CN2674358Y - 太阳能聚热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能聚热装置，该装置包括透明真空容器，真空容器内设有吸热元件，吸热元件上换热连接有导热元件，导热元件延伸出真空容器，该透明真空容器向光面设有曲面凹槽，该曲面凹槽内设有球形聚光凸透镜，所述吸热元件沿凹槽曲面呈东西向设置。本太阳能聚热装置，由于在真空容器的向光面设有曲面凹槽，且该曲面凹槽内设有球形聚光凸透镜，因此，可以使太阳光线一年四季全天候通过球形聚光凸透镜，聚焦在真空容器内的吸热元件上，所以，本实用新型能够提高吸热元件的吸热效果。由上述太阳能聚热装置组成的太阳能热水系统，可使水箱中的水快速加热，与现有的热水器相比，其换热效率大幅提高。

Description

太阳能聚热装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能装置，尤其涉及一种太阳能聚热装置。
背景技术
一般的太阳能集热真空管，包括一玻璃真空管和设置在真空管内的一平板形金属吸热板，在吸热板的正面设置有吸热涂层，以利更好的吸收照射在吸热板上的太阳光，吸热板的背面设有聚热导管，聚热导管内有导热介质。这种传统的真空管一般都不使用聚光器，并且玻璃真空管为普通圆形透明结构，所以，对于垂直照射在吸热板上的太阳光，吸热板能够较好的吸收，但是，太阳光倾斜一定角度后，由于光线在玻璃真空管表面会产生折射和反射，因此，使吸热板的吸热效率降低。例如，冬季和夏季太阳在天空的位置会发生变化，因此太阳光的照射角度会发生变化，而太阳能集热真空管安装完成后，很难同时满足冬季和夏季太阳光垂直照射到吸热板上的要求，并且，同一天的不同时段太阳光线的照射角度也有一定变化，这些变化都会对吸热板的吸热效率产生一定影响。如果设计出一种满足一年四季全天候都能够使太阳光很好的照射在吸热板上的太阳能聚热装置，将会解决上述问题，并有效提高太阳能聚热装置的吸热效率。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能聚热装置，能够使太阳光线一年四季全天候都聚焦于吸热元件上，增加能源利用率，提高吸热元件的吸热效果。
本实用新型的目的是这样实现的，一种太阳能聚热装置，包括透明真空容器，真空容器内设有吸热元件，吸热元件上换热连接有导热元件，导热元件延伸出真空容器，该透明真空容器向光面设有曲面凹槽，该曲面凹槽内设有球形聚光凸透镜，所述吸热元件沿凹槽曲面呈东西向设置。
所述吸热元件上的吸热区域大于太阳光线在吸热元件上的各聚焦点构成的区域。
所述透明真空容器的曲面凹槽为球面凹槽。
所述吸热元件为吸热曲面板。
所述吸热曲面板为带状。
所述导热元件与所述真空容器连接处设有隔热元件。
所述透明真空容器为U形或为半球形。
所述半球形透明真空容器边缘设有缺口。
该球形聚光凸透镜由曲面凹槽直接托置。
该球形聚光凸透镜与曲面凹槽间设有透明支撑元件。
本实用新型的太阳能聚热装置，由于在真空容器的向光面设有曲面凹槽，且该曲面凹槽内设有球形聚光凸透镜，因此，可以使太阳光线一年四季全天候通过球形聚光凸透镜，聚焦在真空容器内的吸热元件上，所以，本实用新型能够提高吸热元件的吸热效果。由上述太阳能聚热装置组成的太阳能热水系统，可使水箱中的水快速加热，与现有的热水器相比，其换热效率大幅提高。
附图说明
图1为本实用新型的太阳能聚热装置立体示意图。
图1A为图1的局部放大示意图。
图2为图1的俯视示意图。
图3为本实用新型的太阳能聚热装置另一结构立体示意图。
图4本实用新型的太阳能聚热装置再一结构立体示意图。
图5、图6为图1的剖视示意图。
图7为本实用新型另一实施例结构示意图。
图8为图7的侧视示意图。
图9A、9B、9C为图5的B-B剖面图。
图10A为本实用新型真空容器上设有一个缺口的结构示意图。
图10B为本实用新型真空容器上设有二个缺口的结构示意图。
图11为本太阳能聚热装置与循环水管道连接的结构示意图。
图12为本实用新型安装在建筑物上的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1、2、5、6所示，一种太阳能聚热装置1，包括透明真空容器11，真空容器11内设有吸热元件12，吸热元件12上换热连接有导热元件13，导热元件13延伸出真空容器11，该透明真空容器11向光面设有曲面凹槽111，该曲面凹槽111内设有球形聚光凸透镜14，所述吸热元件12沿凹槽111曲面呈东西方向设置。
进一步，所述吸热元件12上的吸热区域大于太阳光线在吸热元件12上的各聚焦点构成的区域。
本实用新型的太阳能聚热装置1，由于在真空容器11的向光面设有曲面凹槽111，且该曲面凹槽111内设有球形聚光凸透镜14，因此，可以使太阳光线一年四季全天候通过球形聚光凸透镜14，聚焦在真空容器11内的吸热元件12上(如图9A、9B、9C)，所以，本实用新型能够提高吸热元件12的吸热效果。
如图1、2所示，本实施例中所述透明真空容器11为半球形，该球形聚光凸透镜14由曲面凹槽111直接托置；该曲面凹槽111为球面凹槽，且球面凹槽111的曲率半径可与球形聚光凸透镜14的曲率半径相同，以使该球形聚光凸透镜14能够恰好放入该球面凹槽111内，而被该球面凹槽111托置，此时，球形聚光凸透镜14的球面与球面凹槽111的表面完全贴合。
作为本实施例的另一种实施方式，该球形聚光凸透镜14与曲面凹槽111间也可设有透明支撑元件(图中未示出)，球形聚光凸透镜14在曲面凹槽111内通过透明支撑元件固定和定位。
进一步，如图10A所示，为了减少容器11四周太阳光线通过透明真空容器11而产生折射现象，使太阳光更容易通过球形聚光元件14汇聚在吸热元件12上，以提高太阳能的利用效率，在所述半球形透明真空容器11的边缘上设有缺口112，该缺口112可以为弧形缺口，且可根据需要设置两个(如图10B)或两个以上。同时该缺口112也可方便操作者用手将球形聚光凸透镜14从球面凹槽中取出。
如图1、2、5、6所示，所述吸热元件12为沿部分凹槽曲面设置的吸热曲面板；该吸热曲面板具有一定厚度，其可由吸热材料制成；也可由金属制成，再于表面涂覆吸热涂层，以提高吸热效果；所述导热元件13为常用的导热管，管内有导热介质，导热管设于吸热元件12上，以利更好的吸热和导热。导热管与吸热板的连接方式，可采用如图1所示固定连接方式；或采用如图3、图4所示导热管弯曲贴附于吸热板上；导热管还可与吸热板一体成型；或采用其它常规连接方式连接。
如图1、2所示，所述吸热曲面板为带状，该带状吸热曲面板的宽度及设置的位置，至少应该能够使一年四季的太阳光都可以会聚到该带状吸热曲面板上，如图5所示，N为冬季太阳光线L1聚焦位置；如图6所示，M为夏季太阳光线L2聚焦位置；如图9A、B、C所示，分别为一天的上午、中午和下午太阳光聚焦的位置，正如前述吸热元件12上的吸热区域大于太阳光线在吸热元件12上的这些聚焦点构成的区域，如此，可以达到使太阳光线全天候都能聚焦到吸热元件12上，增加能源利用率和提高集热效率的目的。
作为本实施例的另一种实施方式，如图3、4所示，所述吸热曲面板也可为比带状更大的形状，该曲面板的面积约占半球形透明真空容器11曲面的1/3至2/3，但其设置位置则以不遮挡透明真空容器11侧面的太阳光线入射角度为宜。
如图1A所示，本实施例中所述导热元件13与所述真空容器11连接处设有隔热元件15。由于真空容器11多为玻璃制成，而玻璃也是热的良导体，当没有太阳光或在夜晚时，吸热元件12不能吸取太阳能，玻璃容器还会将本身的低温传递给吸热元件12和导热元件13，使吸热元件12和导热元件13加速冷却，本实施例中，导热元件13与所述真空容器11连接处设有隔热元件15，可在夜晚减缓吸热元件12和导热元件13的冷却速度，以提高太阳能的利用率。
本实施例中，隔热元件15可采用任何有机材料的垫圈，其作用是隔绝真空容器11和导热元件13之间的热传导，使吸热元件12和导热元件13冷却速度降低。
如图11所示，为由上述太阳能聚热装置1组成的太阳能热水系统，该太阳能热水系统包括水箱(图中未示)，水箱连接有冷热水循环管道4，多个有序排列的所述太阳能聚热装置1的各个导热元件13均与冷热水循环管道4换热连接，导热元件13的蒸发端吸收热量后，由冷凝端将热量传导给冷热水循环管道4中的冷水，使冷水升温同时导热介质在冷凝端冷却再循环到蒸发端，本太阳能聚热装置1可使冷热水循环管道4中的水快速加热；因此，本太阳能热水系统比现有的热水器的换热效率有大幅提高。
进一步，该太阳能热水系统中的冷热水循环管道4可设置数条，冷热水循环管道4外部设有保温材料5。如图12所示，太阳能聚热装置1可以沿建筑物6水平面设置，也可沿建筑物6垂直面或斜面设置，还可以设置在地平面以下，使太阳能热水系统具有更多的安装选择形式；太阳能聚热装置1的后部的建筑物6上还可设有反光层7，以使太阳光线反射后，再照射在吸热元件12上。同时，本实用新型的太阳能聚热装置1安装在建筑物上，还可以装饰建筑物外观，起到美化环境的效果。
实施例2
本实施例与实施例1的结构和原理基本相同，其区别在于如图7、8所示，所述透明真空容器11为U形。采用这样的结构，可以减少容器11四周太阳光线通过透明真空容器11而产生折射现象，使太阳光更容易通过球形聚光元件14汇聚在吸热元件上，更可提高太阳能的利用效率。
由于此U形透明真空容器11具有一定宽度，且向光面设有球面凹槽，因此，同样可以使球形聚光凸透镜14被托置在球面凹槽111中，而不会掉落。当然，为了稳妥，也可以在U形透明真空容器11后侧，设置固定元件，对球形聚光凸透镜14加以固定(图中未示出)。
本实施例的其它效果与实施例1相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种太阳能聚热装置，包括透明真空容器，真空容器内设有吸热元件，吸热元件上换热连接有导热元件，导热元件延伸出真空容器，其特征在于：该透明真空容器向光面设有曲面凹槽，该曲面凹槽内设有球形聚光凸透镜，所述吸热元件沿凹槽曲面呈东西向设置。
2.如权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述吸热元件上的吸热区域大于太阳光线在吸热元件上的各聚焦点构成的区域。
3.如权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述透明真空容器的曲面凹槽为球面凹槽。
4.如权利要求1或2或3所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述吸热元件为吸热曲面板。
5.如权利要求4所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述吸热曲面板为带状。
6.如权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述导热元件与所述真空容器连接处设有隔热元件。
7.如权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述透明真空容器为U形或为半球形。
8.如权利要求7所述的太阳能聚热装置，其特征在于：所述半球形透明真空容器边缘设有缺口。
9.如权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于：该球形聚光凸透镜由曲面凹槽直接托置。
10.如权利要求1所述的太阳能聚热装置，其特征在于：该球形聚光凸透镜与曲面凹槽间设有透明支撑元件。
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