CN209688997U - 太阳能集热器及供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，提供了一种太阳能集热器及供热系统，所述太阳能集热器包括联箱、真空管和导流装置，所述联箱内设有空气介质，所述真空管设于所述联箱侧面上，用以加热所述联箱内的空气介质，所述导流装置设于所述联箱的顶侧，所述联箱的两端分别与所述导流装置连通，用以使空气介质循环流通。所述供热系统包括太阳能集热器，所述太阳能集热器通过循环管道与气水换热器连接，所述气水换热器通过循环管道与集热水箱连接，所述集热水箱通过循环管道与供暖末端连接。

Description

太阳能集热器及供热系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，特别是涉及一种太阳能集热器及供热系统。

背景技术

太阳能是一种可再生的清洁能源，若将其作为供暖系统的热源，则具有显著的节能和环保效益。但是，太阳能具有季节不平衡性，太阳能供热量具有“冬季不足，夏季过剩”的矛盾，跨季节储热技术将非供暖期收集的太阳能储存至供暖期利用，既能缓解上述矛盾，又能提高太阳能保证率及全年太阳能综合利用效率，是实现太阳能供暖系统持续、可调节运行的有效途径之一。

目前，太阳能集热器主要以水为传热介质，在高寒地区需要采用防冻液作为储热介质，太阳能集热器连接过程中阀门之间存在冻裂、过热、泄漏、腐蚀、短寿命等问题，后期维护费用较高，存在较大安全隐患，严重的影响了太阳能集热系统在高寒地区的推广应用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种太阳能集热器及供热系统，以解决现有太阳能集热器存在安全隐患的问题及太阳能热量利用的季节不均衡问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种太阳能集热器，包括联箱、真空管和导流装置，所述联箱内设有空气介质，所述真空管设于所述联箱侧面上，用以加热所述联箱内的空气介质，所述导流装置设于所述联箱的顶侧，所述联箱的两端分别与所述导流装置连通，用以使空气介质循环流通。

其中，所述联箱包括外壳、保温层和空气介质流道，所述保温层包覆在所述空气介质流道外侧，所述外壳包覆在所述保温层的外侧。

其中，所述导流装置包括导流管，所述导流管设于所述联箱的顶端，所述导流管内沿所述导流管的长度方向设有导流片，所述导流片的边侧与所述导流管的内壁连接，所述导流片为螺旋结构，所述螺旋结构的中轴线与所述导流管的中轴线重合。

其中，所述空气介质流道的出气口和进气口分别与所述导流管的两端连接。

一种供热系统，包括如以上任一项所述的太阳能集热器，所述太阳能集热器通过循环管道与气水换热器连接，所述气水换热器通过循环管道与集热水箱连接，所述集热水箱通过循环管道与供暖末端连接。

其中，所述集热水箱与所述供暖末端连接的循环管道上设有供暖换热装置。

其中，还包括储热水池，所述储热水池通过循环管道与所述集热水箱连接，所述储热水池通过循环管道与所述供暖末端连接。

其中，所述储热水池与所述供暖末端连接的循环管道上设有热泵机组，用以补偿所述储热水池的供暖温度差。

其中，所述集热水箱通过补液管道与补液箱连接，所述补液管道上设有补液泵。

其中，还包括恒温水箱，所述恒温水箱通过循环管道与所述集热水箱连接。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种太阳能集热器及供热系统，通过太阳集热器以空气介质来吸收将太阳能转化的热能，从根本上解决了传统太阳能的冻裂、过热、泄漏、腐蚀、短寿命的问题，保证太阳能集热器安全正常工作；供热系统利用气水换热器实现空气介质与水的热传递, 通过集热水箱将夏季收集的热量一部分提供生活热水需求，其余部分储存在储热水池中，提供冬季的建筑采暖热量需求，实现了太阳能热利用系统热量的“夏储冬用”。

附图说明

图1为本实用新型实施例供热系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例供热系统的运行控制示意图。

图中，1：太阳能集热器；2：循环风机；3：气水换热器；4：集热循环泵；5：集热水箱；6：生活热水供热泵；7：恒温水箱；8：供水增压泵；9：储热循环泵；10：供暖换热装置；11：热泵机组；12：供暖循环泵；13：供暖末端；14：市政换热装置；15：跨季节储热装置；16：供热循环泵；17：补液泵；18：补液箱；19：控制柜；Z1：第一电动阀；Z2：第二电动阀；Z3：第三电动阀；Z4：第四电动阀； Z5：第五电动阀；Z6：第六电动阀；Z7：第七电动阀；Z8：第八电动阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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的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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种太阳能集热器及供热系统。太阳能集热器1包括联箱、真空管和导流装置，联箱内设有空气介质，真空管设于联箱侧面上，真空管吸收太阳能，并用以加热联箱内的空气介质，实现将太阳能转化为空气介质的热能。导流装置设于联箱的顶侧，联箱的两端分别与导流装置连通，用以使空气介质循环流通。具体的，联箱包括外壳、保温层和空气介质流道，保温层包覆在空气介质流道外侧，用以减少空气介质的热量流失，外壳包覆在保温层的外侧，用以保护空气介质流道。

其中，导流管设于联箱的顶端，导流管内沿导流管的长度方向设有导流片，导流片的边侧与导流管的内壁连接，导流片为螺旋结构，螺旋结构的中轴线与导流管的中轴线重合，用以使空气介质流动，用以防止空气介质在急转弯处产生涡流导致气流不畅，损失能量，产生噪音。空气介质流道的出气口和进气口分别与导流管的两端连接，形成循环回路，使空气介质加热至所需的温度。

一种供热系统，包括上述太阳能集热器1，太阳能集热器1通过循环管道与气水换热器3连接，循环管道上设有循环风机2，为空气介质提供循环动力，保证热交换的连续进行。气水换热器3通过循环管道与集热水箱5连接，具体的，集热水箱5内独立设有热水容纳腔和冷水容纳腔，气水换热器3的出水口通过热水管与热水容纳腔的进水口连通，冷水容纳腔的出水口通过冷水管与气水换热器的进水口连接，冷水管上设有集热循环泵4，使气水换热气3保持连续换热工作。集热水箱5通过循环管道与供暖末13端连接，具体的，集热水箱5的热水容纳腔的出水口与供暖末端13的进水口连接，供暖末端13与集热水箱5的冷水容纳腔的进水口连接，实现对供暖末端13的连续供热。市政换热装置14的热水出口与集热水箱5的热水容纳腔的进水口连接，集热水箱5的冷水容纳腔的出水口与市政换热装置14的冷水进口连接，用以实现市政换热装置14对供暖末端13的供热。

其中，集热水箱5的热水容纳腔的出水口与供暖末端13的连接管道上设有供暖换热装置10，用以调整向供暖末端13的供热温度，防止温度过高，造成危害。供暖末端13的出水口与集热水箱5的冷水容纳腔的进水口的连接管道上设有供暖循环泵12，提供循环动力。

进一步的，还包括储热水池15，储热水池15通过循环管道与集热水箱5连接，并通过储热循环泵9提供循环动力。储热水池15通过循环管道与供暖末端13连接，并通过供热循环泵16提供循环动力。具体的，太阳能集热器1收集的热量储存在集热水箱5中，当集热水箱5温度高于某一设定值且储热水池15温度低于某一设定值时，第七电动阀Z7 打开，第六电动阀Z6关闭，第四电动阀Z4、第五电动阀Z5处于关闭状态，进行储热水池15储热。当集热水箱5温度低于某一设定值时或储热水池15温度低于某一设定值时，阀门恢复至初始状态。储热水池 15由底部阻隔层、四周阻隔层、顶部保温层组成,春、夏、秋三季将太阳能集热器1收集的多余热量储存起来，冬季采暖时优先利用储热水池15中储存的热量。

其中，储热水池15与供暖末端13连接的循环管道上设有热泵机组 11，用以补偿储热水池15的供暖温度差。集热水箱5通过补液管道与补液箱18连接，补液管道上设有补液泵17和第八电动阀Z8，用以向集热水箱5的冷水容纳腔补充消耗掉的水。还包括恒温水箱7，恒温水箱 7通过循环管道与集热水箱5连接，恒温水箱7的进水口与集热水箱5 的热水容纳腔的出水口的连接管路上设有生活热水供热泵6，恒温水箱7的出水管路上设有供水增压泵8，当恒温水箱7温度低于某一设定值且集热水箱5温度与恒温水箱7温度存在差值时，生活热水供热泵6 启动，保证恒温水箱7的温度恒定。

进一步的，还包括控制柜19，控制柜19分别与太阳能集热器1、集热水箱5、恒温水箱7、供暖末端13、储热水池15连接，用以发送工作指令，监控工作状态。

本实用新型实施例供热系统的工艺流程如下：

太阳能集热器1收集的热量储存在集热水箱5中，集热水箱5中温度T1达到采暖温度要求时，第二电动阀Z2打开，第六电动阀Z6 打开，第七电动阀Z7关闭，第一电动阀Z1关闭，第三电动阀Z3关闭，进入供热系统直接供热模式。

当集热水箱5中温度T1低于采暖设定值且储热水池15中温度 T3高于采暖设定值时，第四电动阀Z4关闭，第五电动阀Z5打开，第六电动阀Z6关闭，第七电动阀Z7关闭，第一电动阀Z1关闭，第二电动阀Z2打开，第三电动阀Z3关闭，进入储热水池15直接供暖模式。此时，当储热水池15温度T3低于直接供暖温度要求时，第四电动阀Z4打开，第五电动阀Z5关闭、第一电动阀Z1关闭，第二电动阀Z2关闭，第三电动阀Z3关闭，水源热泵机组11启动，进入水源热泵机组供热模式。

当集热水箱5中温度T1和储热水池15温度T3均低于供暖设定温度时，此时第一电动阀Z1打开，第二电动阀Z2，关闭第三电动阀 Z3关闭，水源热泵机组11关闭，进入市政供暖模式。

本实用新型提供的一种太阳能集热器及供热系统，通过太阳集热器以空气介质来吸收将太阳能转化的热能，从根本上解决了传统太阳能的冻裂、过热、泄漏、腐蚀、短寿命的问题，保证太阳能集热器安全正常工作；供热系统利用气水换热器实现空气介质与水的热传递, 通过集热水箱将夏季收集的热量一部分提供生活热水需求，其余部分储存在储热水池中，提供冬季的建筑采暖热量需求，实现了太阳能热利用系统热量的“夏储冬用”。

以上所述仅为本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 (10)

1.一种太阳能集热器，其特征在于，包括联箱、真空管和导流装置，所述联箱内设有空气介质，所述真空管设于所述联箱侧面上，用以加热所述联箱内的空气介质，所述导流装置设于所述联箱的顶侧，所述联箱的两端分别与所述导流装置连通，用以使空气介质循环流通。

2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述联箱包括外壳、保温层和空气介质流道，所述保温层包覆在所述空气介质流道外侧，所述外壳包覆在所述保温层的外侧。

3.如权利要求2所述的太阳能集热器，其特征在于，所述导流装置包括导流管，所述导流管设于所述联箱的顶端，所述导流管内沿所述导流管的长度方向设有导流片，所述导流片的边侧与所述导流管的内壁连接，所述导流片为螺旋结构，所述螺旋结构的中轴线与所述导流管的中轴线重合。

4.如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于，所述空气介质流道的出气口和进气口分别与所述导流管的两端连接。

5.一种供热系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的太阳能集热器，所述太阳能集热器通过循环管道与气水换热器连接，所述气水换热器通过循环管道与集热水箱连接，所述集热水箱通过循环管道与供暖末端连接。

6.如权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述集热水箱与所述供暖末端连接的循环管道上设有供暖换热装置。

7.如权利要求5所述的供热系统，其特征在于，还包括储热水池，所述储热水池通过循环管道与所述集热水箱连接，所述储热水池通过循环管道与所述供暖末端连接。

8.如权利要求7所述的供热系统，其特征在于，所述储热水池与所述供暖末端连接的循环管道上设有热泵机组，用以补偿所述储热水池的供暖温度差。

9.如权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述集热水箱通过补液管道与补液箱连接，所述补液管道上设有补液泵。

10.如权利要求5所述的供热系统，其特征在于，还包括恒温水箱，所述恒温水箱通过循环管道与所述集热水箱连接。