CN211601154U - 一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统 - Google Patents
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Abstract
涉及一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，包括支架、线性菲涅尔透镜、真空集热管、导杆组件、复合抛物面集热器与保温水箱；支架的长边沿东西方向设置，真空集热管水平设置于支架的内部且沿支架的长边方向设置；导杆组件设置于支架的顶部，线性菲涅尔透镜滑动设置于导杆组件上；复合抛物面集热器设置于真空集热管的下方，复合抛物面集热器用于将射入支架内的阳光反射在真空集热管的表面；保温水箱外接自来水，并与真空集热管的进水口连通，真空集热管的出水口与保温水箱的第二进水口连通，保温水箱的第二出水口与用户端连通。可以适应太阳在一天内变化以及太阳光随着地球公转而发生季节性变化，以得到最佳的集热效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及清洁能源科技领域，尤其涉及一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统。
背景技术
农村地区家庭分布比较分散，村落聚集程度低，农村供暖基本上仍是“以煤为主、一家一户式”的分散式供暖，由于煤燃烧不充分，燃烧效率低，燃烧时废气排放量大，能耗高，相对比较耗煤，同时也易造成煤气中毒，对环境污染严重。
太阳能因其绿色环保而成为了世界各国争先开发利用的可再生能源之一，其中，太阳能热水器是将太阳的热能聚集起来对冷水进行加热，然后热水可作为生活用水，这样可节约大量的电能，十分环保。农村建筑中应用太阳能供暖热水系统十分可行，可明显改善生活环境，减少煤炭消耗量，降低环境污染。不仅可以实现冬季供暖而且还可以常年供应生活热水，极大地方便了人们的生活，体现了太阳能与建筑有机结合，提高了农村生活品质。但是现有的太阳能热水器的集热效率较低，且结构复杂，难以调节。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，解决现有技术中存在的上述不足之处。
为实现上述目的，本实用新型提供一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，包括支架、线性菲涅尔透镜、真空集热管、导杆组件、复合抛物面集热器与保温水箱；支架的内部围成一个空间，支架的长边沿东西方向设置，真空集热管水平设置于支架的内部，且真空集热管沿支架的长边方向设置；导杆组件设置于支架的顶部，线性菲涅尔透镜滑动设置于导杆组件上，阳光可穿过线性菲涅尔透镜聚焦到支架的内部，通过移动线性菲涅尔透镜在支架上的位置可改变阳光在支架内部的聚集位置；复合抛物面集热器设置于真空集热管的下方，复合抛物面集热器的内壁表面为镜面，复合抛物面集热器用于将射入支架内的阳光反射在真空集热管的表面；保温水箱的第一进水口外接自来水，保温水箱的第一出水口与真空集热管的进水口连通，真空集热管的出水口与保温水箱的第二进水口连通，保温水箱的第二出水口与用户端连通。
在一个可能的实施方式中，还包括多个反光镜，多个反光镜分别设置于支架的两个短边侧面。
在一个可能的实施方式中，支架的上端沿其短边倾斜设置。
在一个可能的实施方式中，导杆组件包括导杆底座、导杆支座、导杆、安装架和滑块；导杆底座与支架的顶部连接，导杆支座为2组，每一组导杆支座为2个，每一组导杆支座分别沿导杆底座的短边方向设置；导杆为两根，每一导杆的两端分别与同一组的两个导杆支座连接；滑块设置于安装架的两端，安装架通过滑块与导杆滑动连接，线性菲涅尔透镜设置于2个安装架上。
在一个可能的实施方式中，导杆组件还包括扇形连接板，扇形连接板包括固定部与安装部，安装部上设有弧形的安装槽，固定部与安装部垂直固定连接；扇形连接板为2组，每一组扇形连接板为2个，每一组扇形连接板分别沿导杆底座的短边方向相对设置，导杆底座的两个短边的外侧均设有滑动槽，滑动槽与安装槽之间通过螺钉固定，每一扇形连接板的安装部分别与支架的上端连接。
在一个可能的实施方式中，还包括循环泵，循环泵设置于保温水箱的第一出水口与真空集热管的进水口之间。
在一个可能的实施方式中，支架与导杆底座均由铝型材组装而成。
在一个可能的实施方式中，复合抛物面集热器的内壁粘贴有反光膜，反光膜形成镜面。
在一个可能的实施方式中，反光镜为镜面铝板。
在一个可能的实施方式中，线性菲涅尔透镜为多块，多块线性菲涅尔透镜均沿支架的长边方向排列。
当太阳照射在线性菲涅尔透镜时，光线通过线性菲涅尔透镜折射成焦线光斑，偏移出真空集热管的一部分光线则通过复合抛物面集热器将光线反射回真空集热管上，此时真空集热管吸收太阳光的热量，并用于加热真空集热管内的水；经过加热的水与保温水箱内的水发生对流，使保温水箱内的水逐渐升温，保温水箱也起到保温的作用，保温水箱内的热水通过第二出水口输出供给用户使用；可以适应太阳在一天内变化以及太阳光随着地球公转而发生季节性变化，以得到最佳的集热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种保温水箱和真空集热管的连接示意图；
图3为线性菲涅尔透镜的聚光示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种线性菲涅尔透镜的三维结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种扇形连接板的结构示意图；
附图标记说明：
1-支架、2-线性菲涅尔透镜、3-真空集热管、4-导杆组件、41-导杆底座、42-导杆支座、43-导杆、44-安装架、45-滑块、46-扇形连接板、5-复合抛物面集热器、6-保温水箱、7-反光镜、8-循环泵、9-焦线光斑。
具体实施方式
本实用新型的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-5，本实用新型实施例提供一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，包括支架1、线性菲涅尔透镜2、真空集热管3、导杆组件4、复合抛物面集热器5与保温水箱6。
支架1的内部围成一个空间，支架1的长边沿东西方向设置，真空集热管3水平设置于支架1的内部，且真空集热管3沿支架1的长边方向设置。
导杆组件4设置于支架1的顶部，线性菲涅尔透镜2滑动设置于导杆组件4上，阳光可穿过线性菲涅尔透镜2聚焦到支架1的内部，移动线性菲涅尔透镜2在支架1上的位置可改变阳光在支架1内部的聚集位置。
复合抛物面集热器5设置于真空集热管3的下方，复合抛物面集热器5的内壁表面为镜面，复合抛物面集热器5用于将射入支架1内的阳光反射在真空集热管3的表面。
保温水箱6的第一进水口外接自来水，保温水箱6的第一出水口与真空集热管3的进水口连通，真空集热管3的出水口与保温水箱6的第二进水口连通，保温水箱6的第二出水口与用户端连通。
如图3和图4所示，线性菲涅尔透镜2从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦线，即线性菲涅尔透镜2的焦线；但是在实际太阳光线照射聚光过程中，并非形成理想情况的线，而是在线性菲涅尔透镜2的焦线位置处形成具有一定宽度的焦线光斑9。复合抛物面集热器5是一种理想非成像集热器，它根据边缘光线原理设计，对接收角范围内的入射光线具有光陷阱作用。本实用新型的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统的工作原理为：当太阳照射在线性菲涅尔透镜2时，光线通过线性菲涅尔透镜2折射成焦线光斑9，偏移出真空集热管3的一部分光线则通过复合抛物面集热器5将光线反射回真空集热管3上，此时真空集热管3吸收太阳光的热量，并用于加热真空集热管3内的水；经过加热的水与保温水箱6内的水发生对流，使保温水箱6内的水逐渐升温，保温水箱6也起到保温的作用，保温水箱6内的热水通过第二出水口输出供给用户使用；当太阳在一天内变化时，阳光会沿着东西方向偏移，真空集热管3沿东西方向设置，这样可以使焦线光斑9始终照射到至少一部分的真空集热管3，避免了焦线光斑9随着太阳的移动而完全移出真空集热管3以外的问题；当太阳光随着地球公转而发生季节性变化时，焦线光斑9会朝着南北方向偏移，此时可通过滑动导杆组件4来调整线性菲涅尔透镜2的位置，使焦线光斑9照射在真空集热管3上，以得到最佳的集热效果。
在一个示例中，还包括多个反光镜7，多个反光镜7分别设置于支架1的两个短边侧面。在太阳按照一天变化时，焦线光斑9会沿着东西方向进行移动，设置反光镜7可以将移动出真空集热管3以外的一部分光线反射回真空集热管3上。
在一个示例中，支架1的上端沿其短边倾斜设置。这样设置可以使安装在支架1上的线性菲涅尔透镜2倾斜一定的角度，以尽可能地使线性菲涅尔透镜2与阳光垂直设置，这样可以将更多的光线聚集到真空集热管3上，以提高集热效果。
在一个示例中，导杆组件4包括导杆底座41、导杆支座42、导杆43、安装架44与滑块45。
导杆底座41与支架1的顶部连接，导杆支座42为2组，每一组导杆支座42为2个，每一组导杆支座42分别沿导杆底座41的短边方向设置。
导杆43为两根，每一导杆43的两端分别与同一组的两个导杆支座42连接。
滑块45设置于安装架44的两端，安装架44通过滑块45与导杆43滑动连接，线性菲涅尔透镜2设置于2个安装架44上。
通过滑动滑块45在导杆43上滑动可调整线性菲涅尔透镜2在支架1上的位置，当调整线性菲涅尔透镜2向支架1的一侧移动时，焦线光斑9也随之向该侧移动；相反地，当调整线性菲涅尔透镜2向支架1的另一侧移动时，焦线光斑9也随之向支架1的另一侧移动，所以，当太阳光随着地球公转而发生季节性变化时，焦线光斑9会朝着南北方向偏移，此时可通过滑动滑块45来调整线性菲涅尔透镜2的位置，使焦线光斑9照射在真空集热管3上，以得到最佳的集热效果。
在一个示例中，导杆组件4还包括扇形连接板46，扇形连接板46包括固定部与安装部，安装部上设有弧形的安装槽，固定部与安装部垂直固定连接；
扇形连接板46为2组，每一组扇形连接板46为2个，每一组扇形连接板46分别沿导杆底座41的短边方向相对设置，导杆底座41的两个短边的外侧均设有滑动槽，滑动槽与安装槽之间通过螺钉固定，每一扇形连接板46的安装部分别与支架1的上端连接。
由于在不同纬度的位置时，其太阳光照射角度不同，所以为了使本实用新型的线性菲涅尔透镜2可以更好地聚光效果，在不同纬度的位置安装本实用新型的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统时，需要通过扇形连接板46来调整安装架44与地面之间的夹角，以使安装在安装架44上的线性菲涅尔透镜2调整到合适的角度，这样可以令线性菲涅尔透镜2与入射光线尽量接近垂直状态，使线性菲涅尔透镜2可聚集更多的光线，以起到更好的集热效果。
在一个示例中，如图2所示，还包括循环泵8，循环泵8设置于保温水箱6的第一出水口与真空集热管3的进水口之间。
循环水泵可以驱动保温水箱6内的水可以不断地通过真空集热管3中进行加热，然后冷水经真空集热管3加热后供回保温水箱6内，这样可以使保温水箱6内的水温更加均衡。
在一个示例中，支架1与导杆底座41均由铝型材组装而成。
采用铝型材组装相对而言更加方便，且具有较高的灵活性，可以方便地对支架1和导标底座进行高度或角度的调整。
在一个示例中，复合抛物面集热器5的内壁粘贴有反光膜，反光膜形成镜面，达到镜面效果，这样使得复合抛物面集热器5的表面加工过程更加简单，精度要求更低，可以有效地减少了复合抛物面集热器5的加工成本。
在一个示例中，反光镜7为镜面铝板。由于反光镜7设置于支架1的侧面，在起到反光作用的同时，还具有壳体的作用，若采用玻璃材质，由于其易碎的特性，作为外壳并不能对其内部的部件起到保护作用，反而在受到外力冲击的作用下容易破碎；而采用镜面铝板则具有相比于玻璃更好的强度，可更好地对支架1内部的部件起到保护作用；且铝材具有较好的防腐性能，相比于其他的镜面金属，镜面铝板可长期保持较好的反射效果，具有不会由于生锈而导致其反射率下降的优点。
在一个示例中，线性菲涅尔透镜2为多块，多块线性菲涅尔透镜2均沿支架1的长边方向排列。这样设置可以有效减少厂家的生产成本和用户的维护成本，线性菲涅尔透镜2采用由多块拼接而成的分体式设计可以有效减少线性菲涅尔透镜2的生产成本，此外，当用户在使用时，其中一块线性菲涅尔透镜2破碎时，只需要采购其中一块线性菲涅尔透镜2来替换即可，且在购买前，剩余的线性菲涅尔透镜2仍然可以起到聚光的作用，使用户在此期间依然可以正常享受热水，用户体验更佳。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的技术方案的基础之上，所做的任何修改、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，包括支架(1)、线性菲涅尔透镜(2)、真空集热管(3)、导杆组件(4)、复合抛物面集热器(5)与保温水箱(6)；
所述支架(1)的内部围成一个空间，所述支架(1)的长边沿东西方向设置，所述真空集热管(3)水平设置于支架(1)的内部，且所述真空集热管(3)沿支架(1)的长边方向设置；
所述导杆组件(4)设置于所述支架(1)的顶部，所述线性菲涅尔透镜(2)滑动设置于所述导杆组件(4)上，阳光可穿过线性菲涅尔透镜(2)聚焦到支架(1)的内部，通过移动线性菲涅尔透镜(2)在支架(1)上的位置可改变阳光在支架(1)内部的聚集位置；
所述复合抛物面集热器(5)设置于所述真空集热管(3)的下方，所述复合抛物面集热器(5)的内壁表面为镜面，所述复合抛物面集热器(5)用于将射入所述支架(1)内的阳光反射在所述真空集热管(3)的表面；
所述保温水箱(6)的第一进水口外接自来水，所述保温水箱(6)的第一出水口与所述真空集热管(3)的进水口连通，所述真空集热管(3)的出水口与所述保温水箱(6)的第二进水口连通，所述保温水箱(6)的第二出水口与用户端连通。
2.根据权利要求1所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，还包括多个反光镜(7)，多个反光镜(7)分别设置于所述支架(1)的两个短边侧面。
3.根据权利要求1所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述支架(1)的上端沿其短边倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述导杆组件(4)包括导杆底座(41)、导杆支座(42)、导杆(43)、安装架(44)和滑块(45)；
所述导杆底座(41)与所述支架(1)的顶部连接，所述导杆支座(42)为2组，每一组导杆支座(42)为2个，每一组导杆支座(42)分别沿导杆底座(41)的短边方向设置；
导杆(43)为两根，每一导杆(43)的两端分别与同一组的两个导杆支座(42)连接；
滑块(45)设置于安装架(44)的两端，安装架(44)通过滑块(45)与导杆(43)滑动连接，线性菲涅尔透镜(2)设置于2个安装架(44)上。
5.根据权利要求4所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述导杆组件(4)还包括扇形连接板(46)，扇形连接板(46)包括固定部与安装部，安装部上设有弧形的安装槽，固定部与安装部垂直固定连接；
扇形连接板(46)为2组，每一组扇形连接板(46)为2个，每一组扇形连接板(46)分别沿导杆底座(41)的短边方向相对设置，导杆底座(41)的两个短边的外侧均设有滑动槽，滑动槽与安装槽之间通过螺钉固定，每一扇形连接板(46)的安装部分别与支架(1)的上端连接。
6.根据权利要求1所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，还包括循环泵(8)，循环泵(8)设置于保温水箱(6)的第一出水口与真空集热管(3)的进水口之间。
7.根据权利要求4所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述支架(1)与所述导杆底座(41)均由铝型材组装而成。
8.根据权利要求1所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述复合抛物面集热器(5)的内壁粘贴有反光膜，反光膜形成镜面。
9.根据权利要求2所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述反光镜(7)为镜面铝板。
10.根据权利要求1所述的高效解决村镇建筑供暖问题的太阳能热水系统，其特征在于，所述线性菲涅尔透镜(2)为多块，多块线性菲涅尔透镜(2)均沿支架(1)的长边方向排列。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |