CN218001851U - 聚光式太阳能集热器和太阳能热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种聚光式太阳能集热器和太阳能热水系统。包括壳体和集热管，集热管安装于壳体内部，壳体包括反射壁面；集热管为同轴多层管，相邻两层管壁之间均有空腔，多层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区和吸附剂填充区，管壁数量为2～4层；第一通水区的空腔内部安装有支撑柱，其外表面设置有吸收涂层，集热管的进口端和出口端均安装有过滤网。通过反射壁面反射太阳光线到吸收涂层上，通过的水流吸收太阳能量被加热，多余的热量传递至吸附剂填充区对吸附剂进行再生。吸附剂再次吸附水分放出的热量可以加热水流，通过将太阳能量和吸附剂的吸附‑再生循环结合，延长了热水的供应时间，提高了太阳能的利用率。

Description

聚光式太阳能集热器和太阳能热水系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器技术领域，具体而言，涉及一种聚光式太阳能集热器和太阳能热水系统。

背景技术

太阳能热水器作为目前较为成熟的集热-储热系统，太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活生产中的热水使用。

经发明人研究发现，太阳能热水器的集热部分往往采用简单的平板集热器来对太阳能源进行收集。而夜间储存的热水耗尽时，只能采用电加热的办法对冷水进行增温，造成了能源的浪费。同时，常规的太阳能集热器往往难以获得较高的温度，用水温度的上限较低。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种聚光式太阳能集热器和太阳能热水系统，其能够在阳光照射和非阳光照射时均获得热水，提高了太阳能的能量利用率。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种聚光式太阳能集热器，包括壳体和集热管，集热管安装于壳体内部。

壳体包括反射壁面，用于反射太阳光线；集热管为同轴多层管，相邻两层管壁之间均有空腔，多层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区和吸附剂填充区，管壁数量为2～4层；第一通水区的空腔内部安装有支撑柱，其外表面设置有吸收涂层，用于吸收反射壁面反射的太阳光线，集热管的进口端和出口端均安装有过滤网。

通过反射壁面反射太阳光线到吸收涂层上，水流通过集热管吸收太阳能量被加热，多余的热量传递至吸附剂填充区，吸附填充区内填充有吸附剂，吸附剂在一定温度下能够将其吸附的水分重新释放，完成吸附剂的再生。再生后的吸附剂再次吸附水分的同时会放出热量，放出的热量可以在没有太阳能量的时候加热水流，本实用新型将太阳能量和吸附剂的吸附-再生循环结合，延长了热水的供应时间，提高了太阳能的利用率。

在可选的实施方式中，吸附剂填充区可以为1层，也可以为两层。吸附剂填充区内填充的吸附剂为常规的吸附材料，例如，为了提高储热密度，降低吸附剂对水体的影响，吸附剂可以为沸石或分子筛。

在可选的实施方式中，集热管的管壁数量为至少3层，多层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区。

在可选的实施方式中，集热管的管壁数量为3层，3层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区。

在可选的实施方式中，壳体还包括玻璃盖板，反射壁面和玻璃盖板连接形成密封的壳体。

玻璃盖板能够避免太阳光线产生衰减，由玻璃盖板和吸收涂层连接形成的密封壳体能够保证在雨雪天气时，雨雪无法渗漏进聚光式太阳能集热器内部，同时全封闭的设计也可以具备一定的保温功能，以提升聚光式太阳能集热器的集热效率。

在可选的实施方式中，反射壁面的周长大于玻璃盖板的长度，以提高太阳光线的吸收效率。

在可选的实施方式中，过滤网为6个，集热管的进口端和出口端各安装3个，3个过滤网分别用于封闭第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区。

在可选的实施方式中，为了获得更好的吸收太阳能效果，使热水的温度接近100℃，聚光式太阳能集热器包括槽式太阳能集热器或线性菲涅尔透镜集热器中的任一种。

由于太阳能的能量较高，加上本实用新型设计了反射壁面和吸收涂层配合的太阳能蓄积方法，使得即使水流在同时通过2～4层管道时，由于管道内的热传递作用，最终仍能获得水温较高的热水。

本实用新型提供的一种聚光式太阳能集热器，其工作原理如下：

当聚光式太阳能集热器能够吸收到太阳能的时候，通过反射壁面反射太阳光线，将太阳光线汇集到吸收涂层上，当水通过第一通水区时，被吸收涂层上的太阳能量加热，多余的热量传递至吸附剂填充区中填充的吸附剂上，吸附剂在一定温度下能够将其吸附的水分重新释放。

当聚光式太阳能集热器不能吸收到太阳能的时候，水流经过第一通水区和吸附剂填充区，吸附剂在吸收水分的同时放出热量，放出的热量既可以加热吸附剂填充区内经过的水流，也可以加热第一通水区中的水流，从而在没有太阳能量的时候也能够获得热水。

或当聚光式太阳能集热器不能吸收到太阳能的时候，水流经过第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区，吸附剂在吸收水分的同时放出热量，放出的热量既可以加热吸附剂填充区内经过的水流，也可以加热第一通水区和第二通水区中的水流，从而在没有太阳能量的时候也能够获得热水。

其中，聚光式太阳能集热器不能吸收到太阳能的时候例如是夜晚或是阴天云层较厚的时候，因此本实用新型设计的聚光式太阳能集热器可以实现昼夜交替供热，且阴天也能够提供热水，具有较高的应用价值。

第二方面，本实用新型提供一种太阳能热水系统，包括水箱、动力泵和如前述实施方式任一项的聚光式太阳能集热器。

集热管的出口端通过第一管道与水箱连接，水箱通过第二管道与聚光式太阳能集热器连接，第二管道上安装有动力泵，用于将水箱的动力泵入聚光式太阳能集热器中加热后返回水箱。

在可选的实施方式中，第一管道沿聚光式太阳能集热器到水箱的方向上依次安装有第一阀门和第一过滤器，用于控制水流流向和过滤水流。

在可选的实施方式中，还包括吸附剂更换的管道系统，吸附剂更换的管道系统包括第三管道、第四管道、第五管道、第二过滤器和填料箱。

聚光式太阳能集热器的出口端通过第三管道与第二过滤器连接，第三管道上安装有第二阀门；第二过滤器通过第四管道与填料箱连接，填料箱通过第五管道与动力泵接通。

在可选的实施方式中，吸附剂更换的管道系统还包括第六管道，第六管道的两端分别接通水箱和第四管道，第六管道上安装有第三阀门。

本实用新型提供的一种太阳能热水系统，其工作原理如下：

当太阳能热水系统正常工作时，水箱的水通过动力泵泵入聚光式太阳能集热器，聚光式太阳能集热器的进、出口端的过滤网关闭，水流穿过过滤网进入集热管内，经集热管加热后流出，热水沿第一管道流回水箱。

当集热管内的吸附剂需要更换时，关闭集热管进口端的过滤网，打开集热管出口端的过滤网，水箱中的水通过动力泵泵入聚光式太阳能集热器，水流将集热管中的吸附材料冲走，在第二过滤器内过滤，吸附材料滞留在第二过滤器内，水流通过第四管道进入填料箱，同时打开第三阀门和吸附剂填充区进口端的过滤网，关闭集热管出口端的过滤网，水箱的水也进入填料箱，将填料箱中新的吸附材料通过动力泵泵入吸附剂填充区，待填充结束后关闭吸附剂填充区进口端的过滤网。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型提供了一种聚光式太阳能集热器和太阳能热水系统，通过反射壁面反射太阳光线到吸收涂层上，水流通过集热管吸收太阳能量被加热，多余的热量传递至吸附剂填充区，吸附填充区内填充有吸附剂，吸附剂在一定温度下能够将其吸附的水分重新释放，完成吸附剂的再生。再生后的吸附剂再次吸附水分的同时会放出热量，放出的热量可以在没有太阳能量的时候加热水流，本实用新型将太阳能量和吸附剂的吸附-再生循环结合，延长了热水的供应时间，提高了太阳能的利用率。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的聚光式太阳能集热器的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的太阳能热水系统的结构示意图。

图标:100-聚光式太阳能集热器；111-反射壁面；112-玻璃盖板；121-第一通水区；122-吸附剂填充区；123-第二通水区；124-支撑柱；125-吸收涂层；200-太阳能热水系统；210-水箱；220-动力泵；231-第一阀门；232-第二阀门；233-第三阀门；241-第一过滤器；242-第二过滤器；250-填料箱。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种聚光式太阳能集热器100，具体为槽式太阳能集热器，其包括壳体和集热管，集热管安装于壳体内部。

壳体包括反射壁面111和玻璃盖板112，反射壁面111和玻璃盖板112连接形成密封的壳体，反射壁面111可以反射太阳光线，玻璃盖板112能够避免太阳光线产生衰减。反射壁面111的周长大于玻璃盖板112的长度，以提高太阳光线的吸收效率。

由玻璃盖板112和吸收涂层125连接形成的密封壳体能够保证在雨雪天气时，雨雪无法渗漏进聚光式太阳能集热器100内部，同时全封闭的设计也可以具备一定的保温功能，以提升聚光式太阳能集热器100的集热效率。

集热管为同轴三层管，相邻两层管壁之间均有空腔，三层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区121、吸附剂填充区122和吸附剂填充区122。

第一通水区121的空腔内部安装有支撑柱124，其外表面设置有吸收涂层125，用于吸收反射壁面111反射的太阳光线。

吸附剂填充区122内填充有吸附剂，例如在本实施例中为沸石。

集热管的进口端和出口端均安装有过滤网。在本实施例中，过滤网为6个，第一通水区121、吸附剂填充区122和第二通水区123的进口端和出口端各安装1个，既可以过滤水中的杂质，又可以在更换吸附剂填料的时候将其填充到吸附剂填充区122内。

本实施例提供的一种聚光式太阳能集热器100，其工作原理如下：

当聚光式太阳能集热器100能够吸收到太阳能的时候，通过反射壁面111反射太阳光线，将太阳光线汇集到吸收涂层125上，当水通过第一通水区121时，被吸收涂层125上的太阳能量加热，多余的热量传递至吸附剂填充区122中填充的吸附剂上，吸附剂在一定温度下能够将其吸附的水分重新释放。

当聚光式太阳能集热器100不能吸收到太阳能的时候，水流经过第一通水区121、吸附剂填充区122和第二通水区123，吸附剂在吸收水分的同时放出热量，放出的热量既可以加热吸附剂填充区122内经过的水流，也可以加热第一通水区121和第二通水区123中的水流，从而在没有太阳能量的时候也能够获得热水。

第二实施例

请参照图2，本实施例提供一种太阳能热水系统200，其包括水箱210、动力泵220和实施例1的聚光式太阳能集热器100。

集热管的出口端通过第一管道与水箱210连接，第一管道沿聚光式太阳能集热器100到水箱210的方向上依次安装有第一阀门231和第一过滤器241，用于控制水流流向和过滤水流。

水箱210通过第二管道与聚光式太阳能集热器100连接，第二管道上安装有动力泵220，用于将水箱210的动力泵220入聚光式太阳能集热器100中加热后返回水箱210。

在本实施例中，太阳能热水系统200还包括吸附剂更换的管道系统，吸附剂更换的管道系统包括第三管道、第四管道、第五管道、第六管道第二过滤器242和填料箱250。

聚光式太阳能集热器100的出口端通过第三管道与第二过滤器242连接，第三管道上安装有第二阀门232；第二过滤器242通过第四管道与填料箱250连接，填料箱250通过第五管道与动力泵220接通。第六管道的两端分别接通水箱210和第四管道，第六管道上安装有第三阀门233。

本实用新型提供的一种太阳能热水系统200，其工作原理如下：

当太阳能热水系统200正常工作时，仅开启第一阀门231，水箱210的水通过动力泵220泵入聚光式太阳能集热器100，水流穿过过滤网进入集热管内，经集热管加热后流出，热水沿第一管道流回水箱210。

当集热管内的吸附剂需要更换时，关闭第一阀门231，打开第二阀门232，关闭集热管进口端的过滤网，打开集热管出口端的过滤网，水箱210中的水通过动力泵220泵入聚光式太阳能集热器100，水流将集热管中的吸附材料冲走，在第二过滤器242内过滤，吸附材料滞留在第二过滤器242内，水流通过第四管道进入填料箱250，同时打开第三阀门233和吸附剂填充区122进口端的过滤网，关闭集热管出口端的过滤网，水箱210的水也进入填料箱250，将填料箱250中新的吸附材料通过动力泵220泵入吸附剂填充区122，待填充结束后关闭吸附剂填充区122进口端的过滤网。

本实用新型实施例提供的一种聚光式太阳能集热器100和太阳能热水系统200，其至少具有以下优点：

通过反射壁面111反射太阳光线到吸收涂层125上，水流通过集热管吸收太阳能量被加热，多余的热量传递至吸附剂填充区122，吸附填充区内填充有吸附剂，吸附剂在一定温度下能够将其吸附的水分重新释放，完成吸附剂的再生。再生后的吸附剂再次吸附水分的同时会放出热量，放出的热量可以在没有太阳能量的时候加热水流，本实用新型将太阳能量和吸附剂的吸附-再生循环结合，延长了热水的供应时间，提高了太阳能的利用率。

反射壁面111可以反射太阳光线，玻璃盖板112能够避免太阳光线产生衰减，由玻璃盖板112和吸收涂层125连接形成的密封壳体能够保证在雨雪天气时，雨雪无法渗漏进聚光式太阳能集热器100内部，同时全封闭的设计也可以具备一定的保温功能，以提升聚光式太阳能集热器100的集热效率。

本实用新型设计的聚光式太阳能集热器100可以实现昼夜交替供热，且阴天也能够提供热水，具有较高的应用价值。利用聚光式太阳能集热器100设计的太阳能热水系统200能够更好地利用太阳能热量，和吸附剂热量，且更换吸附剂的操作方便。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)

1.一种聚光式太阳能集热器，其特征在于，包括壳体和集热管，所述集热管安装于所述壳体内部；

所述壳体包括反射壁面，用于反射太阳光线；所述集热管为同轴多层管，相邻两层管壁之间均有空腔，多层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区和吸附剂填充区，所述管壁数量为2～4层；所述第一通水区的空腔内部安装有支撑柱，其外表面设置有吸收涂层，用于吸收所述反射壁面反射的太阳光线，所述集热管的进口端和出口端均安装有过滤网。

2.根据权利要求1所述的聚光式太阳能集热器，其特征在于，所述集热管的管壁数量为至少3层，多层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区。

3.根据权利要求1所述的聚光式太阳能集热器，其特征在于，所述集热管的管壁数量为3层，3层管壁将集热管的内部空腔由外到内分隔成第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区。

4.根据权利要求3所述的聚光式太阳能集热器，其特征在于，所述壳体还包括玻璃盖板，所述反射壁面和玻璃盖板连接形成密封的壳体。

5.根据权利要求4所述的聚光式太阳能集热器，其特征在于，所述反射壁面的周长大于所述玻璃盖板的长度。

6.根据权利要求3所述的聚光式太阳能集热器，其特征在于，所述过滤网为6个，所述集热管的进口端和出口端各安装3个，3个过滤网分别用于封闭第一通水区、吸附剂填充区和第二通水区。

7.一种太阳能热水系统，其特征在于，包括水箱、动力泵和如权利要求1～6任一项所述的聚光式太阳能集热器；

所述集热管的出口端通过第一管道与水箱连接，水箱通过第二管道与聚光式太阳能集热器连接，所述第二管道上安装有动力泵，用于将水箱的动力泵入所述聚光式太阳能集热器中加热后返回水箱。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一管道沿聚光式太阳能集热器到水箱的方向上依次安装有第一阀门和第一过滤器，用于控制水流流向和过滤水流。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括吸附剂更换的管道系统，所述吸附剂更换的管道系统包括第三管道、第四管道、第五管道、第二过滤器和填料箱；

所述聚光式太阳能集热器的出口端通过第三管道与第二过滤器连接，所述第三管道上安装有第二阀门；所述第二过滤器通过第四管道与填料箱连接，所述填料箱通过第五管道与动力泵接通。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述吸附剂更换的管道系统还包括第六管道，所述第六管道的两端分别接通水箱和第四管道，所述第六管道上安装有第三阀门。

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