CN209230035U

CN209230035U - 一种节能型太阳能集热装置

Info

Publication number: CN209230035U
Application number: CN201822101842.2U
Authority: CN
Inventors: 高旭光; 李森茂; 吴美玲; 田亮; 荣磊; 邱建超
Original assignee: Laixi Industrial Technology Research Institute; Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Current assignee: Laixi Industrial Technology Research Institute; Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2028-12-14

Abstract

本实用新型公开了一种节能型太阳能集热装置，包括储水箱、支架台、控制器、供水管道、回水管道以及多组平行设置的集热器；所述集热器包括外玻璃管、内玻璃管、金属换热管I以及金属换热管II，所述内玻璃管的内部设有导热腔，所述集热器的顶端开口处设有用于密封的柱状塞，金属换热管I和金属换热管II的下端穿过柱状塞插入至导热腔内并螺旋缠绕在一起；所述金属换热管I的进水端连接供水管道的一端，所述金属换热管II的出水端连接回水管道的一端，所述供水管道、回水管道的另一端分别连接至储水箱。本实用新型通过集热器的设计提高了热交换效率，并通过循环水泵的高效间歇运行，节能节水，降低了热量损耗，提高了加热效率。

Description

一种节能型太阳能集热装置

技术领域

本实用新型属于太阳能热水器技术领域，具体涉及一种节能型太阳能集热装置。

背景技术

太阳能作为一种新能源，是一种清洁无污染的可再生能源。太阳能热水系统是以吸收太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能以达到加热水的目的的整套装置，包括太阳能集热装置、储热装置、循环管路装置等。集热装置产品主要有平板式、全玻璃真空管式、热管式、U型管式几种，虽然太阳能集热器的种类很多，但是在实际应用中应用较多的还是平板式、全玻璃真空管式为主，应根据当地气候特点以及安装要求来选择适当的集热装置。

申请人公司的养鸡场位于青岛莱西市，属于温带大陆性气候，全年日均气温11.7℃，1月份最冷，平均气温-3.3℃，7月份最热，平均气温25.3℃，年平均日照时数2656小时，太阳能年辐射量约在5016-5852MJ/m²。通过对九联养鸡场的天气分析，综合常用的两种集热器再价格、集热、和承压、与建筑物的结合能力及市场占有率等方面因素，最终选择采用全玻璃真空管式集热装置。但是，现有技术的太阳能集热装置在使用过程中，循环泵一直运行，不仅消耗了大量的能源，缩短了循环水泵的使用寿命，还造成储水箱内水温过高并闲置，而且现在集热器还存在热交换效率较低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型提供了一种节能型太阳能集热装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种节能型太阳能集热装置，包括储水箱、支架台、控制器、供水管道、回水管道以及多组平行设置的集热器，所述储水箱设置在支架台的上端，所述集热器设置在支架台的倾斜面上；所述集热器包括外玻璃管、内玻璃管、金属换热管I以及金属换热管II，所述外玻璃管与内玻璃管的末端连接为一体形成用于隔热的真空腔体，所述内玻璃管的内部设有导热腔，所述导热腔内注有导热介质，所述集热器的顶端开口处设有用于密封的柱状塞，所述金属换热管I和金属换热管II的下端穿过柱状塞插入至导热腔内并螺旋缠绕在一起；金属换热管I和金属换热管II的底部相连通，所述金属换热管I的进水端连接供水管道的一端，所述金属换热管II的出水端连接回水管道的一端，所述供水管道、回水管道的另一端分别连接至储水箱，所述回水管道上设有与控制器电性连接的循环水泵。

进一步，所述储水箱的箱体自外向内依次设置有水箱外壳、保温层和内胆。

优选的，所述储水箱还连接有与外接冷水源相连的补水管道，所述补水管道上设有补水电磁阀；所述储水箱内设有温度传感器I，与回水管道相连的金属换热管的出口端设有温度传感器II，所述补水电磁阀、温度传感器I、温度传感器II分别与控制器电性连接。

优选的，所述内玻璃管的外壁上涂有选择性吸收涂层；所述柱状塞的基部还设有防止导热介质溢出的密封圈。

优选的，所述金属换热管I和金属换热管II均采用直径为37-70mm的紫铜管。

优选的，所述真空腔体的底部设有弹簧支架。

优选的，所述真空腔体的底部还设有盛有消气剂的消气结构。

优选的，所述金属换热管I、金属换热管II的底端与内玻璃管之间设有减震缓冲垫。

优选的，所述外玻璃管的底部安装有保护帽。

进一步，本实用新型还提供了所述的节能型太阳能集热装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)集热器接受太阳光辐射，温度上升，当温度传感器II测得的金属换热管II内的水温，比温度传感器I测得的储水箱内的水温高5-20℃时，控制器控制循环水泵启动；

(2)当循环水泵运行时，使储水箱内的低温水流沿供水管道进入集热器的金属换热管I内，并在沿着金属换热管I、金属换热管II流动过程中与导热介质进行热交换，然后经由回水管道回流至储水箱内；

(3)当金属换热管II内的水温比储水箱内的水温高0.5-5℃时，控制器控制循环水泵停止运行；

(4)随着温差循环的不断进行，储水箱内的水温升高，当温度传感器I测定的储水箱内水温高于设定温度I时，控制器控制补水电磁阀启动，向储水箱补入冷水，当储水箱内的水位低于另一设定温度II时停止补入冷水，重复步骤(1)-(4)。

优选的，步骤(1)中，金属换热管II内的水温比储水箱内的水温高8℃时，控制器控制循环水泵启动；步骤(3)中，金属换热管II内的水温比储水箱内的水温高2℃时，控制器控制循环水泵停止运行；步骤(4)中，设定温度I和设定温度II的设定根据季节设定，当储水箱中加满水时，将不再补入冷水，而一直保持重复步骤(1)-(4)的温差循环，把热量全部带到储水箱中。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型通过集热器的设计提高了热交换效率，并通过循环水泵的高效间歇运行，节能节水，降低了热量损耗，提高了加热效率，还确保了循环水泵的使用寿命和运行效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为本实用新型中集热器单元的结构示意图；

附图标记：1、储水箱；2、控制器；3、供水管道；4、回水管道；5、集热器；6、外玻璃管；7、内玻璃管；8、金属换热管I；9、金属换热管II；10、真空腔体；11、弹簧支架；12、消气结构；13、减震缓冲垫；14、保护帽；15、选择性吸收涂层；16、导热腔；17、柱状塞；18、密封圈；19、循环水泵；20、补水管道；21、补水电磁阀；22、温度传感器I；23、温度传感器II。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1-2所示，一种节能型太阳能集热装置，包括储水箱1、支架台、控制器2、供水管道3、回水管道4以及多组平行设置的集热器5，所述储水箱1设置在支架台的上端，所述集热器5设置在支架台的倾斜面上。所述储水箱1的箱体自外向内依次设置有水箱外壳、保温层和内胆(图中未示出)。

所述集热器5包括外玻璃管6、内玻璃管7、金属换热管I 8以及金属换热管II 9，所述外玻璃管6与内玻璃管7的末端连接为一体形成用于隔热、减少热量散失的真空腔体10。所述真空腔体10的底部设有弹簧支架11，弹簧支架11的设置能够增加外玻璃管6和内玻璃管7的使用稳定性，有效减少真空腔体10发生进气的风险。所述真空腔体10的底部还设有盛有消气剂的消气结构12。所述金属换热管I 8、金属换热管II 9的底端与内玻璃管7之间设有减震缓冲垫13，以避免因撞击或者一定造成集热器5的损坏，由此延长集热器5的使用寿命。所述外玻璃管6的底部安装有用于保护外玻璃管6末端的保护帽14，所述内玻璃管7的外壁上涂有便于光能转化为热能的选择性吸收涂层15，所述内玻璃管7的内部设有导热腔16，所述导热腔16注有导热介质，所述集热器5的顶端开口处设有用于密封的柱状塞17，所述柱状塞17的基部还设有防止导热介质溢出的密封圈18。所述金属换热管I 8和金属换热管II9的下端穿过柱状塞17插入至导热腔16内并螺旋缠绕在一起，将金属换热管I 8和金属换热管II 9像麻花一样螺旋缠绕在一起，不仅能够增加导热面积，还能够延长水流在集热器5经过的路程，使水流在集热器5内进行充分的热交换，而且相较于并排设置的换热管，螺旋缠绕的换热管更能有效地利用空间，增加热交换效率。所述金属换热管I 8和金属换热管II 9均采用直径为37-70mm的便于热传导的紫铜管。金属换热管I 8和金属换热管II 9的底部相连通，所述金属换热管I 8的进水端连接供水管道3的一端，所述金属换热管II 9的出水端连接回水管道4的一端，所述供水管道3、回水管道4的另一端分别连接至储水箱1，所述回水管道4上设有与控制器2电性连接的循环水泵19。

所述储水箱1还连接有与外接冷水源相连的补水管道20，所述补水管道20上设有补水电磁阀21。所述储水箱1内设有温度传感器I 22，与回水管道4相连的金属换热管的出口端设有温度传感器II 23，所述补水电磁阀21、温度传感器I 22、温度传感器II 23分别与控制器2电性连接。

本实用新型还提供了所述的节能型太阳能集热装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)集热器5接受太阳光辐射，温度上升，当温度传感器II 23测得的金属换热管II9内的水温，比温度传感器I 22测得的储水箱1内的水温高5-20℃时，控制器2控制循环水泵19启动。水温差的设定优选为8℃，其具体温度的设定根据季节设定。

(2)当循环水泵19运行时，使储水箱1内的低温水流沿供水管道3进入集热器5的金属换热管I 8内，并在沿着金属换热管I 8、金属换热管II 9流动过程中与导热介质进行热交换，然后经由回水管道4流回储水箱1内。

(3)当金属换热管II 9内的水温比储水箱1内的水温高0.5-5℃时，控制器2控制循环水泵19停止运行。水温差的设定优选为2℃，其具体温度的设定根据季节设定。

(4)随着温差循环的不断进行，储水箱1内的水温升高，当温度传感器I 22测定的储水箱1内水温高于设定温度I时，控制器2控制补水电磁阀21启动，向储水箱1补入冷水，当储水箱1内的水位低于另一设定温度II时停止补入冷水，重复步骤(1)-(4)。设定温度I和设定温度II的设定根据季节和养殖户的需求进行设定。当储水箱1中加满水时，将不再补入冷水，而一直保持重复步骤(1)-(4)的温差循环，把热量全部带到储水箱1中。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例而已，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

1.一种节能型太阳能集热装置，包括储水箱、支架台、控制器、供水管道、回水管道以及多组平行设置的集热器，所述储水箱设置在支架台的上端，所述集热器设置在支架台的倾斜面上；其特征在于：所述集热器包括外玻璃管、内玻璃管、金属换热管I以及金属换热管II，所述外玻璃管与内玻璃管的末端连接为一体形成用于隔热的真空腔体，所述内玻璃管的内部设有导热腔，所述导热腔内注有导热介质，所述集热器的顶端开口处设有用于密封的柱状塞，所述金属换热管I和金属换热管II的下端穿过柱状塞插入至导热腔内并螺旋缠绕在一起；金属换热管I和金属换热管II的底部相连通，所述金属换热管I的进水端连接供水管道的一端，所述金属换热管II的出水端连接回水管道的一端，所述供水管道、回水管道的另一端分别连接至储水箱，所述回水管道上设有与控制器电性连接的循环水泵。

2.根据权利要求1所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述储水箱的箱体自外向内依次设置有水箱外壳、保温层和内胆。

3.根据权利要求2所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述储水箱还连接有与外接冷水源相连的补水管道，所述补水管道上设有补水电磁阀；所述储水箱内设有温度传感器I，与回水管道相连的金属换热管的出口端设有温度传感器II，所述补水电磁阀、温度传感器I、温度传感器II分别与控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述内玻璃管的外壁上涂有选择性吸收涂层；所述柱状塞的基部还设有防止导热介质溢出的密封圈。

5.根据权利要求3所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述金属换热管I和金属换热管II均采用直径为37-70mm的紫铜管。

6.根据权利要求3所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述真空腔体的底部设有弹簧支架；所述真空腔体的底部还设有盛有消气剂的消气结构。

7.根据权利要求3所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述金属换热管I、金属换热管II的底端与内玻璃管之间设有减震缓冲垫。

8.根据权利要求3所述的节能型太阳能集热装置，其特征在于：所述外玻璃管的底部安装有保护帽。