專利名稱：太陽能中溫生活供熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種生活供熱系統(tǒng)，特別涉及太陽能中溫生活供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前采用的太陽能生活供熱系統(tǒng)主要用于提供洗澡用熱水。采用的太陽能集熱器是平板型、真空管型或真空管熱管等類型，集熱器的聚光比小于或等于1。其系統(tǒng)一般包括太陽能集熱器、管路系統(tǒng)、水箱、膨脹水箱和動力系統(tǒng)，水箱即系統(tǒng)的儲熱容器，儲熱介質(zhì)是水箱中的水。集熱器中的水被太陽能加熱后通過自然對流或強制循環(huán)方式與水箱中的溫度較低的水進行傳熱傳質(zhì)，達到把水箱中的水加熱的目的。有些真空管或真空管熱管型太陽能集熱系統(tǒng)也用于提供開水，其方案與上述提供洗澡用熱水的系統(tǒng)相同，只是減小了水箱的容積。
這些生活供熱系統(tǒng)具有如下缺點1)集熱溫度達到100℃左右時，熱損失系數(shù)急劇增大，所以不能用于中高溫生活供熱，或用于中高溫生活供熱時，系統(tǒng)效率低；2)管路系統(tǒng)中的水在冬天容易結(jié)冰，造成管路凍壞，所以系統(tǒng)在冬季使用時需進行電加熱帶防凍、管路放空或間歇循環(huán)等復雜的管路防凍措施；3)當提供開水時，由于開水直接與橡膠制品接觸，不能保證飲用水的安全衛(wèi)生。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠用于蒸飯、燒開水等中高溫生活用熱的太陽能集熱系統(tǒng)，在800W/m2太陽輻射條件下，系統(tǒng)提供100℃左右熱水時，能夠達到40％以上的效率，并且操作維護簡單，冬季使用時不存在管路凍壞的可能性。
本實用新型的技術(shù)方案是本實用新型的主要構(gòu)件包括聚光型太陽能集熱器、儲熱器、膨脹油箱、換熱器、泵、輔助加熱系統(tǒng)和管路系統(tǒng)。太陽能集熱器的出口通過管路與儲熱器的進口連接，儲熱器的出口通過管路與換熱器的入口以及泵的入口連接，泵的出口通過管路與太陽能集熱器、輔助加熱系統(tǒng)以及儲熱器的入口連接，輔助加熱系統(tǒng)的出口通過管路與換熱器的入口連接，換熱器的出口通過管路與泵的入口連接。膨脹油箱通過管路與連接太陽能集熱器出口和儲熱器入口的管路連接，膨脹油箱的頂部位置高于上述各部件的位置。
本實用新型具有以下特點1、太陽能集熱器為聚光型集熱器，其聚光器采用玻璃鋼基體貼玻璃鏡的方法或氧化鎂基體貼玻璃鏡的方法制作。聚光型太陽能集熱器固定放置，每年調(diào)整4次聚光鏡朝向太陽的角度，以加強吸收太陽能的效果。調(diào)整日期由太陽運行規(guī)律在春分和秋分前后進行。
2、本實用新型的儲熱介質(zhì)是導熱油或相變儲熱材料，并采用了封閉環(huán)路加換熱器的結(jié)構(gòu)，即管路系統(tǒng)組成封閉環(huán)路，導熱油在封閉環(huán)路中循環(huán)流動，在通過儲熱器時與儲熱介質(zhì)進行熱交換，在通過換熱器時將熱量傳遞給用熱工質(zhì)的結(jié)構(gòu)。所選用導熱油的凝固點低于-20℃，最高使用溫度高于180℃；換熱器可以是任何現(xiàn)有形式的換熱器，泵為油泵。
3、現(xiàn)有技術(shù)是單一環(huán)路系統(tǒng)，集熱器、儲熱器、動力系統(tǒng)和管路系統(tǒng)依次排列形成單一環(huán)路。本實用新型采用多環(huán)路系統(tǒng)。集熱器、儲熱器、泵、換熱器、輔助加熱系統(tǒng)等部件通過管路組成工質(zhì)的多環(huán)路系統(tǒng)，包括有集熱器、儲熱器和泵環(huán)路；集熱器、儲熱器、換熱器和泵環(huán)路；儲熱器、換熱器和泵環(huán)路；換熱器、輔助加熱系統(tǒng)和泵環(huán)路等。四個環(huán)路之間有共同管路段，并共用一個泵，泵串聯(lián)在共同管路段上。在共同管路段的兩端設(shè)有工作環(huán)路選擇閥門。
4、由于現(xiàn)有技術(shù)是單一環(huán)路系統(tǒng)，所以只能采取電輔助加熱系統(tǒng)。本實用新型則由于可以設(shè)置單獨的輔助加熱系統(tǒng)環(huán)路，從而采用任意輔助加熱方式，例如燃煤、燃氣等方式。
本實用新型的工作方式為聚光型太陽能集熱器將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，并加熱集熱器中流動的導熱油。通過導熱油的流動，熱能被傳遞到儲熱器儲存起來。在用熱端需要熱量時，如果太陽輻射好，則儲熱器和集熱器同時提供所需的熱量；如果太陽輻射差，則由儲熱器單獨提供所需的熱量。如果儲熱器和集熱器不能提供足夠的熱量，則啟動輔助加熱系統(tǒng)，提供用熱端所需的熱量。導熱油的流動采用強制循環(huán)方式。
本實用新型的特點是1、太陽能集熱器為聚光型集熱器，其聚光器的半接收角取為14°，采用了玻璃鋼基體貼玻璃鏡的方法或氧化鎂基體貼玻璃鏡的方法制作；2、以導熱油作為工質(zhì)，工質(zhì)在管路和儲油容器形成的環(huán)路中循環(huán)流動，冬季不存在凍壞管路問題；3、導熱油通過換熱器將熱量傳遞給用熱工質(zhì)，使用熱工質(zhì)達到指定的溫度從而實現(xiàn)系統(tǒng)的功能；4、采用特殊的管路布置方式，利用閥門控制環(huán)路的循環(huán)路徑，使不同工況下的幾個環(huán)路可以共同使用同一個泵。
5、本實用新型使用了轉(zhuǎn)換閥，可使系統(tǒng)適應(yīng)不同的太陽能條件和用熱需求，采用泵來強迫流動循環(huán)，可使系統(tǒng)有較高的傳熱效率。


圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖中1換熱器、2儲熱器、3集熱器、4輔助加熱系統(tǒng)、5泵、6共同管路段、7膨脹油箱、C1、C2、D1、D2、D3均為閥門；圖2為本實用新型實施例1的總體布置圖；圖3為本實用新型實施例2的總體布置圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
圖1所示為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，本實用新型包括換熱器1、儲熱器2、聚光型太陽能集熱器3、輔助加熱系統(tǒng)4、泵5、共同管路段6、膨脹油箱7以及閥門C1、C2、D1、D2、D3。太陽能集熱器3的出口通過管路與儲熱器2的進口連接，儲熱器2的出口通過管路與換熱器1的入口以及泵5的入口連接，泵5的出口通過管路與太陽能集熱器3、輔助加熱系統(tǒng)4以及儲熱器2的入口連接，輔助加熱系統(tǒng)4的出口通過管路與換熱器1的入口連接，換熱器1的出口通過管路與泵5的入口連接。膨脹油箱7通過管路與連接太陽能集熱器3出口和儲熱器2入口的管路連接，膨脹油箱7的頂部高于上述各部件的頂部。
其中，太陽能集熱器3是聚光型集熱器，儲熱器2中的儲熱材料是導熱油或相變儲熱材料，泵5是油泵。
如圖1所示，集熱器3、儲熱器2、泵5、換熱器1、輔助加熱系統(tǒng)4等部件通過管路組成工質(zhì)的多環(huán)路系統(tǒng)，包括有集熱器3、儲熱器2和泵5環(huán)路；集熱器3、儲熱器2、換熱器1和泵5環(huán)路；儲熱器2、換熱器1和泵5環(huán)路；換熱器1、輔助加熱系統(tǒng)4和泵5環(huán)路等。四個環(huán)路之間有共同管路段6，并共用一個泵5，泵5串聯(lián)在共同管路段6上。在共同管路段6的兩端設(shè)有工作環(huán)路選擇閥門C1、C2、D1、D2、D3。
任何時候，C1、C2中有且僅有一個閥門打開，D1、D2、D3中有且僅有一個閥門打開。C2、D2開，泵5工作時，太陽能集熱器3收集的熱量被儲存到儲熱器2中；C1、D2開，泵5工作時，太陽能集熱器3和儲熱器2通過換熱器1共同提供用戶熱量；C1、D1開，泵5工作時，儲熱器2通過換熱器1提供用戶熱量；C1、D3開，泵5工作時，輔助加熱系統(tǒng)4通過換熱器1提供用戶熱量；泵5停止時，系統(tǒng)不工作。
如圖2所示的實施例1太陽能蒸飯系統(tǒng)由蒸箱11，兼做膨脹油箱的儲熱油箱12，聚光集熱器13，換向閥14和15，齒輪油泵16以及管路系統(tǒng)組成。儲熱油箱和管路中的工質(zhì)為導熱油。
蒸箱11中的銅盤管17起到換熱器的作用，將在銅盤管17中流動的導熱油的熱量傳遞給蒸箱11中的水，水氣化后用于蒸飯。
吸熱元件選用47mm內(nèi)徑，1800mm長度全玻璃真空管，聚光器半接受角取14°，截取后的開口寬度為400mm。
當太陽輻射好，且沒有蒸飯要求時，換向閥14接通A2、A3，同時換向閥15接通B1、B3，泵16工作時，管路內(nèi)導熱油的流動方向為12→14→16→15→13→12，太陽能被儲存起來；當太陽輻射好，且有蒸飯要求時，換向閥14接通A1、A3，同時換向閥15接通B1、B3，泵16工作時，管路內(nèi)導熱油的流動方向為12→11→14→16→15→13→12，集熱器13收集的太陽能和儲熱油箱12中儲存的熱能同時提供熱能用于蒸飯；當太陽輻射不好，使用儲熱油箱12中的熱量蒸飯時，換向閥14接通A1、A3，同時換向閥15接通B1、B2，管路內(nèi)導熱油的流動方向為12→11→14→16→15→12。
實施例2，太陽能取暖系統(tǒng)如圖3所示的實施例2由儲熱換熱器23，膨脹油箱24，聚光集熱器陣列25，輔助熱源26，閥門27、28，泵29組成。膨脹油箱和管路中的工質(zhì)為導熱油。
儲熱換熱器23中放置相變儲熱材料。導熱油在儲熱換熱器中，將熱量傳遞給相變儲熱材料，相變儲熱材料再通過散熱翅片22加熱空氣，達到房間21采暖的目的。
吸熱元件選用47mm內(nèi)徑，1800mm長度全玻璃真空管，聚光器半接受角取14°，截取后的開口寬度為400mm。
當太陽輻射好時，閥門28打開，閥門27關(guān)斷，泵29工作，管路中導熱油的流動方向為23→29→28→25→23，導熱油將熱量傳遞給相變儲熱材料，并通過散熱翅片22加熱房間中的空氣；當太陽輻射差，且房間21溫度達到要求時，泵29停止工作，導熱油的循環(huán)停止，相變儲熱材料放出熱量，提供房間的采暖；當太陽輻射差，且房間21溫度過低時，輔助熱源26開始工作，閥門27打開，閥門28關(guān)斷，泵29工作，管路中導熱油的流動方向為23→29→27→26→23，輔助熱源用于提供房間的采暖。
權(quán)利要求1.一種太陽能中高溫生活供熱系統(tǒng)，主要包括太陽能集熱器[3]、儲熱器[2]、換熱器[1]、泵[5]、輔助加熱系統(tǒng)[4]和管路系統(tǒng)，其特征在于集熱器[3]、儲熱器[2]、泵[5]、換熱器[1]、輔助加熱系統(tǒng)[4]等部件通過管路組成循環(huán)工質(zhì)的多環(huán)路系統(tǒng)，包括有集熱器[3]、儲熱器[2]和泵[5]環(huán)路；集熱器[3]、儲熱器[2]、換熱器[1]和泵[5]環(huán)路；儲熱器[2]、換熱器[1]和泵[5]環(huán)路；換熱器[1]、輔助加熱系統(tǒng)[4]和泵[5]環(huán)路等；四個環(huán)路之間有共同管路段[6]，并共用一個泵[5]，泵[5]串聯(lián)在共同管路段[6]上；在共同管路段[6]的兩端設(shè)有工作環(huán)路選擇閥門[C1]、[C2]、[D1]、[D2]、[D3]；太陽能集熱器[3]的出口通過管路與儲熱器[2]的進口連接，儲熱器[2]的出口通過管路與換熱器[1]的入口以及泵[5]的入口連接，泵[5]的出口通過管路與太陽能集熱器[3]儲熱器[2]的入口連接，換熱器[1]的出口通過管路與泵[5]的入口連接；泵[5]的出口通過管路與輔助加熱系統(tǒng)[4]連接，輔助加熱系統(tǒng)[4]的出口通過管路與換熱器[1]的入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能中高溫生活供熱系統(tǒng)，其特征在于在封閉環(huán)路中循環(huán)流動的循環(huán)工質(zhì)采用導熱油，導熱油的凝固點低于-20℃，最高使用溫度高于180℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能中高溫生活供熱系統(tǒng)，其特征在于太陽能集熱器[3]為聚光型集熱器，其聚光器的半接收角取為14°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能中高溫生活供熱系統(tǒng)，其特征在于儲熱器[2]的儲熱介質(zhì)為導熱油或?qū)嵊图酉嘧儍岵牧稀?br> 專利摘要一種太陽能中溫生活供熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器[3]、儲熱器[2]、換熱器[1]、泵[5]、輔助加熱系統(tǒng)[4]和管路系統(tǒng)。集熱器[3]、儲熱器[2]、泵[5]、換熱器[1]、輔助加熱系統(tǒng)[4]等部件通過管路組成循環(huán)工質(zhì)的多環(huán)路系統(tǒng)，多個環(huán)路之間有共同管路段[6]，并共用一個泵[5]，泵[5]串聯(lián)在共同管路段[6]上；太陽能集熱器[3]的聚光器采用玻璃鋼基體貼玻璃鏡的方法或氧化鎂基體貼玻璃鏡的方法制成，聚光器的半接收角取為14。輔助加熱系統(tǒng)[4]可采用任意輔助加熱方式。儲熱器[2]的儲熱介質(zhì)為導熱油或?qū)嵊图酉嘧儍岵牧稀?br> 文檔編號F24J2/00GK2821481SQ20042000988
公開日2006年9月27日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者鄭飛, 李安定, 李斌, 李鑫, 臧春城 申請人:中國科學院電工研究所