CN208475706U - 太阳能集热装置、集热系统及多功能全天候供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能集热装置、集热系统及多功能全天候供能系统。太阳能集热装置包括蓄热胆、膨胀槽、蓄热介质、真空管及安全阀，膨胀槽通过膨胀通道与蓄热胆连通；集热系统包括太阳能集热装置及换热器总成，太阳能集热装置与换热器总成通过热媒供应管路及冷媒回流管路连接；多功能全天候供能系统包括换热器总成及至少两个太阳能集热装置，每个太阳能集热装置的媒介管路相互串联或并联后形成热媒输出口和冷媒输入口。本实用新型通过蓄热介质将吸收的太阳能集热并储存于换热器中，通过换热器对外输出热量，用于加热目的物，节能环保，热交换速度快，蓄热温度高，为后续换热获得高温热能提供可能，可获得热能品种多，应用领域广阔。

Description

太阳能集热装置、集热系统及多功能全天候供能系统

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能集热装置、集热系统及多功能全天候供能系统，属于环保蓄能设备技术领域。

背景技术

太阳能热水器经广泛应用看，效果很好，既经济又简单，因此，太阳能热水器市场需求巨大，有着极大的发展潜力。但是现有的太阳能热水器由于其结构设计存在诸多问题，如存在真空管易破损或真空管与储水箱连接不牢，导致漏水的问题，尤其是在北方的冬天，由于温度过低甚至会造成真空管冻裂；如现有的太阳能热水器包括储水箱及与储水箱连通的真空集热管，储水箱内的介质为水，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水，现有的太阳能集热能直接获得热水，获得热水直接使用，如用于生活用水，获得的热能品种单一，且集热效率低，集热温度低，太阳能利用率低，导致太阳能集热器受到较大的限制。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，集热效率高，集热温度高，换热的热能品种多，节能环保的太阳能集热装置、集热系统及多功能全天候供能系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种太阳能集热装置，包括蓄热机构，所述蓄热机构安装在支架总成上，所述蓄热机构包括蓄热胆、蓄热介质、真空管及安全阀，所述蓄热介质设置在所述蓄热胆内，所述蓄热胆的下部设有管接头，所述真空管安装在所述管接头上，所述蓄热胆上设有热媒出口管及冷媒进口管，所述蓄热机构还包括膨胀槽，所述膨胀槽通过膨胀通道与所述蓄热胆连通，所述安全阀设置在所述膨胀槽上。

本实用新型的有益效果是：真空管接收太阳光照射，真空管中的蓄热介质吸热升温后，热媒上浮冷媒下沉，热媒回流到蓄热胆中，热媒可通过热媒出口管排出用于后续换热，利用集热装置的热油换热可获得多种高温热能，如热水、热风、蒸汽、热燃气等热能，甚至可用于发电，经过换热后的冷媒可通过冷媒进口管再返回到集热装置内继续蓄热，蓄热胆上设置有膨胀槽。所述膨胀槽的容积为蓄热胆的20％～40％。起到蓄热介质如热油膨胀空间作用的同时，又增加了蓄热胆的容积，即增加了蓄热介质的储量。本实用新型结构简单，增加了蓄热容积及蓄热介质的储量，且为蓄热介质设置膨胀空间，不但集热温度高，集热效率高，能实现高温蓄热，为后续多种热能的获取储备能量，而且更加安全可靠。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述真空管包括真空管内管及真空管外管，所述真空管内管的外表面上设有纳米红外线超导材料涂层。

采用上述进一步方案的有益效果是，集热速度比普通的真空玻璃管增加了很多，采集热能效率高，热交换速度快，温度高，使集热效率提高了30～40％。

进一步的，所述蓄热胆、膨胀槽及管路上分别设有保温层。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述保温层采用耐高温岩棉。蓄热胆、膨胀槽和管路等所有温度的部位，均采用耐温900℃的棉毯或棉板的硅酸岩棉进行保温，形成保温层，有效防止热量流失。

进一步的，所述蓄热介质为蓄热油，所述蓄热油采用高碳分子发热油或导热油。

采用上述进一步方案的有益效果是，集热、蓄热的介质采用高碳分子发热油或者导热油，热交换速度快、温度高，集热温度可达280～320℃。

进一步的，所述真空管与水平面呈5～60°的倾斜角度。

采用上述进一步方案的有益效果是，真空玻璃钢集热管置于蓄热胆下部，与水平地面呈5～60°角度，增加集热真空管的照射面积，可接收更多的太阳能。

进一步的，所述真空管上设有真空管法兰，所述管接头上设有管接头法兰，所述真空管法兰通过法兰螺栓与所述管接头法兰连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，连接方便，便于维护。

进一步的，所述真空管法兰与管接头法兰之间设有法兰垫片。

采用上述进一步方案的有益效果是，增加真空管与蓄热胆的密封性。

进一步的，所述真空管通过真空管卡槽安装在所述支架总成上。

采用上述进一步方案的有益效果是，可直接将真空管卡放在卡槽内，安装方便快捷。

进一步的，所述支架总成上设有用于对所述真空管的底端进行限位的挡架。

采用上述进一步方案的有益效果是，由于真空管表面光滑，为了避免真空管下滑，故在真空管的底端设置限位，保证真空管稳定安装。

进一步的，所述真空管为4-30支。

采用上述进一步方案的有益效果是，多个真空管均匀排列安装在支架总成上，用于接收太阳光照射，可根据安装空间及热能用量来调整真空管的数量，以满足不同热能温度及总量的供应。

本实用新型还涉及一种太阳能集热系统，包括换热器总成，还包括如上所述的太阳能集热装置，所述换热器总成包括换热器热媒入口及换热器冷媒出口，所述换热器热媒入口通过热媒供应管路与所述热媒出口管连接，所述换热器冷媒出口通过冷媒回流管路与所述冷媒进口管连接，所述热媒供应管路上设有电磁阀及热油泵。

本实用新型通过太阳能集热装置直接收集太阳能后，利用蓄热介质与换热器总成进行热交换释放能量，因此，可以获得多种热能，为后续换热获得高温热能提供可能，而且换热的热能量也较大。管路上的电磁阀及热油泵可对热的蓄热油进行流量、流速等控制，可确保长时间稳定的供能；换热器总成的规格和形状可根据热能品种而定，可以是管束换热器，也可以是板式换热器，也可以是其它非标换热器。本实用新型通过蓄热介质将吸收的太阳能集热并储存于换热器中，通过换热器对外输出热量，用于加热目的物，如加热生活用水、工业生产用的热水、热风、蒸汽、热燃气等热能，甚至可以用于发电，本实用新型节能环保，热交换速度快，蓄热温度高，为后续换热获得高温热能提供可能，可获得热能品种多，应用领域广阔。

本实用新型还涉及一种多功能全天候供能系统，包括换热器总成，还包括至少两个如上所述的太阳能集热装置，每个所述太阳能集热装置的媒介管路相互串联或并联后形成热媒输出口和冷媒输入口，所述换热器总成包括换热器热媒入口及换热器冷媒出口，所述热媒输出口与所述换热器热媒入口连接，所述换热器冷媒出口与所述冷媒输入口连接。

本实用新型的有益效果是：一台太阳能集热装置，因受天阴、昼夜温差大、冬天低温等因素影响，蓄热介质收集到的热能无法满足全天候供应。故可根据热能的用量，将多台太阳能集热装置并联或串联起来使用，获得的热能的维度和总量均得到稳定的供应和保证。可全天候满足于一个家庭或多户集体洗刷和洗浴热水的供应，还可全天候适合工业生产用的热水、热风、蒸汽、热燃气等热能，甚至还可以用于发电，扩大了太阳能集热器的应用空间和领域，本实用新型可确保长时间全天候稳定的供能，可获得热能品种多，可提供多种清洁能源，真正做到节能环保，全天候应用，应用领域广阔。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述热媒输出口通过热媒供应管路与所述换热器热媒入口连接，所述热媒供应管路上设有电磁阀及热油泵，所述换热器冷媒出口通过冷媒回流管路与所述冷媒输入口连接，所述冷媒回流管路上设有电磁阀。

采用上述进一步方案的有益效果是，实现了对供应管路、回流管路的流量及流速的分别控制，实现了多台集热装置与换热器的连接。

附图说明

图1为本实用新型太阳能集热装置的主视结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型的太阳能集热装置的右视结构示意图；

图4为图3中沿B-B方向的剖视图；

图5为图3中沿C-C方向的剖视图；

图6为图3中D处局部放大图；

图7为本实用新型太阳能集热系统的结构示意图；

图8为本实用新型多功能全天候供能系统实施例1的结构示意图；

图9为本实用新型多功能全天候供能系统实施例1的结构框图；

图10为本实用新型多功能全天候供能系统实施例2的结构框图；

图中，1、蓄热油；2、蓄热胆；3、保温层；4、管接头；5、管接头法兰；6、法兰垫片；7、真空管法兰；8、真空管；9、安全阀；10、膨胀槽；11、热媒供应管路；12、蓄热油液面；13、膨胀通道；14、热油泵；15、热媒出口管；16、冷媒进口管；17、支架总成；18、挡架；19、真空管卡槽；20、法兰螺栓；21、换热器总成；22、换热器热媒入口；23、换热器冷媒出口；24、换热器束管；25、电磁阀；26、法兰螺栓孔；27、真空管内管；28、真空管外管；29、冷媒回流管路。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-图6所示，一种太阳能集热装置，包括蓄热机构，所述蓄热机构安装在支架总成17上，所述蓄热机构包括蓄热胆2、蓄热介质、真空管8及安全阀9，所述蓄热介质设置在所述蓄热胆内，所述蓄热胆的下部设有管接头4，所述真空管安装在所述管接头上，所述蓄热胆上设有热媒出口管15及冷媒进口管16，所述蓄热机构还包括膨胀槽10，所述膨胀槽通过膨胀通道13与所述蓄热胆2连通，所述安全阀9设置在所述膨胀槽10上。

所述蓄热介质可以为水，也可以为蓄热油1。采用了耐高温的油类为蓄热介质，其集热温度可达280～320℃，为后续换热获得高温热能提供可能，而且换热的热能量也较大。可通过安全阀孔往蓄热胆注蓄热介质，当蓄热介质采用蓄热油时，由于导热油或高碳分子加热油具有8～10％的热膨胀率，所以，蓄热胆上方增设了膨胀槽，而且蓄热胆和膨胀槽中的蓄热油不能加的太满，需要留有一定的蓄热油液面12。

所述真空管包括真空管内管27及真空管外管28，所述真空管内管的外表面上设有纳米红外线超导材料涂层。真空管采用耐高温、耐腐蚀的玻璃钢材质制造。为真空玻璃钢管内管、真空玻璃钢管外管形成的真空管，集热速度比普通的真空玻璃管增加了很多，采集热能效率高，热交换速度快，温度高，使集热效率提高了30～40％。

所述蓄热胆、膨胀槽及管路上分别设有保温层3。所述保温层采用耐高温岩棉。蓄热胆、膨胀槽和管路等所有温度的部位，均采用耐温900℃的棉毯或棉板的硅酸岩棉进行保温，形成保温层，有效防止热量流失。

所述蓄热介质为蓄热油，所述蓄热油采用高碳分子发热油或导热油。集热、蓄热的介质采用高碳分子发热油或者导热油，热交换速度快、温度高，集热温度可达280～320℃。

所述真空管与水平面呈5～60°的倾斜角度。蓄热胆下部接口采用法兰并与真空玻璃钢集热管的法兰紧密连接，蓄热胆上部设有膨胀槽和安全阀，真空玻璃钢集热管置于蓄热胆下部，与水平地面呈5～60°角度，增加集热真空管的照射面积，可接收更多的太阳能。

所述真空管上设有真空管法兰7，所述管接头上设有管接头法兰5，所述真空管法兰通过法兰螺栓20与所述管接头法兰连接。管接头法兰采用不锈钢制法兰，真空管法兰采用玻璃钢法兰，法兰螺栓穿过法兰上的法兰螺栓孔26用于将管接头法兰与真空管法兰连接起来，连接方便，便于维护。

所述真空管法兰与管接头法兰之间设有法兰垫片6。增加真空管与蓄热胆的密封性。法兰垫片采用了耐油的法兰垫片，如采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀石墨复合垫片，其焊接、法兰连接处公称压力要满足1.6MPa，确保各连接处耐腐蚀、无渗油泄漏，确保蓄热机构的使用寿命。

所述真空管通过真空管卡槽19安装在所述支架总成上。可直接将真空管卡放在卡槽内，安装方便快捷。

所述支架总成上设有用于对所述真空管的底端进行限位的挡架18。由于真空管表面光滑，为了避免真空管下滑，故在真空管的底端设置限位，保证真空管稳定安装。

所述真空管为4-30支。多个真空管均匀排列安装在支架总成上，由玻璃钢真空管卡槽卡住，前端设有前端档架定位。用于接收太阳光照射，可根据安装空间及热能用量来调整真空管的数量，以满足不同热能温度及总量的供应。

蓄热胆、膨胀槽的壳体、换热器总成及管路皆采用316L耐腐蚀、耐高温不锈钢。可通过安全阀孔往蓄热胆注油，由于导热油或高碳分子加热油的蓄热油具有8～10％的热膨胀率，所以，蓄热胆上方增设了膨胀槽，安全阀安装在膨胀槽上，且蓄热胆和膨胀槽中的蓄热油不能加的太满，都需要保留有一定的蓄热油液面。换热器总成的规格和形状可根据热能品种而定，可以是管束换热器，管束换热器上设有多个换热器束管24。也可以是板式换热器，也可以是其它非标换热器。

如图7所示，本实用新型还涉及一种太阳能集热系统，包括换热器总成21，还包括如上所述的太阳能集热装置，所述换热器总成包括换热器热媒入口22及换热器冷媒出口23，所述换热器热媒入口22通过热媒供应管路11与所述热媒出口管15连接，所述换热器冷媒出口23通过冷媒回流管路29与所述冷媒进口管16连接，所述热媒供应管路上设有电磁阀25及热油泵14。利用蓄热介质与换热器总成进行热交换释放能量，因此，可以获得多种热能，为后续换热获得高温热能提供可能，本实用新型通过蓄热介质将吸收的太阳能集热并储存于换热器中，通过换热器对外输出热量，用于加热目的物，如加热生活用水、工业生产用的热水、热风、蒸汽、热燃气等热能，甚至可以用于发电，节能环保，热交换速度快，蓄热温度高，为后续换热获得高温热能提供可能，可获得热能品种多，应用领域广阔。

如图8-10所示，本实用新型还涉及一种多功能全天候供能系统，包括换热器总成，还包括至少两个如上所述的太阳能集热装置，每个所述太阳能集热装置的媒介管路相互串联或并联后形成热媒输出口和冷媒输入口，所述换热器总成包括换热器热媒入口22及换热器冷媒出口23，所述热媒输出口与所述换热器热媒入口连接，所述换热器冷媒出口与所述冷媒输入口连接。

所述热媒输出口通过通过热媒供应管路11与所述换热器热媒入口连接，所述热媒供应管路上设有电磁阀25及热油泵14，所述换热器冷媒出口通过冷媒回流管路29与所述冷媒输入口连接，所述冷媒回流管路上设有电磁阀25。实现了对供应管路、回流管路的流量及流速的分别控制，实现了多台集热装置与换热器的连接。

实施例1，本实用新型还可以多台太阳能集热装置串联使用，如图8和图9所示。

实施例2，本实用新型也可以多台太阳能集热装置并联使用，如图10所示。多台太阳能集热装置串联或并联使用，可全天候满足于一个家庭或多户集体洗刷、洗浴用热水的供应；多台并联和串联使用，也全天候适合工业生产用的热水、热风、蒸汽、热燃气等热能，甚至还可以用于发电，应用领域广阔。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能集热装置，其特征在于，包括蓄热机构，所述蓄热机构安装在支架总成上，所述蓄热机构包括蓄热胆、蓄热介质、真空管及安全阀，所述蓄热介质设置在所述蓄热胆内，所述蓄热胆的下部设有管接头，所述真空管安装在所述管接头上，所述蓄热胆上设有热媒出口管及冷媒进口管，所述蓄热机构还包括膨胀槽，所述膨胀槽通过膨胀通道与所述蓄热胆连通，所述安全阀设置在所述膨胀槽上。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述真空管包括真空管内管及真空管外管，所述真空管内管的外表面上设有纳米红外线超导材料涂层。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述蓄热胆及膨胀槽的壳体上分别设有保温层。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述蓄热介质为蓄热油，所述蓄热油采用高碳分子发热油或导热油。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述真空管与水平面呈5～60°的倾斜角度。

6.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述真空管上设有真空管法兰，所述管接头上设有管接头法兰，所述真空管法兰通过法兰螺栓与所述管接头法兰连接，所述真空管法兰与管接头法兰之间设有法兰垫片。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述真空管通过真空管卡槽安装在所述支架总成上，所述支架总成上设有用于对所述真空管的底端进行限位的挡架。

8.一种集热系统，其特征在于，包括换热器总成，还包括如权利要求1-7任一项所述的太阳能集热装置，所述换热器总成包括换热器热媒入口及换热器冷媒出口，所述换热器热媒入口通过热媒供应管路与所述热媒出口管连接，所述换热器冷媒出口通过冷媒回流管路与所述冷媒进口管连接，所述热媒供应管路上设有电磁阀及热油泵。

9.一种多功能全天候供能系统，其特征在于，包括换热器总成，还包括至少两个如权利要求1-7任一项所述的太阳能集热装置，每个所述太阳能集热装置的媒介管路相互串联或并联后形成热媒输出口和冷媒输入口，所述换热器总成包括换热器热媒入口及换热器冷媒出口，所述热媒输出口与所述换热器热媒入口连接，所述换热器冷媒出口与所述冷媒输入口连接。

10.根据权利要求9所述的多功能全天候供能系统，其特征在于，所述热媒输出口通过热媒供应管路与所述换热器热媒入口连接，所述热媒供应管路上设有电磁阀及热油泵，所述换热器冷媒出口通过冷媒回流管路与所述冷媒输入口连接，所述冷媒回流管路上设有电磁阀。