CN2821481Y

CN2821481Y - 太阳能中温生活供热系统

Info

Publication number: CN2821481Y
Application number: CN 200420009887
Authority: CN
Inventors: 郑飞; 李安定; 李斌; 李鑫; 臧春城
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electronics of CAS; Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2014-11-24

Abstract

一种太阳能中温生活供热系统，包括太阳能集热器[3]、储热器[2]、换热器[1]、泵[5]、辅助加热系统[4]和管路系统。集热器[3]、储热器[2]、泵[5]、换热器[1]、辅助加热系统[4]等部件通过管路组成循环工质的多环路系统，多个环路之间有共同管路段[6]，并共用一个泵[5]，泵[5]串联在共同管路段[6]上；太阳能集热器[3]的聚光器采用玻璃钢基体贴玻璃镜的方法或氧化镁基体贴玻璃镜的方法制成，聚光器的半接收角取为14。辅助加热系统[4]可采用任意辅助加热方式。储热器[2]的储热介质为导热油或导热油加相变储热材料。

Description

太阳能中温生活供热系统

技术领域

本实用新型涉及一种生活供热系统，特别涉及太阳能中温生活供热系统。

背景技术

目前采用的太阳能生活供热系统主要用于提供洗澡用热水。采用的太阳能集热器是平板型、真空管型或真空管热管等类型，集热器的聚光比小于或等于1。其系统一般包括太阳能集热器、管路系统、水箱、膨胀水箱和动力系统，水箱即系统的储热容器，储热介质是水箱中的水。集热器中的水被太阳能加热后通过自然对流或强制循环方式与水箱中的温度较低的水进行传热传质，达到把水箱中的水加热的目的。有些真空管或真空管热管型太阳能集热系统也用于提供开水，其方案与上述提供洗澡用热水的系统相同，只是减小了水箱的容积。

这些生活供热系统具有如下缺点：1)集热温度达到100℃左右时，热损失系数急剧增大，所以不能用于中高温生活供热，或用于中高温生活供热时，系统效率低；2)管路系统中的水在冬天容易结冰，造成管路冻坏，所以系统在冬季使用时需进行电加热带防冻、管路放空或间歇循环等复杂的管路防冻措施；3)当提供开水时，由于开水直接与橡胶制品接触，不能保证饮用水的安全卫生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够用于蒸饭、烧开水等中高温生活用热的太阳能集热系统，在800W/m²太阳辐射条件下，系统提供100℃左右热水时，能够达到40％以上的效率，并且操作维护简单，冬季使用时不存在管路冻坏的可能性。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型的主要构件包括聚光型太阳能集热器、储热器、膨胀油箱、换热器、泵、辅助加热系统和管路系统。太阳能集热器的出口通过管路与储热器的进口连接，储热器的出口通过管路与换热器的入口以及泵的入口连接，泵的出口通过管路与太阳能集热器、辅助加热系统以及储热器的入口连接，辅助加热系统的出口通过管路与换热器的入口连接，换热器的出口通过管路与泵的入口连接。膨胀油箱通过管路与连接太阳能集热器出口和储热器入口的管路连接，膨胀油箱的顶部位置高于上述各部件的位置。

本实用新型具有以下特点：

1、太阳能集热器为聚光型集热器，其聚光器采用玻璃钢基体贴玻璃镜的方法或氧化镁基体贴玻璃镜的方法制作。聚光型太阳能集热器固定放置，每年调整4次聚光镜朝向太阳的角度，以加强吸收太阳能的效果。调整日期由太阳运行规律在春分和秋分前后进行。

2、本实用新型的储热介质是导热油或相变储热材料，并采用了封闭环路加换热器的结构，即管路系统组成封闭环路，导热油在封闭环路中循环流动，在通过储热器时与储热介质进行热交换，在通过换热器时将热量传递给用热工质的结构。所选用导热油的凝固点低于-20℃，最高使用温度高于180℃；换热器可以是任何现有形式的换热器，泵为油泵。

3、现有技术是单一环路系统，集热器、储热器、动力系统和管路系统依次排列形成单一环路。本实用新型采用多环路系统。集热器、储热器、泵、换热器、辅助加热系统等部件通过管路组成工质的多环路系统，包括有：集热器、储热器和泵环路；集热器、储热器、换热器和泵环路；储热器、换热器和泵环路；换热器、辅助加热系统和泵环路等。四个环路之间有共同管路段，并共用一个泵，泵串联在共同管路段上。在共同管路段的两端设有工作环路选择阀门。

4、由于现有技术是单一环路系统，所以只能采取电辅助加热系统。本实用新型则由于可以设置单独的辅助加热系统环路，从而采用任意辅助加热方式，例如燃煤、燃气等方式。

本实用新型的工作方式为：聚光型太阳能集热器将太阳光能转化为热能，并加热集热器中流动的导热油。通过导热油的流动，热能被传递到储热器储存起来。在用热端需要热量时，如果太阳辐射好，则储热器和集热器同时提供所需的热量；如果太阳辐射差，则由储热器单独提供所需的热量。如果储热器和集热器不能提供足够的热量，则启动辅助加热系统，提供用热端所需的热量。导热油的流动采用强制循环方式。

本实用新型的特点是：

1、太阳能集热器为聚光型集热器，其聚光器的半接收角取为14°，采用了玻璃钢基体贴玻璃镜的方法或氧化镁基体贴玻璃镜的方法制作；

2、以导热油作为工质，工质在管路和储油容器形成的环路中循环流动，冬季不存在冻坏管路问题；

3、导热油通过换热器将热量传递给用热工质，使用热工质达到指定的温度从而实现系统的功能；

4、采用特殊的管路布置方式，利用阀门控制环路的循环路径，使不同工况下的几个环路可以共同使用同一个泵。

5、本实用新型使用了转换阀，可使系统适应不同的太阳能条件和用热需求，采用泵来强迫流动循环，可使系统有较高的传热效率。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图；图中：1换热器、2储热器、3集热器、4辅助加热系统、5泵、6共同管路段、7膨胀油箱、C1、C2、D1、D2、D3均为阀门；

图2为本实用新型实施例1的总体布置图；

图3为本实用新型实施例2的总体布置图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

图1所示为本实用新型的系统结构，如图1所示，本实用新型包括换热器1、储热器2、聚光型太阳能集热器3、辅助加热系统4、泵5、共同管路段6、膨胀油箱7以及阀门C1、C2、D1、D2、D3。太阳能集热器3的出口通过管路与储热器2的进口连接，储热器2的出口通过管路与换热器1的入口以及泵5的入口连接，泵5的出口通过管路与太阳能集热器3、辅助加热系统4以及储热器2的入口连接，辅助加热系统4的出口通过管路与换热器1的入口连接，换热器1的出口通过管路与泵5的入口连接。膨胀油箱7通过管路与连接太阳能集热器3出口和储热器2入口的管路连接，膨胀油箱7的顶部高于上述各部件的顶部。

其中，太阳能集热器3是聚光型集热器，储热器2中的储热材料是导热油或相变储热材料，泵5是油泵。

如图1所示，集热器3、储热器2、泵5、换热器1、辅助加热系统4等部件通过管路组成工质的多环路系统，包括有：集热器3、储热器2和泵5环路；集热器3、储热器2、换热器1和泵5环路；储热器2、换热器1和泵5环路；换热器1、辅助加热系统4和泵5环路等。四个环路之间有共同管路段6，并共用一个泵5，泵5串联在共同管路段6上。在共同管路段6的两端设有工作环路选择阀门C1、C2、D1、D2、D3。

任何时候，C1、C2中有且仅有一个阀门打开，D1、D2、D3中有且仅有一个阀门打开。C2、D2开，泵5工作时，太阳能集热器3收集的热量被储存到储热器2中；C1、D2开，泵5工作时，太阳能集热器3和储热器2通过换热器1共同提供用户热量；C1、D1开，泵5工作时，储热器2通过换热器1提供用户热量；C1、D3开，泵5工作时，辅助加热系统4通过换热器1提供用户热量；泵5停止时，系统不工作。

如图2所示的实施例1太阳能蒸饭系统由蒸箱11，兼做膨胀油箱的储热油箱12，聚光集热器13，换向阀14和15，齿轮油泵16以及管路系统组成。储热油箱和管路中的工质为导热油。

蒸箱11中的铜盘管17起到换热器的作用，将在铜盘管17中流动的导热油的热量传递给蒸箱11中的水，水气化后用于蒸饭。

吸热元件选用47mm内径，1800mm长度全玻璃真空管，聚光器半接受角取14°，截取后的开口宽度为400mm。

当太阳辐射好，且没有蒸饭要求时，换向阀14接通A2、A3，同时换向阀15接通B1、B3，泵16工作时，管路内导热油的流动方向为：12→14→16→15→13→12，太阳能被储存起来；当太阳辐射好，且有蒸饭要求时，换向阀14接通A1、A3，同时换向阀15接通B1、B3，泵16工作时，管路内导热油的流动方向为：12→11→14→16→15→13→12，集热器13收集的太阳能和储热油箱12中储存的热能同时提供热能用于蒸饭；当太阳辐射不好，使用储热油箱12中的热量蒸饭时，换向阀14接通A1、A3，同时换向阀15接通B1、B2，管路内导热油的流动方向为：12→11→14→16→15→12。

实施例2，太阳能取暖系统：

如图3所示的实施例2由储热换热器23，膨胀油箱24，聚光集热器阵列25，辅助热源26，阀门27、28，泵29组成。膨胀油箱和管路中的工质为导热油。

储热换热器23中放置相变储热材料。导热油在储热换热器中，将热量传递给相变储热材料，相变储热材料再通过散热翅片22加热空气，达到房间21采暖的目的。

当太阳辐射好时，阀门28打开，阀门27关断，泵29工作，管路中导热油的流动方向为：23→29→28→25→23，导热油将热量传递给相变储热材料，并通过散热翅片22加热房间中的空气；当太阳辐射差，且房间21温度达到要求时，泵29停止工作，导热油的循环停止，相变储热材料放出热量，提供房间的采暖；当太阳辐射差，且房间21温度过低时，辅助热源26开始工作，阀门27打开，阀门28关断，泵29工作，管路中导热油的流动方向为：23→29→27→26→23，辅助热源用于提供房间的采暖。

Claims

1、一种太阳能中高温生活供热系统，主要包括太阳能集热器[3]、储热器[2]、换热器[1]、泵[5]、辅助加热系统[4]和管路系统，其特征在于集热器[3]、储热器[2]、泵[5]、换热器[1]、辅助加热系统[4]等部件通过管路组成循环工质的多环路系统，包括有：集热器[3]、储热器[2]和泵[5]环路；集热器[3]、储热器[2]、换热器[1]和泵[5]环路；储热器[2]、换热器[1]和泵[5]环路；换热器[1]、辅助加热系统[4]和泵[5]环路等；四个环路之间有共同管路段[6]，并共用一个泵[5]，泵[5]串联在共同管路段[6]上；在共同管路段[6]的两端设有工作环路选择阀门[C1]、[C2]、[D1]、[D2]、[D3]；太阳能集热器[3]的出口通过管路与储热器[2]的进口连接，储热器[2]的出口通过管路与换热器[1]的入口以及泵[5]的入口连接，泵[5]的出口通过管路与太阳能集热器[3]储热器[2]的入口连接，换热器[1]的出口通过管路与泵[5]的入口连接；泵[5]的出口通过管路与辅助加热系统[4]连接，辅助加热系统[4]的出口通过管路与换热器[1]的入口连接。

2、根据权利要求1所述的太阳能中高温生活供热系统，其特征在于在封闭环路中循环流动的循环工质采用导热油，导热油的凝固点低于-20℃，最高使用温度高于180℃。

3、根据权利要求1所述的太阳能中高温生活供热系统，其特征在于太阳能集热器[3]为聚光型集热器，其聚光器的半接收角取为14°。

4、根据权利要求1所述的太阳能中高温生活供热系统，其特征在于储热器[2]的储热介质为导热油或导热油加相变储热材料。