CN208986848U - 太阳能集热发电组件 - Google Patents

Abstract

太阳能集热发电组件，是太阳能集热器中的集热部件，具有换热管、波纹管、换热管上端为盲端，该盲端固装有抽真空阀门、换热管下端的管口与波纹管上端的管口对接固连，波纹管的下端为盲端，波纹管内装有超导工质；换热管的外围设有水套，水套的顶部设有出水口、底部设有进水口；水套外壁或波纹管的外壁上贴有温差发电片；波纹管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层；波纹管上套装有透明的真空管，真空管的下端为盲端，真空管的上端与波纹管密封固连；装有太阳能集热发电组件的太阳能集热器，集热效果好，可充分利用太阳能进行集热和发电，对安装的角度约束小，使得安装占地面积小，可满足楼房大部分住户使用，节能减排效果好。

Description

太阳能集热发电组件

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用领域，具体是提供了一种太阳能集热发电组件。

背景技术

以往的太阳能集热器使用平壁的集热管，所以，太阳光辐射角度对集热管的工作效率有较大的影响，在我国境内，大部分的太阳能集热器通常要倾斜8～38 度角进行安装(未包北部的部分地区)，导致太阳能集热器占地面积较大，在城市化的今天，很多人居住在高层建筑中，由于楼顶面积有限，占地面积较大的太阳能集热器无法满足更多住户想要利用太阳能达到节能减排的需求，使得节能减排的效果欠佳；并且现有太阳能集热器在使用中仅用于加热水箱中的水，而在阳光充足的白天，很多住户并不在家，使得太阳能的利用率不足；还有住户在屋顶铺设太阳能电池板储蓄电能供日常使用，但太阳能电池板对工作环境的要求更为苛刻，需要经常清理维护，并且太阳能电池板的占地面积更大，有限的楼顶面积不能满足大多数住户的需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能集热发电组件，代替原有太阳能集热器中的集热管，装有本申请太阳能集热发电组件的太阳能集热器，集热效果好，可充分利用太阳能进行集热和发电，对安装的角度约束小，使得安装占地面积小，可满足楼房大部分住户使用，节能减排效果好。

本实用新型的技术方案是：太阳能集热发电组件，其特征在于：具有换热管(11)、波纹管(21)、换热管上端为盲端，该盲端固装有抽真空阀门(7)、换热管下端的管口与波纹管上端的管口对接固连，波纹管的下端为盲端，波纹管内装有超导工质(1)；换热管的外围设有水套(6)，水套的顶部设有出水口(9)、底部设有进水口(16)；水套外壁(10)或波纹管的外壁上贴有温差发电片(12)。

波纹管上套装有透明的真空管(17)，真空管的下端为盲端，真空管的上端与波纹管密封固连。

波纹管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层(5)。

波纹管内、外表面的波纹为连续的曲线波纹，曲线波纹中各波峰(19)与各波谷(20)的曲率半径相同或差值±1cm。

换热管的外壁上固连有若干个导热翅片(3)。

水套外壁的表面设有太阳能选择性吸收涂层(5)。

所述的抽真空阀门具有阀管(8)，阀管的下端与换热管固连，阀管上端设有螺孔(24)，螺孔的内底面设有气孔(28)，气孔的下端与换热管内部空间连通；螺孔内依次装有螺纹连接的锥塞(22)、压帽(23)，其中，压帽的下表面与锥塞的上表面活动压接，锥塞的锥面(27)与气孔的孔沿(29)密封压接，锥塞的顶面设有凹槽(25)，凹槽的底部设有斜孔(26)，斜孔另一端的开口设在位于气孔外部的锥面(27)上，

真空管上装有控温机构，该机构具有轴承(33)、齿轮(32)、齿条(30) 和C形的遮阳瓦(31)，其中遮阳瓦扣在真空管的一侧，遮阳瓦与齿轮固连，齿轮套装在轴承上，轴承套装在真空管上，齿条与齿轮啮合连接，所述的遮阳瓦的内弧面上设有反光层(39)。

真空管上装有控温机构，该机构具有轴承(33)、蜗轮(44)、蜗杆(43) 和C形的遮阳瓦(31)，其中遮阳瓦扣在真空管的一侧，遮阳瓦与蜗轮固连，蜗轮套装在轴承上，轴承套装在真空管上，蜗轮与蜗杆啮合连接，所述的遮阳瓦的内弧面上设有反光层(39)。

所述的超导工质在真空度≥0.05Mpa的环境下沸点≤50℃。

本实用新型的安装及工作原理是：若干个太阳能集热发电组件阵列使用，各温差发电片通过电线与用电设备或储电设备电联接，用水管串联或并联各太阳能集热发电组件中的进、出水口至太阳能集热器中水箱的进、出水口进行循环，向波纹管内加注一定量的超导工质，通过抽真空阀门对换热管内抽真空，并密闭阀门。波纹管受太阳光辐照使内部的超导工质受热气化，蒸汽升至换热管内将热量交换给水套中的循环水，进行集热，换热后蒸汽冷凝为液体流回波纹管内再循环；组件中的温差发电片则利用集热换热过程产生的温差进行不间断的发电，发出的电输送给用电设备或电存储设备。

本实用新型的优点是：波纹管表面的波峰波谷的圆弧与管体的圆弧呈两个方向过渡，接受太阳辐照角度宽泛，使其安装角度宽泛，发电采用温差发电，不受太阳光的辐照角度影响，从而做到安装占用面积最小化，不仅可以采用常规角度进行安装接受太阳光辐照，还可以采用垂直壁挂的方式安装接受太阳光辐照，可将太阳能集热发电组件安装在住户向阳面的外墙壁或阳台上，从而满足楼房大部分住户使用，节能减排效果好。且同等直径、长度的波纹管比平壁管的表面积大2-4倍，集热效果更佳；超导工质在波纹管内部遇热变为蒸汽上行时，有部分因温度不均或低温时末汽化完全的小液体珠，在上行过程中可在波峰波谷的阻挡下附着在管壁上继续升温汽化，进一步提高集热效率。本实用新型把集热和发电有机的结合在一起，充分的利用了太阳能。

采用的曲线波纹的波纹管或采用真空管进行辅助集热，集热的效率更高；导热翅片能提高换热效率；太阳能选择性吸收涂层能进一步提高集热效率；限定结构的抽真空阀门，能在抽真空或热排空后能迅速关闭密封，最大程度减少空气二次进入，避免影响换热管和波纹管内的真空度，压帽二次压紧并且保护锥塞；通过推拉齿条带动齿轮转动使所述的遮阳瓦转至真空管的上面或下面或侧面，可跟据集热需要裸露或部分、全部遮盖真空管的受热面积，遮阳瓦在真空管上面时可挡住阳光辐照，在侧面时可遮挡部分的阳光辐照，使集热过程可控，遮阳瓦在真空管下面时，遮阳瓦内的反光涂层能反射太阳光至真空管的背阳面，则增加集热效率；在恶劣天气下(如冰雹、台风等天气)，遮阳瓦盖在真空管的外侧保护真空管，避免真空管因外力打击破损。

附图说明

图1是本实用新型太阳能集热发电组件的结构示意图。

图2是图1中抽真空阀门的局部放大示意图。

图3是本实用新型太阳能集热发电组件的另一种结构示意图。

图4是本实用新型太阳能集热发电组件的使用状态图。

图5是本实用新型太阳能集热发电组件的另一种使用状态图。

图6是本实用新型太阳能集热发电组件的又一种结构示意图。

图7是本实用新型太阳能集热发电组件组装状态示意图。

图中1超导工质、2橡胶堵塞、3导热翅片、4热能交换仓、5太阳能选择性吸收涂层、6水套、7抽真空阀门、8阀管、9出水口、10水套外壁、11换热管、12温差发电片、13电线、14储电设备、15保温层、16进水口、17真空管、 18导热胶、19波峰、20波谷、21波纹管、22锥塞、23压帽、24螺孔、25凹槽、26斜孔、27锥面、28气孔、29孔沿、30齿条、31遮阳瓦、32齿轮、33 轴承、34丝座、35丝母、36丝杆、37电机、38底座、39反光层、40支架、41 窗户、42建筑外墙、43蜗杆、44蜗轮、45循环水管、46循环水出口、47保温箱、48循环水入口、49透明盖板。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本申请太阳能集热发电组件，如图1所示，所述的太阳能集热发电组件具有换热管11、波纹管21、换热管上端为盲端，该盲端固装有抽真空阀门7、换热管下端的管口与波纹管上端的管口对接固连，波纹管的下端为盲端，波纹管内装有超导工质1；换热管的外围设有水套6，水套的顶部设有出水口9、底部设有进水口16；水套外壁10或波纹管的外壁上贴有温差发电片12。

波纹管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层5；太阳能选择性吸收涂层是黑铬涂层、黑镍涂层、黑钴涂层等。

所述的换热管内部空间构成热能交换仓4，波纹管内部空间构成集热沸腾仓。换热管和波纹管均为金属材质，本实施例中所述的换热管、波纹管、换热阀门优选铜、铝、不锈钢材质，换热管下端的管口与波纹管上端的管口对接固连采用焊接、熔接或一体成型，所述换热管的内容积大于波纹管的内容积。

所述的温差发电片为市售商品，温差发电片广泛用于传感器、无线通讯等领域的自我持续供电，有温差就能产生电压，电压跟温差大小有关，在本申请中，由于集热产生的温差较大(尤其是冬季)，其电力生产的效率就会很高。温差发电片在不影响热采集、导出使用的情况下，在水套外壁上的安装量尽可能最大化，增加电力输出；再者，根据发电、热能使用情况，在波纹管外表面一半左右贴敷若干温差发电片，贴在背阳面，由于波纹管外表面为波纹面，所以在波纹管与温差发电片之间填充导热胶18，由于真空管内环境温度大于波纹管温度热能被导出，温差发电片进而产生发电效应，温差发电片通过电线13与外部的用电设备或电存储设备14电联接。

所述的超导工质全称是超导工作介质，属于太阳能集热器中常用的工作介质，超导工质优选在真空度≥0.05Mpa的环境下沸点≤50℃的超导工质。本实施例中加注在波纹管中的超导工质为无水乙醇，该超导工质也可是真空超导液、导热液、蒸馏水等，但一般不使用冷却液和导热油。本实施例中，换热管抽真空压力0.083Mpa(表显)，当波纹管内温达到39℃时，无水乙醇开始沸腾；所述的水套的容积根据需要设置，必要时可在水套上设保温层15；

波纹管上套装有透明的真空管17，真空管的下端为盲端，真空管的上端与波纹管密封固连；所述的真空管是全玻璃的真空管。所述真空管通过橡胶堵塞2 与对应的波纹管密封固连，橡胶堵塞呈环形，其内环面密封环箍在波纹管上，波纹管设有与该堵塞对应的平壁段或在橡胶堵塞与波纹管之间使用密封胶进行密封固连，橡胶堵塞的外环面与真空管管口的内环面密封固连，必要时也可涂胶辅助进行固定密封。

波纹管内、外表面的波纹为连续的曲线波纹，曲线波纹中各波峰19与各波谷20的曲率半径相同或差值±1cm。

换热管的外壁上固连有若干个导热翅片3。本实施例中，导热翅片呈螺旋状盘绕在换热管上，优点是能够引导水套中的水流呈螺旋状，利用漩流充分搅拌水流，使换热效果更佳，所述的导热翅片也可呈翅状或刀型等，必要时，所述换热管的外表面也可设计为波纹表面，目的都是为了增加换热管的换热面积，提高换热效率。

当水套外表面不设保温层时，水套外壁的表面设有太阳能选择性吸收涂层 5。进一步充分的利用太阳能，也可在水套的向阳面设有太阳能选择性吸收涂层，在水套的背阳面设保温层。

所述的抽真空阀可采用常规的抽真空阀门，本申请也提供了一种限定结构的抽真空阀门。如图2所示：该抽真空阀门具有阀管8，阀管的下端与换热管固连，阀管上端设有螺孔24，螺孔的内底面设有气孔28，气孔的下端与换热管内部空间连通；螺孔内依次装有螺纹连接的锥塞22、压帽23，其中，压帽的下表面与锥塞的上表面活动压接，锥塞的锥面27与气孔的孔沿29密封压接，锥塞的顶面设有凹槽25，凹槽的底部设有斜孔26，斜孔另一端的开口设在位于气孔外部的锥面27上。

由于采用波纹管集热，所以本申请太阳能集热发电组件阵列的安装角度较为宽泛，如图4所示，即可通过支架40安装，也可如图5所示，通过挂架安装在向阳侧窗户41下的建筑外墙42上。

为了使集热过程可控，所述的真空管上还装有控温机构，本实施例提供了两种控温装置：

如图3所示：第一种控温装置的具体结构为：真空管上装有控温机构，该机构具有轴承33、齿轮32、齿条30和C形的遮阳瓦31，其中遮阳瓦扣在真空管的一侧，遮阳瓦与齿轮固连，齿轮套装在轴承上，轴承套装在真空管上，齿条与齿轮啮合连接，所述的遮阳瓦的内弧面上设有反光层39。

如图6所示：第二种控温装置的具体结构为：真空管上装有控温机构，该机构具有轴承33、蜗轮44、蜗杆43和C形的遮阳瓦31，其中遮阳瓦扣在真空管的一侧，遮阳瓦与蜗轮固连，蜗轮套装在轴承上，轴承套装在真空管上，蜗轮与蜗杆啮合连接，所述的遮阳瓦的内弧面上设有反光层39。

所述的反光层是反光漆层或反光膜层或打磨后呈镜面的金属层或金属箔层。

其中，齿条式温控装置虽然可以通过手动推拉齿条改变遮阳瓦的位置，但为了减轻人力负担，使设备自动化运行，本申请的太阳能集热发电组件还具有齿条控制机构，该机构包括底座38、电机37、丝杆36、丝母35，所述的电机的外壳固定在底座上，丝杆的两端通过丝座34转动连接在底座上，底座通过支架40安装在预定位置，电机的输出轴与丝杆固连或动力联接，丝母与丝杆螺纹连接，丝母与所述的齿条固连，当电机运行时，丝杆转动使丝母位移，从而使丝母带动齿条位移，齿条位移驱动对应的齿轮，从而转动遮阳瓦；同理，蜗杆可以由手动驱动转动，即在蜗杆的一端安装摇把，也可由电机驱动；上述两个机构可按常规技术安装控制器，从而实现远程控制电机转动，电机采用步进电机，可按设定角度转动，实现自动化控制。

如图7所示：本申请的太阳能集热发电组件阵列排列安装在保温箱47中，保温箱的向阳面装有玻璃或有机玻璃或PC板等制成的透明盖板49，其余侧板由保温材料制成，透明盖板可以打开和闭合，便于检测维护，保温箱设有循环水出口46和循环水入口48，太阳能集热器中的循环水管45由循环水入口进入保温箱内、绕经太阳能集热发电组件阵列后由循环水出口穿出，各太阳能集热发电组件的进、出水口按设计与循环水管联通。保温箱对太阳能集热发电组件阵列可以起到防尘、保温、二次集热的作用；必要时，可在保温箱内设置隔离密封结构，将真空管隔离在保温箱独立的密封空间内，进一步提高保温、集热的效果。

本领域技术人员应当理解的是，为了更好的展示产品结构，说明书附图没有按照真实产品的比例、样式进行绘制，仅作为实用新型内容结构的展示，本申请保护的范围不受附图公开的内容所限。

Claims (10)

1.太阳能集热发电组件，其特征在于：具有换热管(11)、波纹管(21)、换热管上端为盲端，该盲端固装有抽真空阀门(7)、换热管下端的管口与波纹管上端的管口对接固连，波纹管的下端为盲端，波纹管内装有超导工质(1)；换热管的外围设有水套(6)，水套的顶部设有出水口(9)、底部设有进水口(16)；水套外壁(10)或波纹管的外壁上贴有温差发电片(12)。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：波纹管上套装有透明的真空管(17)，真空管的下端为盲端，真空管的上端与波纹管密封固连。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：波纹管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层(5)。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：波纹管内、外表面的波纹为连续的曲线波纹，曲线波纹中各波峰(19)与各波谷(20)的曲率半径相同或差值±1cm。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：换热管的外壁上固连有若干个导热翅片(3)。

6.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：水套外壁的表面设有太阳能选择性吸收涂层(5)。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：所述的抽真空阀门具有阀管(8)，阀管的下端与换热管固连，阀管上端设有螺孔(24)，螺孔的内底面设有气孔(28)，气孔的下端与换热管内部空间连通；螺孔内依次装有螺纹连接的锥塞(22)、压帽(23)，其中，压帽的下表面与锥塞的上表面活动压接，锥塞的锥面(27)与气孔的孔沿(29)密封压接，锥塞的顶面设有凹槽(25)，凹槽的底部设有斜孔(26)，斜孔另一端的开口设在位于气孔外部的锥面(27)上。

8.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：真空管上装有控温机构，该机构具有轴承(33)、齿轮(32)、齿条(30)和C形的遮阳瓦(31)，其中遮阳瓦扣在真空管的一侧，遮阳瓦与齿轮固连，齿轮套装在轴承上，轴承套装在真空管上，齿条与齿轮啮合连接，所述的遮阳瓦的内弧面上设有反光层(39)。

9.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：真空管上装有控温机构，该机构具有轴承(33)、蜗轮(44)、蜗杆(43)和C形的遮阳瓦(31)，其中遮阳瓦扣在真空管的一侧，遮阳瓦与蜗轮固连，蜗轮套装在轴承上，轴承套装在真空管上，蜗轮与蜗杆啮合连接，所述的遮阳瓦的内弧面上设有反光层(39)。

10.根据权利要求1所述的太阳能集热发电组件，其特征在于：所述的超导工质在真空度≥0.05Mpa的环境下沸点≤50℃。