供暖系统，太阳能供暖系统包括设置在室内的换热器21和前述的太阳能集热装置。

图5是本实用新型实施例提供的太阳能集热系统示意图。如图5所示，换热器21的进口与隔热板12的出口122通过第一水管22连通，换热器21的出口与隔热板12的进水口121通过第二水管23连通；为实现水流在换热器21和太阳能集热装置之间的流动，还包括驱动水流在换热器21和太阳能集热装置之间循环的水泵24。

此外，还包括第一温度传感器25和控制器29。第一温度传感器25设置在室内；控制器29与电磁阀和温度传感器均连通，可以根据第一温度传感器25检测的温度信号控制水泵24开闭。实际使用中，如果第一温度传感器25检测的温度低于设定温度，则控制器29控制水泵24工作而驱动水流流动，使太阳能供热装置吸收的热量传递至室内，起到供暖作用。

在阴天状况下，太阳能集热器吸收的热量可能不能保证室内温度维持在设定温度。为此，本实施例中，还包括第二温度传感器26、第三温度传感器28和电热丝27。第二温度传感器26可以监测由太阳能集热装置流出的水流温度；电热丝27设置第二温度传感器26和换热器21之间；第三温度传感器28设置在电热丝27和换热器21之间；当第二温度传感器26检测的太阳能集热装置流出的水流温度过低，不能满足室内供暖需求时，控制器29根据第二温度传感器26检测的温度信号和第三温度传感器28检测的温度信号控制电热丝27的工作状态、使水温提高至设定值。

本实施例中，控制器29包括控制模块和无线通信模块，控制模块与前述第一温度传感器25、第二温度传感器26、电磁阀和电热丝27连通，接收第一温度传感器25和第二温度传感器26检测的温度信号、控制电磁阀和电热丝27工作。无线通信模块与控制模块连通，可以接收远程控制终端发送的温度调整指令和控制指令，并将第一温度传感器25和第二温度传感器26检测的温度信号实时发送给远程控制终端。

以上对本实用新型实施例中的太阳能集热装置和供暖系统进行了详细介绍。本部分采用具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，在不脱离本实用新型原理的情况下，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，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能集热装置，其特征在于，包括玻璃材料制成的球冠罩(11)，设置在所述球冠罩(11)底面的隔热板(12)，和由所述球冠罩(11)和所述隔热板(12)密封形成的容腔；

所述球冠罩(11)包括位于外侧的第一球冠壳(111)、位于内侧的第二球冠壳(112)和位于所述第一球冠壳(111)和所述第二球冠壳(112)之间的真空隔热层(113)；

所述容腔内设置有凹型反光罩(13)和由所述凹型反光罩(13)围成的水加热腔(14)；

所述凹型反光罩(13)的凹型面朝向所述球冠罩(11)，并且所述凹型面上涂布有反光层；

所述反光层反射光线形成的聚焦区域位于所述水加热腔(14)内；

所述隔热板(12)上设置与所述水加热腔(14)连通的进水口(121)和出水口(122)。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于：

所述凹型反光罩(13)包括第一反光罩(131)和多个第二反光罩(132)；

所述第一反光罩(131)设置在所述容腔的顶部；多个所述第二反光罩(132)环绕所述第一反光罩(131)并且位于第一反光罩(131)的侧下部；

所述第一反光罩(131)的水加热腔(14)连通各个所述第二反光罩(132)的水加热腔(14)；

所述隔热板(12)上的进水口(121)与所述第一反光罩(131)的水加热腔(14)直接连通，所述隔热板(12)的出水口(122)与所述第二反光罩(132)的水加热腔(14)直接连通；或者，

所述隔热板(12)的进水口(121)与各个所述第二反光罩(132)的水加热腔(14)直接连通，所述隔热板(12)的出水口(122)与所述第一反光罩(131)的水加热腔(14)直接连通。

3.根据权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于：

所述第二球冠壳(112)内侧设置第三球冠壳(15)；

所述第一反光罩(131)的边缘和所述第二反光罩(132)的边缘均与所述第三球冠壳(15)密封贴合；

所述第二球冠壳(112)和所述第三球冠壳(15)之间设置水流通道(16)；

所述第三球冠壳(15)上设置连通所述水流通道(16)与所述第一反光罩(131)的水加热腔(14)的第一通孔(151)，以及连通所述水流通道(16)与所述第二反光罩(132)的水加热腔(14)的第二通孔(152)；所述水流通道(16)连通所述第一反光罩(131)的水加热腔(14)和所述第二反光罩的水加热腔(14)。

4.根据权利要求3所述的太阳能集热装置，其特征在于：

还包括贯穿所述第一球冠壳(111)、所述第二球冠壳(112)和所述第三球冠壳(15)的导气管(17)，以及设置在所述导气管(17)内的隔水透气层(171)。

5.根据权利要求4所述的太阳能集热装置，其特征在于：

所述导气管(17)设置在所述第三球冠壳(15)的顶端。

6.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能集热装置，其特征在于：

所述凹型反光罩(13)为抛物面反光罩。

7.一种太阳能供暖系统，其特征在于：包括设置在室内的换热器(21)和如权利要求1-6任一项所述的太阳能集热装置；

所述换热器(21)的进口与所述隔热板(12)的出水口(122)通过第一水管(22)连通；所述换热器(21)的出口与所述隔热板(12)的进水口(121)通过第二水管(23)连通；

还包括驱动水流在所述换热器(21)和所述太阳能集热装置之间循环的水泵(24)。

8.根据权利要求7所述的太阳能供暖系统，其特征在于：

还包括设置在室内的第一温度传感器(25)，以及与所述第一温度传感器(25)连通、根据所述第一温度传感器(25)检测的温度信号控制所述水泵(24)工作状态的控制器(29)。

9.根据权利要求8所述的太阳能供暖系统，其特征在于：

还包括检测由所述太阳能集热装置流出的水流温度的第二温度传感器(26)，设置在所述第二温度传感器(26)和所述换热器(21)之间的第一水管(22)内的电热丝(27)，和设置在所述电热丝(27)和所述换热器(21)之间的第三温度传感器(28)；

所述控制器(29)与所述第二温度传感器(26)、所述第三温度传感器(28)和所述电热丝(27)均连接，以根据所述第二温度传感器(26)和所述第三温度传感器(28)检测的水温信号控制所述电热丝(27)的工作状态。

10.根据权利要求8或9所述的太阳能供暖系统，其特征在于：

所述控制器(29)包括控制模块和与所述控制模块连接的无线通信模块。