CN214697563U - 一种适用于分布式太阳能蓄热装置的保温玻璃窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于分布式太阳能蓄热装置的保温玻璃窗。该保温玻璃窗为分层的薄片结构，底层和顶层为固定框、中间层为若干片玻璃板、每两片玻璃板中间夹一个高温垫片；固定框为中空环形闭合框，其横截面为“L”形；玻璃板为薄片结构，其边缘由固定框的“L”形下壁固定，且固定框的“L”形下壁的外边缘突出在玻璃板的边缘之外；高温垫片为中空环形薄片结构，其外边缘形状与玻璃板的边缘形状相同。该保温玻璃窗的主要功能是：让阳光透过保温玻璃窗照射到分布式太阳能蓄热装置的内部以加热蓄热介质，同时减少分布式太阳能蓄热装置通过保温玻璃窗散失到外界的热量。该保温玻璃窗结构简洁、成本低廉，适用于制作低成本的光热利用产品。

Description

一种适用于分布式太阳能蓄热装置的保温玻璃窗

技术领域

本实用新型涉及太阳能领域，尤其是涉及一种适用于分布式太阳能蓄热装置的保温玻璃窗。

背景技术

目前，太阳能利用的方法主要有两种：生产热水和发电。前者的技术路线主要是家用太阳能热水器和商用热水系统，后者的技术路线主要是光伏电站和光热电站。应用最为广泛的技术路线是家用太阳能热水器、商用热水系统和光伏电站，而光热电站总体上仍然处于示范性项目阶段，距离大规模商业化仍然遥遥无期。光热电站难以大规模商业化的原因主要是：槽式光热电站和塔式光热电站需要建设在广阔的平整地面上，规模越大成本越低，无法实现小型的分布式电站，因此高度依赖政府投资的大型电站项目，产量很难提高，而低产量又反过来制约了产业链的成熟和成本的下降；碟式光热电站虽然适合实现分布式电站，但是斯特林发动机的制造成本实在太高，很难降到与光伏相当的水平。

家用太阳能热水器和商用热水系统的主要缺点有：(1)不能主动跟踪太阳，集热效率不够高；(2)水箱和真空管内长期储水，会结水垢；(3)在严寒地区使用时，存在结冰爆裂的隐患；(4)不能发电，也不能生产蒸汽，适用范围不广；(4)不好看。

光伏电站的主要缺点有：(1)光电转换效率不够高，而且还会逐年衰减；(2)不采用主动跟踪太阳的技术时，集热效率不够高，但采用之后投资成本将增加；(3)无法实现热电联供，能量利用率低；(4)容易受到天气影响，发电功率不平稳；(5)发出来的电必须立即输送到电网上，需要电网进行电力调度，所以对电网的吸纳能力要求很高，这也是导致“弃光限电”的主要原因之一。

为了解决以上缺点，《分布式太阳能蓄热装置》(专利号：2018204520155)提供了一种全新的产品：分布式太阳能蓄热装置，其基本原理是：通过自动跟踪太阳的聚光镜将阳光聚集起来，将蓄热介质加热到200摄氏度以上，并保温储能；然后再根据用户的实际需求，利用高温蓄热介质生产热水、蒸汽和电力等。该产品结构简洁、成本低廉、可适用于诸多应用场景，能够很好地解决现有技术的各种缺点。

但是，这种新产品需要把阳光聚集到蓄热容器内部，以便给蓄热介质加热，同时还要防止蓄热介质的热量从阳光照射的地方散失到外界环境中。为了实现这样的功能，需要一种既可以透光又可以保温的零部件。目前市场上还没有现成的零部件可供选择。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可以应用到分布式太阳能蓄热装置上的保温玻璃窗，既可以允许阳光聚集到蓄热容器内部并加热蓄热介质，还可以防止蓄热介质的热量散失到外界环境中。

本实用新型的技术方案如下：

一种适用于分布式太阳能蓄热装置的保温玻璃窗，为分层的薄片结构，底层和顶层为固定框1、中间层为若干片玻璃板2、每两片玻璃板2中间夹一个高温垫片3；

所述固定框1为中空环形闭合框，其横截面8为“L”形，所述“L”形的下壁与玻璃板2的平面平行；所述“L”形的上壁与玻璃板2的平面垂直；在固定框1“L”形的下壁和上壁分别分布有若干螺栓紧固孔6和螺纹安装孔7；

其中顶层固定框1-1与底层固定框1-2的螺栓紧固孔6相互对齐；

所述玻璃板2为薄片结构，所述玻璃板2的边缘由固定框1的“L”形下壁固定，且固定框1的“L”形下壁的外边缘突出在玻璃板2的边缘之外；

所述高温垫片3为中空环形薄片结构，所述高温垫片3的外边缘形状与玻璃板2的边缘形状相同，所述高温垫片3由玻璃板2固定；

所述螺栓紧固孔6中设置螺栓紧固件4；所述螺栓紧固件4包括螺栓4-1和螺母4-2，螺栓4-1分别穿过顶层固定框1-1和底层固定框1-2的螺栓紧固孔6，在底层与螺母4-2连接，所述螺栓紧固件4将固定框1、玻璃板2和高温垫片3压紧成一个整体；玻璃板2和高温垫片3没有打孔，所述螺栓紧固件4的螺栓4-1不从玻璃板2和高温垫片3内部穿过；

螺纹安装孔7中设置螺纹安装件5；所述螺纹安装件5上有螺纹，与螺纹安装孔7内壁的螺纹相匹配，所述螺纹安装件5将整个保温玻璃窗固定在其他设备上。

优选的，所述玻璃板2的数量为n时，所述高温垫片3的数量为n-1；零部件的组装顺序从下至上为：底层固定框、第1块玻璃板、第1块高温垫片、第2块玻璃板、第2块高温垫片、…、第n-1块玻璃板、第n-1块高温垫片、第n块玻璃板、顶层固定框。

优选的，将保温玻璃窗安装在其他设备上时，该设备上不需设置与螺纹安装件5相匹配的安装孔；螺纹安装件5的螺杆穿过底层固定框1-2上的螺纹安装孔7并不断旋进时，螺杆的顶部挤压该设备，挤压所形成的摩擦力将保温玻璃窗固定在该设备上。

优选的，所述螺纹安装件5的螺杆的顶部是外凸的曲面。

优选的，所述玻璃板2的材料为超白玻璃。

优选的，所述玻璃板2在光线入射的表面上涂覆了可以减少光线反射的镀膜。

本实用新型在参考借鉴中空玻璃窗的结构设计的基础上，针对全新的应用场景进行了创新设计，力求通过简单的机械结构和成熟的制造工艺来实现透光和保温的功能：

(1)与传统的中空玻璃窗不同，新应用场景除了对保温效果有要求之外，还对透光率有要求。为了增加透光率、减少反射损失，本实用新型参考借鉴了光伏玻璃的制作工艺，不仅选用透光率最高的超白玻璃作为玻璃板2的材料，还在玻璃板2的表面涂覆了可以减少光线反射的镀膜；

(2)传统的中空玻璃窗的窗框，无法直接应用到本实用新型的应用场景中，而且改造现有生产线的方案也是不可行的，因为成本实在太高了。因此，只能重新设计全新的固定框。为了简化工艺、降低成本，所有固定框的结构都是相同的，而且制作工艺简单到了只需车床切削即可完成；

(3)分布式太阳能蓄热装置用来盛放蓄热介质的蓄热容器，工作温度在200摄氏度以上，如果本实用新型的安装件与蓄热容器之间的接触面太大，就会因为热传导而造成大量的热量散失。为了减少这种不利因素的影响，本实用新型通过螺纹安装件5挤压蓄热容器的方式来实现安装和固定。在这种安装方式下，螺纹安装件5与蓄热容器之间的接触面非常小，因此大大降低了热传导造成的热量散失。作为对比，如果在蓄热容器上设置安装孔与螺纹安装件5进行连接，热传导造成的热量散失约为本实用新型的5倍。

得益于简单的机械结构和成熟的制造工艺，本实用新型的量产成本不到100元，经济效益非常显著。

附图说明

附图1是分布式太阳能蓄热装置的示意图。图中的标记为：9-保温玻璃窗；24-蓄热容器；25-一次反光镜；26-二次反光镜；27-二次反光镜支撑杆；28-蓄热容器支撑臂；29-俯仰转动云台；30-俯仰转动电机；31-云台支撑脚；32-滚轮组件；33-水平转动轨道；34-水平转动电机。

附图2是蓄热容器的爆炸图。图中的标记为：9-保温玻璃窗；10-光热转化器；11-罐体；12-支撑环；13-保温材料；16-轴承；17-隔热支撑装置；18-光线入口；19-侧壁；20-底部；21-安装口；22-旋转接头；23-外壳。

附图3是太阳能集热器的剖面图。图中的标记为：9-保温玻璃窗；10-光热转化器；11-罐体；12-支撑环；13-保温材料；14-输油孔；15-油仓。

附图4是本实用新型的爆炸图。图中的标记为：1-固定框；1-1-顶层固定框；1-2-底层固定框；2-玻璃板；3-高温垫片；4-1-螺栓；4-2-螺母；5-螺纹安装件；6-螺栓紧固孔。

附图5是本实用新型的剖面图。图中的标记为：1-固定框；1-1-顶层固定框；1-2-底层固定框；2-玻璃板；3-高温垫片；4-螺栓紧固件；4-1-螺栓；4-2-螺母；5-螺纹安装件；6-螺栓紧固孔；7-螺纹安装孔；8-固定框横截面。

附图6是本实用新型的安装图。图中的标记为：1-固定框；2-玻璃板；3-高温垫片；5-螺纹安装件；10-光热转化器；11-罐体。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本实用新型进行具体描述。

实施例

如附图1所示，分布式太阳能蓄热装置主要由碟式太阳能聚光镜、蓄热容器24、蓄热容器支撑臂28、俯仰转动云台29、俯仰转动电机30、云台支撑脚31、滚轮组件32、水平转动轨道33、水平转动电机34组成，其功能是：根据太阳方位角调节碟式太阳能聚光镜的方位角，将阳光聚集到蓄热容器24中并转化成导热油的热能，然后保温储能；再根据用户的实际需求，将导热油从蓄热容器24中抽出，通过换热器生产热水、蒸汽和电力等；

碟式太阳能聚光镜由一次反光镜25、二次反光镜26、二次反光镜支撑杆27组成；一次反光镜25通过螺栓螺母等连接件固定在蓄热容器24上，二次反光镜26通过二次反光镜支撑杆27连接到蓄热容器24上；

轴承16安装在隔热支撑装置17上；蓄热容器24通过轴承16连接到蓄热容器支撑臂28上，蓄热容器支撑臂28固定在俯仰转动云台29上；碟式太阳能聚光镜与蓄热容器24作为一个整体在俯仰转动云台29上拥有俯仰转动的自由度，可在俯仰转动电机30及减速传动机构的作用下进行俯仰转动；

俯仰转动云台29通过云台支撑脚31连接到滚轮组件32上，滚轮组件32可在水平转动轨道33上进行水平转动；水平转动轨道33上设置有内齿轮，与水平转动电机34的外齿轮互相啮合；碟式太阳能聚光镜、蓄热容器24、蓄热容器支撑臂28、俯仰转动云台29、云台支撑脚31、滚轮组件32等设备作为一个整体拥有水平转动的自由度，可在水平转动电机34的驱动下在水平转动轨道33上进行水平转动；

如附图2所示，蓄热容器24由太阳能集热器、隔热支撑装置17、旋转接头22和外壳23组成；

如附图3所示，太阳能集热器由保温玻璃窗9、光热转化器10、罐体11、支撑环12、输油孔14、保温材料15组成；

如附图2所示，光热转化器10包括侧壁19和底部20；侧壁19和底部20连接成一个薄壁桶形结构，该薄壁桶形结构的开口即为光线入口18；光热转化器10的功能是将从光线入口18进入光热转化器10内部的光线转化为热能；

保温玻璃窗9安装在光热转化器10的光线入口18处，光线可以透过保温玻璃窗9进入光热转化器10的内部；

罐体11上有安装口21，光热转化器10通过安装口21嵌入罐体11内部，使得整个底部20和大部分侧壁19都位于罐体11内部；光热转化器10的侧壁19与安装口21的边缘通过焊接连接起来，使得光热转化器10与罐体11作为一个整体形成了一个封闭的油仓15(附图3)，油仓15内部填充有蓄热介质；

罐体13上有输油孔14，蓄热介质可以从输油孔14中流入或流出油仓15；

旋转接头22连接到输油孔14上，作用是保证输油管道在蓄热容器24旋转的过程中不会扭曲变形；

支撑环12为薄壁环型结构，通过焊接连接到罐体11上；支撑环12通过螺栓螺母等连接件与隔热支撑装置17连接；

外壳23包裹在太阳能集热器的外表面，作用是保护保温材料13；

如附图4、5所示，保温玻璃窗为分层结构，底层和顶层为固定框1、中间层为若干片玻璃板2、每两片玻璃板2中间夹一个高温垫片3；

固定框1为中空环形闭合框，其横截面8为“L”形，“L”形的下壁与玻璃板2的平面平行；“L”形的上壁与玻璃板2的平面垂直；在固定框1“L”形的下壁和上壁分别分布有若干螺栓紧固孔6和螺纹安装孔7；

其中顶层固定框1-1与底层固定框1-2的螺栓紧固孔6相互对齐；

玻璃板2为薄片结构，材料为超白玻璃，表面涂覆有可以减少光线反射的镀膜；玻璃板2的边缘由固定框1的“L”形下壁固定，且固定框1的“L”形下壁的外边缘突出在玻璃板2的边缘之外；

高温垫片3为中空环形薄片结构，高温垫片3的外边缘形状与玻璃板2的边缘形状相同，高温垫片3由玻璃板2固定；

螺栓紧固孔6中设置螺栓紧固件4；螺栓紧固件4包括螺栓4-1和螺母4-2，螺栓4-1分别穿过顶层固定框1-1和底层固定框1-2的螺栓紧固孔6，在底层与螺母4-2连接，螺栓紧固件4将固定框1、玻璃板2和高温垫片3压紧成一个整体；玻璃板2和高温垫片3没有打孔，螺栓紧固件4的螺栓4-1不从玻璃板2和高温垫片3内部穿过；

螺纹安装孔7中设置螺纹安装件5；螺纹安装件5上有螺纹，与螺纹安装孔7内壁的螺纹相匹配，螺纹安装件5将整个保温玻璃窗固定在其他设备上。

如附图6所示，螺纹安装孔7中设置螺纹安装件5；螺纹安装件5上有螺纹，与螺纹安装孔7的螺纹相匹配，螺纹安装件5的螺杆穿过固定框1上的螺纹安装孔7并不断旋进时，螺杆的顶部会挤压光热转化器12的侧壁21，挤压所形成的摩擦力将保温玻璃窗固定在光热转化器12的侧壁21上。

本实施例的工作流程为：

蓄热容器24上安装有九轴加速度陀螺仪角度传感器，可测量出碟式太阳能聚光镜的方位角；

单片机控制系统根据当地经纬度、日期和时间计算出太阳的方位角；

单片机控制系统根据碟式太阳能聚光镜方位角与太阳方位角的差值，驱动俯仰转动电机30和水平转动电机34，将该差值调节至误差允许范围内；

碟式太阳能聚光镜将阳光聚集到光热转化器10内部，把光热转化器10加热，光热转化器10再把蓄热容器24内部的导热油加热；

蓄热容器24内部的导热油在保温材料13的作用下，可实现长时间保温蓄热；

在油泵的作用下，蓄热容器24内部的导热油可以从旋转接头22中抽出，再通过换热器生成热水、蒸汽等。

Claims (6)

1.一种适用于分布式太阳能蓄热装置的保温玻璃窗，其特征在于：所述保温玻璃窗为分层的薄片结构，底层和顶层为固定框(1)、中间层为若干片玻璃板(2)、每两片玻璃板(2)中间夹一个高温垫片(3)；

所述固定框(1)为中空环形闭合框，其横截面(8)为“L”形，所述“L”形的下壁与玻璃板(2)的平面平行；所述“L”形的上壁与玻璃板(2)的平面垂直；在固定框(1)“L”形的下壁和上壁分别分布有若干螺栓紧固孔(6)和螺纹安装孔(7)；

其中顶层固定框(1-1)与底层固定框(1-2)的螺栓紧固孔(6)相互对齐；

所述玻璃板(2)为薄片结构，所述玻璃板(2)的边缘由固定框(1)的“L”形下壁固定，且固定框(1)的“L”形下壁的外边缘突出在玻璃板(2)的边缘之外；

所述高温垫片(3)为中空环形薄片结构，所述高温垫片(3)的外边缘形状与玻璃板(2)的边缘形状相同，所述高温垫片(3)由玻璃板(2)固定；

所述螺栓紧固孔(6)中设置螺栓紧固件(4)；所述螺栓紧固件(4)包括螺栓(4-1)和螺母(4-2)，螺栓(4-1)分别穿过顶层固定框(1-1)和底层固定框(1-2)的螺栓紧固孔(6)，在底层与螺母(4-2)连接，所述螺栓紧固件(4)将固定框(1)、玻璃板(2)和高温垫片(3)压紧成一个整体；玻璃板(2)和高温垫片(3)没有打孔，所述螺栓紧固件(4)的螺栓(4-1)不从玻璃板(2)和高温垫片(3)内部穿过；

螺纹安装孔(7)中设置螺纹安装件(5)；所述螺纹安装件(5)上有螺纹，与螺纹安装孔(7)内壁的螺纹相匹配，所述螺纹安装件(5)将整个保温玻璃窗固定在设备上。

2.根据权利要求1所述的保温玻璃窗，其特征在于：所述玻璃板(2)的数量为n时，所述高温垫片(3)的数量为n-1；零部件的组装顺序从下至上为：底层固定框、第1块玻璃板、第1块高温垫片、第2块玻璃板、第2块高温垫片、…、第n-1块玻璃板、第n-1块高温垫片、第n块玻璃板、顶层固定框。

3.根据权利要求1所述的保温玻璃窗，其特征在于：将保温玻璃窗安装在设备上时，该设备上不需设置与螺纹安装件(5)相匹配的安装孔；螺纹安装件(5)的螺杆穿过底层固定框(1-2)上的螺纹安装孔(7)并不断旋进时，螺杆的顶部挤压该设备，挤压所形成的摩擦力将保温玻璃窗固定在该设备上。

4.根据权利要求1所述的保温玻璃窗，其特征在于：所述螺纹安装件(5)的螺杆的顶部是外凸的曲面。

5.根据权利要求1所述的保温玻璃窗，其特征在于：所述玻璃板(2)的材料为超白玻璃。

6.根据权利要求1所述的保温玻璃窗，其特征在于：所述玻璃板(2)的表面涂覆有可以减少光线反射的镀膜。

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