本實(shí)用新型涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域,具體而言,涉及一種太陽能集熱體。本實(shí)用新型還涉及一種具有太陽能集熱體的集熱裝置以及集熱系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前使用的太陽能集熱裝置,主要有真空管式、平板式和聚焦集熱式等,前兩者被廣泛使用,后者因投資較大僅少量應(yīng)用于個(gè)別工礦企業(yè)。
真空管式太陽能熱水器體積較龐大、玻璃管易碎、集熱管中易結(jié)水垢、不能承壓運(yùn)行,兩三年就需對真空管內(nèi)部進(jìn)行清理、否則嚴(yán)重影響吸熱效果,而且一旦處于空曬就極易發(fā)生炸管。真空管式集熱器多通過鍍膜或鋼化處理來提升玻璃的不易碎特性,但經(jīng)這些處理后,既增加了生產(chǎn)成本、也使玻璃的透光率會(huì)有所降低,從而降低了吸熱效率。上述集熱器在生產(chǎn)時(shí),需要用專用設(shè)備來進(jìn)行鍍膜加工以增加僅一次光接觸時(shí)的光能吸收效率,生產(chǎn)制造的投資巨大、成本較高、更增加了環(huán)境污染可能。
平板集熱器整體性能相對較好,但因蓋板內(nèi)為非真空、保溫性能差,環(huán)境溫度較低時(shí)集熱性能差,而且環(huán)境溫度低、或要求出水溫度高時(shí)的吸熱效率也較低,僅適合冬天不結(jié)冰的南方地區(qū)使用。
現(xiàn)有技術(shù)的聚焦集熱器雖通過陽光匯集可提高出水溫度,但因面向匯集光側(cè)基本無法采取保溫措施,其集熱性能和吸熱效率也不高,且投資巨大。
此外,上述現(xiàn)有太陽能熱水器一般安裝為固定角度,不能很好地跟蹤太陽光直射方向,因此對太陽能的采集和利用率相對較低;除此,上述現(xiàn)有太陽能熱水器,尤其是真空管式熱水器,基本需要安裝在向陽的高處,例如但不限于建筑物的頂部,一方面由于其本身體積較大,較為笨重,安裝于建筑物頂部的過程中,可能會(huì)損壞該建筑物頂部的防水層;另一方面,該太陽能熱水器還影響了該建筑物的美觀性;在北方地域使用時(shí)還需在室外管路上敷設(shè)電熱防凍帶、否則就極易出現(xiàn)“凍管”而導(dǎo)致系統(tǒng)性損壞,電熱防凍帶就要消耗不少電能、降低了節(jié)能的效果、更增加了使用成本。
本發(fā)明人此前的中國實(shí)用新型專利《一種可追蹤聚光的太陽能集熱裝置》(專利號:ZL 201520072311.9),其能夠跟蹤太陽光直射方向來收集太陽能,當(dāng)太陽光線照射在拋物反射鏡內(nèi)端面上時(shí),光線反射到集熱反射鏡上,其只能吸收經(jīng)集熱反射鏡再次反射后的光線的太陽能,對于首次射入到該集熱反射鏡上的光線的部分太陽能,未能進(jìn)行吸收利用,從而導(dǎo)致其對太陽能的吸收效率仍較低。
本發(fā)明人此前的中國發(fā)明專利《太陽能集熱體、具有該集熱體的集熱裝置以及集熱系統(tǒng)》申請(專利申請受理通知書的發(fā)文序號2016122101686650、申請?zhí)枮?01611187297.2)和同時(shí)遞交的實(shí)用新型專利《太陽能集熱體、具有該集熱體的集熱裝置以及集熱系統(tǒng)》申請(專利申請受理通知書的發(fā)文序號2016122101748290、申請?zhí)枮?01621404814.2),能夠跟蹤太陽光直射方向來收集太陽能、通過光線在第一集熱部和第二集熱部內(nèi)部多次折射和/或反射后能吸收經(jīng)拋物反射鏡反射后的光線的幾乎所有的太陽能,但其第二集熱部的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
目前,如何能低成本地提高太陽能的吸收效率,是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本實(shí)用新型的背景的理解,因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征,更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
本實(shí)用新型的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷,提供一種太陽能集熱體,以能低成本地提高光能吸收效率。
本實(shí)用新型的另一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷,提供一種集熱裝置,以能低成本地提高光能吸收效率。
本實(shí)用新型的另一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷,提供一種集熱系統(tǒng),以能低成本地提高光能吸收效率。
為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面,提供了一種太陽能集熱體,其中所述太陽能集熱體包括第一集熱部,所述第一集熱部包括第一殼體和內(nèi)集熱件,所述第一殼體由透光材料制成,以使得照射于所述第一殼體上的光線能夠進(jìn)入到所述第一殼體內(nèi)部;所述內(nèi)集熱件套設(shè)于所述第一殼體內(nèi)部,以用于吸收所述光線的一部分光能;其中,所述第一殼體具有封閉腔室,所述內(nèi)集熱件的至少一部分套設(shè)于所述封閉腔室內(nèi)。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中所述太陽能集熱體還包括用于吸收所述光線的剩余光能的再一部分的第二集熱部,所述第二集熱部為設(shè)置于所述第一殼體的側(cè)面的板件結(jié)構(gòu),以使得所述第一集熱部中的所述光線經(jīng)所述內(nèi)集熱件折射和/或反射后能夠抵達(dá)所述第二集熱部。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中所述內(nèi)集熱件的內(nèi)部形成有第一腔體,以容置集熱媒介;所述內(nèi)集熱件設(shè)置有媒介入口和媒介出口以供所述集熱媒介進(jìn)入或流出于所述第一腔體。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中所述太陽能集熱體還包括第二殼體,所述第二殼體設(shè)置于所述第二集熱部背向所述第一殼體的側(cè)面上,所述第二殼體與所述第二集熱部之間形成有第二腔體,所述第一腔體和所述第二腔體相互連通,以使得所述集熱媒介能夠在兩者之間流動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中所述內(nèi)集熱件貫穿所述第一殼體和所述第二殼體,所述內(nèi)集熱件穿出所述第二殼體的一端為封閉端,所述封閉端設(shè)置有用于與大氣連通的通氣孔。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中位于所述第二腔體內(nèi)的所述內(nèi)集熱件的內(nèi)部設(shè)置有第一隔板;位于所述第二腔體內(nèi)的所述內(nèi)集熱件的管壁上設(shè)置有第一透孔和第二透孔,所述第一透孔和所述第二透孔分別設(shè)于所述第一隔板的兩側(cè);所述第二腔體內(nèi)設(shè)置有第二隔板,以使得所述第一透孔和所述第二透孔分別設(shè)置于所述第二隔板兩側(cè);所述媒介出口設(shè)置于所述第一隔板的靠近所述第二殼體的封閉端的一側(cè),所述媒介入口設(shè)置于所述第一隔板的遠(yuǎn)離所述第二殼體的封閉端的一側(cè)。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面,提供一種太陽能集熱體,所述太陽能集熱體包括由透明材料制成的殼體,位于所述殼體內(nèi)部的集熱組件,所述集熱組件包括第一內(nèi)集熱件和第二內(nèi)集熱件,透過所述殼體的光線照射于所述第一內(nèi)集熱件上,經(jīng)所述第一內(nèi)集熱件折射或反射后照射于所述第二內(nèi)集熱件上。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面,提供一種集熱裝置,其中所述集熱裝置包括本實(shí)用新型提供的太陽能集熱體和拋物反射鏡,所述太陽能集熱體設(shè)置于所述拋物反射鏡的中心,且所述拋物反射鏡的焦點(diǎn)位于所述內(nèi)集熱件的內(nèi)部。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面,提供一種集熱系統(tǒng),其中所述集熱系統(tǒng)包括本實(shí)用新型提供的集熱裝置和安裝支架,所述集熱裝置設(shè)置于所述安裝支架上。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中所述集熱系統(tǒng)還包括彼此電連接的光電轉(zhuǎn)換組件、控制器以及驅(qū)動(dòng)件,其中所述光電轉(zhuǎn)換組件設(shè)置于所述集熱裝置上,所述驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)安裝支架旋轉(zhuǎn)以使得所述拋物反射鏡跟蹤對準(zhǔn)實(shí)際光照方向。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中所述集熱系統(tǒng)還包括媒介循環(huán)系統(tǒng)和采集控制單元,所述采集控制單元分別與所述光電轉(zhuǎn)換組件和所述媒介循環(huán)系統(tǒng)電連接,所述內(nèi)集熱件設(shè)置有媒介入口和媒介出口以供集熱媒介進(jìn)入或流出于所述第一腔體,所述媒介入口與所述媒介出口分別與媒介循環(huán)系統(tǒng)連通,所述采集控制單元控制所述媒介循環(huán)機(jī)構(gòu)向媒介入口注入集熱媒介。
由上述技術(shù)方案可知,本實(shí)用新型的太陽能集熱體、具有其的集熱裝置以及集熱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的太陽能集熱體包括具有透明材料制成的第一殼體的第一集熱部,太陽光線可以透過該第一殼體進(jìn)入到該第一集熱部中,光線的部分光能可以由位于第一殼體內(nèi)部的內(nèi)集熱件吸收。更進(jìn)一步地,太陽能集熱體還包括位于第一殼體側(cè)面上的第二集熱部,光線通過內(nèi)集熱件折射和/或反射到第二集熱部上,以吸收剩余的光能的再一部分,從而可以對光線的光能進(jìn)行再次吸收。
附圖說明
通過結(jié)合附圖考慮以下對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明,本實(shí)用新型的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本實(shí)用新型的示范性圖解,并非一定是按比例繪制。在附圖中,同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中:
圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種具有保護(hù)層的太陽能集熱體的剖面圖。
圖2是圖1中的太陽能集熱體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中,附圖標(biāo)記說明如下:
100、太陽能集熱體; 21、第一集熱部;
22、第二集熱部; 23、內(nèi)集熱件;
24、密封膠圈; 25、密封墊片;
26、第一殼體; 27、第二殼體;
28、通氣孔; 29、第一隔板;
30、第二隔板; 60、低溫媒介輸入管道;
70、高溫媒介輸出管道; 80、抽真空氣門嘴;
3、線管; 4、噴水管;
5、噴水嘴; 7、保護(hù)層;
8、第二隔熱層; 9、第一隔熱層;
10、光電轉(zhuǎn)換組件; 11、拋物反射鏡;
12、反射鏡座; 13、偏轉(zhuǎn)齒輪;
14、旋轉(zhuǎn)齒輪; 15、偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部;
16、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部; 17、支撐架;
18、采集控制單元; 19、探測調(diào)節(jié)及其保護(hù)罩.
40、媒介入口; 50、媒介出口;
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而,示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施,且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式;相反,提供這些實(shí)施方式使得本實(shí)用新型將全面和完整,并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu),因而將省略它們的詳細(xì)描述。
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的太陽能集熱體100包括具有由透明材料制成的第一殼體26的第一集熱部21,太陽光線可以透過該第一殼體26進(jìn)入到該第一集熱部21中,光線的部分光能可以由位于第一殼體26內(nèi)部的內(nèi)集熱件23吸收。光線在第一集熱部21內(nèi)經(jīng)一次反射或折射,其全天平均可吸收相當(dāng)于集熱裝置單位面積的太陽能69%甚至82%。更進(jìn)一步地,本實(shí)用新型的第一集熱部21的結(jié)構(gòu)簡單,在生產(chǎn)投資需求少、制造成本低的情況下,仍可實(shí)現(xiàn)較高的太陽能的光能吸收率。
更進(jìn)一步地,太陽能集熱體100還包括位于第一殼體26側(cè)面上的第二集熱部22,光線能夠通過內(nèi)集熱件23折射和/或反射到第二集熱部22上,以吸收剩余的光能的再一部分,第二集熱部22的結(jié)構(gòu)簡單,進(jìn)入到第一殼體26內(nèi)的光線經(jīng)過內(nèi)集熱件23的反射或折射后,第二集熱部22能夠?qū)ζ涔饽苓M(jìn)行再次吸收,從而可以使吸收效率提高到99.5%。更進(jìn)一步地,該太陽能集熱體100的全天平均可吸收相當(dāng)于集熱裝置單位面積的太陽能74%甚至87.9%。
在未做相反說明的情況下,本實(shí)用新型中描述的光能為太陽能;使用的順序詞“第一、第二”只是為了更好地說明本實(shí)用新型,并不表示其限定的部件具有先后主次之分;使用的方位詞“上、下”是根據(jù)附圖中的方位進(jìn)行描述的,在將附圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一定角度的情況下,其中“上、下”也跟著旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。
圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種太陽能集熱體100的剖視圖,圖2圖1中的太陽能集熱體100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式提供的太陽能集熱體100,其中該太陽能集熱體100包括第一集熱部21和第二集熱部22。第一集熱部21包括由透明材料制成的第一殼體26,太陽光線可以透過該第一殼體26進(jìn)入到該太陽能集熱體100中,該光線具有的太陽能絕大部分被吸收掉,較現(xiàn)有技術(shù)中的管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器,其太陽能吸收效率顯著提高。在該吸熱過程中,第一集熱部21用于吸收進(jìn)入到第一殼體26內(nèi)部的光線的部分光能,剩余光能到達(dá)第二集熱部22后被吸收掉再一部分光能。
參照圖1,其中第一集熱部21包括第一殼體26和設(shè)置于該第一殼體26內(nèi)部的內(nèi)集熱件23,第一殼體26可以由透光材料制成,太陽光線照射到該第一集熱部21上時(shí),光線能夠透過第一殼體26進(jìn)入到其內(nèi)部,位于該第一殼體26內(nèi)部的內(nèi)集熱件23能夠?qū)⑸鲜龉饩€中的部分光能吸收掉,也就實(shí)現(xiàn)了對進(jìn)入到第一殼體26內(nèi)的光線的光能的首次吸收??梢岳斫獾氖?,透光材料可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)工況需求任意選擇,例如但不限于可以為無色透明的PC材料或者PVC材料或者PMMA材料或玻璃材料,本領(lǐng)域技術(shù)人可以理解的是,采用的材料也可以具有單面透光特性;以上都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。由于第一集熱部21的結(jié)構(gòu)簡單,在生產(chǎn)投資需求少、制造成本低的情況下,可以具有較高的太陽能的光能吸收率,因此具有很好的實(shí)用價(jià)值。
繼續(xù)參照圖1,第二集熱部22可以為設(shè)置于第一集熱部21的側(cè)面的板件結(jié)構(gòu),但不以此為限。本實(shí)用新型的一具體實(shí)施方式,第二集熱部22可以設(shè)置于第一集熱部21的上端,以使得第一集熱部21中的光線經(jīng)內(nèi)集熱件23折射和/或反射后能夠抵達(dá)第二集熱部22,例如但不限于第二集熱部22可以是板狀件,用于吸收光線的剩余光能的再一部分,也就實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入到第一殼體26內(nèi)的光線的光能的再次吸收。因此,上述太陽能集熱體100能夠?qū)⒄丈溆诘谝粴んw26的光線所攜帶的光能吸收掉絕大部分,從而提高了光能的吸收效率,數(shù)據(jù)顯示其吸收效率可以提高到99.5%。
圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種具有保護(hù)層的太陽能集熱體的結(jié)構(gòu)示意圖。
繼續(xù)參照圖1和圖2,本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中內(nèi)集熱件23的內(nèi)部可以形成有第一腔體,以用于容置集熱媒介。第二集熱部22可以設(shè)置為內(nèi)空箱體,但不以此為限。該集熱媒介可以儲(chǔ)存于該第一腔體內(nèi),或者該集熱媒介可以通過管路循環(huán)流入到該第一腔體內(nèi),都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
本實(shí)用新型中以集熱媒介可以循環(huán)流入到第一腔體內(nèi)為例進(jìn)行說明,具體地,內(nèi)集熱件23設(shè)置有媒介入口40和媒介出口50,該媒介入口40和媒介出口50可以分別通過導(dǎo)管與媒介循環(huán)系統(tǒng)連通,以使集熱媒介不斷在第一腔體和媒介循環(huán)系統(tǒng)之間流動(dòng)。本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式,媒介入口40可以設(shè)置于內(nèi)集熱件23的下部。本實(shí)用新型的一具體實(shí)施方式,媒介入口40可以設(shè)置于內(nèi)集熱件23的下端,與其連通的導(dǎo)管可以沿著內(nèi)集熱件23的延伸方向向下延伸。本實(shí)用新型的一具體實(shí)施方式,媒介出口50可以設(shè)置于內(nèi)集熱件23的上部,具體地,媒介出口50可以設(shè)置于第一隔板29的靠近第二殼體27的封閉端的一側(cè),即該媒介出口50可以設(shè)置在第一隔板29的上方,與其連通的導(dǎo)管穿過該第一隔板29后沿著內(nèi)集熱件23的延伸方向向下延伸,并延伸到太陽能集熱體100的外部,以與媒介循環(huán)系統(tǒng)連通,具體地可以參照圖1??梢岳斫獾氖?,內(nèi)集熱件23可以為一體成型或分體型,都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
本實(shí)用新型中的內(nèi)集熱件23和第二集熱部22的材質(zhì)可以根據(jù)實(shí)際工況的需要進(jìn)行選擇,例如但不限于可以為普通鋼、不銹鋼或者銅鋁等金屬材料,也可以為PC材料或者PVC材料,甚至進(jìn)行其他工藝加工包括、但不限于黑化或真空磁控濺射鍍膜,都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式選擇不銹鋼材料制成的內(nèi)集熱件23和第二集熱部22,較現(xiàn)有技術(shù)中的玻璃制成的內(nèi)集熱件,其安全性更高,例如但不限于即使在其內(nèi)部不含有集熱媒介的高溫環(huán)境下,也不會(huì)造成“炸管”現(xiàn)象,從而提高了該太陽能集熱體100的安全性。
可以理解的是,內(nèi)集熱件23的具體結(jié)構(gòu)并無過多限定,例如但不限于該內(nèi)集熱件23為圓筒形、橢圓筒形等,都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。該內(nèi)集熱件23將光線中的光能吸收后可以將其轉(zhuǎn)化為熱能,并可以將其儲(chǔ)存于第一腔體內(nèi)的集熱媒介中??梢岳斫獾氖牵緦?shí)用新型中的集熱媒介可以為液體,也可以為氣體,都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi),下文將以集熱媒介為液體為例進(jìn)行說明。
參照圖1至圖3,本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中第二集熱部22上面有第二殼體27,第二殼體27與第二集熱部22之間形成有第二腔體,該第二腔體可以與第一腔體連通,以使得集熱媒介在第一腔體和第二腔體之間流動(dòng)。可以理解的是,該集熱媒介可以儲(chǔ)存于該第二腔體內(nèi),或者該集熱媒介可以通過管路循環(huán)流入到該第二腔體內(nèi),都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。第二腔體可以設(shè)置有與媒介循環(huán)系統(tǒng)連通的媒介進(jìn)出口,也可以設(shè)置有與第一腔體連通的媒介進(jìn)出口,例如下文中描述的第一透孔和第二透孔。
參照圖1,本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中內(nèi)集熱件23可以貫穿第一殼體26和第二殼體27設(shè)置,例如但不限于可以在第一殼體26和第二殼體27相應(yīng)位置處分別設(shè)置有與內(nèi)集熱件23匹配的第一通孔和第二通孔,以使得該內(nèi)集熱件23經(jīng)過該第一通孔和第二通孔后,由第二集熱部22的內(nèi)部延伸到第二殼體27的外部,內(nèi)集熱件23的伸出端可以為封閉端,且該伸出端可以設(shè)置有能夠與大氣連通的通氣孔28,該通氣孔28可以與外部的氣閥開關(guān)連接,第一通孔與內(nèi)集熱件23之間可以進(jìn)行密封設(shè)置,并且第二通孔與內(nèi)集熱件23之間也可以進(jìn)行密封設(shè)置。
當(dāng)太陽光較弱、甚至沒有太陽光時(shí),例如但不限于在北方寒冬的夜晚,本實(shí)用新型的太陽能集熱體100可以進(jìn)入休眠等待狀態(tài),此時(shí)打開氣閥開關(guān),外界空氣可以通過通氣孔28進(jìn)入到太陽能集熱體100內(nèi),第一腔體和第二腔體內(nèi)的集熱媒介就會(huì)在重力作用下流到太陽能集熱體100外的儲(chǔ)存裝置中,例如但不限于流到儲(chǔ)能媒介保溫箱內(nèi),如此該太陽能集熱體100內(nèi)及其與其連通的集熱媒介儲(chǔ)存箱的所有管道內(nèi)都將不再儲(chǔ)存有集熱媒介,從而可以避免“凍管”現(xiàn)象的發(fā)生,提高了太陽能集熱體100的可靠性。
繼續(xù)參照圖1,可以理解的是,該太陽能集熱體100為密封結(jié)構(gòu)且可以被抽真空,以進(jìn)一步減少散熱或傳熱,以提高其吸收太陽能后集熱媒介的保溫效果。在第二集熱部22可以設(shè)置有抽真空氣門嘴80,該抽真空氣門嘴80可以與抽真空設(shè)備通過管道連接。該抽真空氣門嘴80可以設(shè)置于第二集熱部22的任意位置,例如但不限于其可穿過第二隔板30和第二殼體27后伸入到第二殼體27的外部并沿內(nèi)集熱件23的延伸方向向外延伸。
參照圖1,本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中第二集熱部22和第二殼體27的封閉端之間的內(nèi)集熱件23的內(nèi)部設(shè)置有第一隔板29??梢岳斫獾氖牵瑓⒄請D1,該第一隔板29可以設(shè)置于第二集熱部22所在的平面和第二殼體27的封閉端所在的平面之間;并且在該第二集熱部22所在的平面和第二殼體27的封閉端所在的平面之間的內(nèi)集熱件23的管壁上設(shè)置有第一透孔和第二透孔,以使得第一透孔和第二透孔分別設(shè)于第一隔板29的兩側(cè)。本實(shí)用新型的一具體實(shí)施方式,在第二集熱部22所在的平面和第二殼體27的封閉端所在的平面之間還設(shè)置有第二隔板30,以使得該第二隔板30位于第一透孔和第二透孔之間。本實(shí)用新型的一具體實(shí)施方式,媒介出口50設(shè)置于第一隔板29的靠近第二殼體27的封閉端的一側(cè),即媒介出口50位于第一隔板29的上方,媒介入口40可以為靠近第一殼體26設(shè)置。
集熱媒介通過媒介入口40后進(jìn)入到第一腔體,液位不斷上升,直到接觸到第一隔板29,該第一隔板29阻止液位繼續(xù)上升,而使液體經(jīng)過第一透孔而進(jìn)入到第二腔體。內(nèi)集熱件23吸收太陽能后將其儲(chǔ)存在第一腔體內(nèi)的集熱媒介中,第二集熱部22吸收的太陽能儲(chǔ)存于第二腔體內(nèi)的集熱媒介中,上述集熱媒介吸熱后溫度升高、集熱媒介比重就會(huì)減小而上升,從而形成一個(gè)向上的動(dòng)力,進(jìn)而自動(dòng)形成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng),因此,在第一隔板29上方以及第二隔板30上方的集熱媒介的溫度較高,在媒介入口40不斷進(jìn)入集熱媒介的情況下,上述具有較高溫度的集熱媒介就可以經(jīng)過媒介出口50后再經(jīng)過導(dǎo)管而導(dǎo)出于該太陽能集熱體100內(nèi)。
參照圖1,本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中第一隔板29和第二隔板30也可以設(shè)置在同一平面內(nèi),但并不以此為限,只要滿足第一隔板29和第二隔板30均設(shè)置于第一透孔和第二透孔之間即可??梢岳斫獾氖?,第一透孔和第二透孔可以沿著內(nèi)集熱件23的周向設(shè)置有多個(gè),都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
繼續(xù)參照圖1,本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中第一殼體26可以包括開口端,第一集熱部21的開口端與第一殼體26的開口端密封結(jié)合,并在兩者的接觸部位可以設(shè)置有密封件,例如但不限于該密封件可以為密封圈或者密封膠,都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。組裝過程中可以先在第二集熱部22處放置環(huán)形密封膠圈24,然后再將其套裝于第一殼體26的開口端上,從而實(shí)現(xiàn)兩者連接處的密封。第一殼體26也可以設(shè)置有多個(gè)通孔,以供管路插入,例如但不限于線管3或噴水管4,但不以此為限??梢岳斫獾氖牵摱鄠€(gè)通孔上還可以設(shè)置有密封件,例如但不限于該密封件為密封墊片25。將線管3設(shè)置于第一殼體26內(nèi)部,既可以方便安裝集熱系統(tǒng)頂部的連接線纜,又不會(huì)遮擋拋物反射鏡11的反射光線,還可避免拋物反射鏡11反射匯集后的高溫光斑燒壞連接線纜,。
參照圖3,本實(shí)用新型的另一方面,可以提供一種集熱裝置,其中,集熱裝置包括本實(shí)用新型提供的太陽能集熱體100和拋物反射鏡11,太陽能集熱體100設(shè)置于拋物反射鏡11的中心,且拋物反射鏡11的焦點(diǎn)位于內(nèi)集熱件23的內(nèi)部,以使得經(jīng)拋物反射鏡11反射的光線能夠射入到內(nèi)集熱件23上。
本實(shí)用新型的另一方面,可以提供一種集熱系統(tǒng),集熱系統(tǒng)包括本實(shí)用新型提供的集熱裝置和安裝支架,集熱裝置設(shè)置于安裝支架上。具體地,在安裝支架和拋物反射鏡11之間可以設(shè)置有反射鏡座12,該反射鏡座12可以固定于偏轉(zhuǎn)齒輪13上。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中集熱系統(tǒng)還包括彼此電連接的光電轉(zhuǎn)換組件10、控制器以及驅(qū)動(dòng)件,其中光電轉(zhuǎn)換組件10設(shè)置于集熱裝置上、其居于中間的探測件在本實(shí)用新型中增加中部非透光材料制成但密布有微孔而外殼用透明材料制成的探測調(diào)節(jié)及其保護(hù)罩19以避免散射太陽光對探測結(jié)果的干擾和防止異物進(jìn)入內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換件組件10而影響探測精度,此探測調(diào)節(jié)及其保護(hù)罩19同樣可用于本發(fā)明人此前的中國實(shí)用新型專利《一種可追蹤聚光的太陽能集熱裝置》(專利號:ZL 201520072311.9),以及本發(fā)明人此前的中國發(fā)明專利《太陽能集熱體、具有該集熱體的集熱裝置以及集熱系統(tǒng)》申請(專利申請受理通知書的發(fā)文序號2016122101686650、申請?zhí)柣驅(qū)@杽t為201611187297.2)和同時(shí)遞交的實(shí)用新型專利《太陽能集熱體、具有該集熱體的集熱裝置以及集熱系統(tǒng)》申請(專利申請受理通知書的發(fā)文序號2016122101748290、申請?zhí)柣驅(qū)@杽t為201621404814.2),還可用于本發(fā)明人此前的中國發(fā)明專利《太陽光追蹤系統(tǒng)、太陽能應(yīng)用裝置及太陽光追蹤方法》申請(專利申請受理通知書的發(fā)文序號2016122101748330、申請?zhí)柣驅(qū)@杽t為201611187714.3)和同時(shí)遞交的實(shí)用新型專利《太陽光追蹤系統(tǒng)及太陽能應(yīng)用裝置》申請(專利申請受理通知書的發(fā)文序號2016122200577040、申請?zhí)柣驅(qū)@杽t為201621411967.X)中。驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)安裝支架旋轉(zhuǎn)以使得所述拋物反射鏡11跟蹤對準(zhǔn)光照方向。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式,其中集熱系統(tǒng)還包括媒介循環(huán)系統(tǒng)和采集控制單元18,采集控制單元18分別與光電轉(zhuǎn)換組件10和媒介循環(huán)系統(tǒng)電連接,內(nèi)集熱件23設(shè)置有媒介入口40和媒介出口50以供集熱媒介進(jìn)入或流出于內(nèi)集熱件23的內(nèi)部,媒介入口40與媒介出口50分別與媒介循環(huán)系統(tǒng)連通,采集控制單元18控制媒介循環(huán)機(jī)構(gòu)向媒介入口40注入集熱媒介。
圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖3所示,在噴水管4的頂部設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的噴水嘴5,該噴水嘴5設(shè)置有側(cè)向出水口,其可沿該噴水嘴5的切線方向噴水。噴水管4內(nèi)的壓力水可以從噴水嘴5的出水口沖出,在壓力水的反作用力下將驅(qū)動(dòng)噴水嘴5繞著噴水管4旋轉(zhuǎn)以對探測調(diào)節(jié)及其保護(hù)罩19外表面和拋物反射鏡11進(jìn)行清洗,從而可以使該集熱系統(tǒng)具有自潔功能。更進(jìn)一步地,該太陽能集熱體100能夠長期具有探測跟蹤或反射匯集且都能自動(dòng)維持高效吸收的效果。
在第二殼體27的外部可以包裹保溫結(jié)構(gòu),也可以包裹防護(hù)結(jié)構(gòu),具體地,可以在第二殼體27的外部依次包裹有第一隔熱層9和保護(hù)層7,以防止集熱媒介的熱能通過該第二殼體27的側(cè)壁散失,該保護(hù)層7可以保護(hù)該第二殼體27以避免外力對其造成破壞??梢岳斫獾氖?,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的工況需求,對該第一隔熱層9和保護(hù)層7的材料進(jìn)行選擇。更進(jìn)一步地,在與媒介入口40和媒介出口50連通的管路上可以包裹第二隔熱層8,該第二隔熱層8的材料可以與第一隔熱層9相同,也可以不同,都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。光電轉(zhuǎn)換組件10可以設(shè)置于上述保護(hù)層7的頂端。
繼續(xù)參照圖3,安裝支架可以包括偏轉(zhuǎn)齒輪13、旋轉(zhuǎn)齒輪14、偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部15、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部16以及支撐架17,其中,該偏轉(zhuǎn)齒輪13含齒輪軸承,旋轉(zhuǎn)齒輪14含齒輪軸承。該光電轉(zhuǎn)換組件10可以用于探測太陽光向。該光電轉(zhuǎn)換組件10可以與采集控制單元18電連接,該采集控制單元18可以根據(jù)光電轉(zhuǎn)換組件10的輸出信號的變化驅(qū)動(dòng)偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部15和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部16,其中偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部15含電機(jī)齒輪軸承,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部16含電機(jī)齒輪軸承,而旋轉(zhuǎn)齒輪14則固定安裝在含托板及固定腳的支撐架17上,從而自動(dòng)驅(qū)動(dòng)拋物反射鏡11實(shí)時(shí)跟蹤和實(shí)時(shí)對準(zhǔn)太陽光的實(shí)際光線方向。其中,偏轉(zhuǎn)齒輪13、旋轉(zhuǎn)齒輪14、偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部15、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部16各自的軸承和采集控制單元18均設(shè)置在支撐架17上,該支撐架17可自由旋轉(zhuǎn)。該安裝支架可極大地簡化整體結(jié)構(gòu),還可進(jìn)一步降低集熱系統(tǒng)的生產(chǎn)制造成本。
其中偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部15和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部16可以選擇步進(jìn)電機(jī),但不以此為限;偏轉(zhuǎn)齒輪13和旋轉(zhuǎn)齒輪14可以為單級的渦輪蝸桿傳動(dòng)嚙合,既可以縮小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸,在確保足夠的傳動(dòng)比(驅(qū)動(dòng)力)的情況下而大幅降低步進(jìn)電機(jī)的成本,又可以在未進(jìn)行通電驅(qū)動(dòng)和萬一停電后能依靠渦輪蝸桿嚙合傳動(dòng)的自鎖特性保持良好的準(zhǔn)確定位,提升應(yīng)用本實(shí)用新型的集熱系統(tǒng)的抗干擾性能和抗臺(tái)風(fēng)指標(biāo)。
具體地,太陽能集熱體100內(nèi)部的集熱媒介吸熱后溫度升高,集熱媒介比重就會(huì)減小而上升,從而形成了一個(gè)向上的動(dòng)力,進(jìn)而自動(dòng)形成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng),因此,在第一隔板29上方以及第二隔板30上方的集熱媒介的溫度較高;然后,采集控制單元18可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的光照強(qiáng)度等因素,自動(dòng)不斷的間隔啟動(dòng)外部的媒介循環(huán)系統(tǒng),將儲(chǔ)能媒介保溫箱底層的低溫集熱媒介進(jìn)入低溫媒介輸入管道60經(jīng)過媒介入口40,進(jìn)而進(jìn)入到第一腔體和第二腔體,同時(shí),因集熱媒介自身的壓力傳遞、將自動(dòng)壓迫已被加熱后的集熱媒介經(jīng)過媒介出口50進(jìn)入到高溫媒介輸出管道70,流回至儲(chǔ)能媒介保溫箱頂層,從而被儲(chǔ)存起來,如此循環(huán)往復(fù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請中的集熱系統(tǒng)不需要較為復(fù)雜的、甚至完全取消掉第二集熱部22,從而進(jìn)一步降低了制造成本。應(yīng)用本實(shí)用新型的集熱系統(tǒng),每平方米受光面積的重量可以小于10Kg,將其安裝于向陽處,而與其配套使用的其他設(shè)備,例如但不限于保溫水箱等都可放置在任何其他室內(nèi)地方,因此應(yīng)用本實(shí)用新型的集熱系統(tǒng)非常方便,可以安放在屋頂或其他無陽光遮擋的地方,例如但不限于圍墻、燈桿或立柱上,對房屋結(jié)構(gòu)破壞較小甚至不會(huì)造成破壞、或?qū)Π惭b柱梁的承重要求很低。
更進(jìn)一步地,該太陽能集熱體100的對進(jìn)入其中的光能吸收效率高達(dá)99.5%,而全天平均采集陽光效率可以大于74%,例如但不限于可以為87.9%,而現(xiàn)有的管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器僅在最理想的瞬時(shí)采集陽光效率可達(dá)到93%左右、而全天平均采集陽光效率僅分別只有23.28%和31.46%,可見本實(shí)用新型提供的太陽能集熱體100的吸熱效率顯著提高。雖然現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能集熱裝置的瞬時(shí)采集陽光效率有時(shí)會(huì)高于本實(shí)用新型的瞬時(shí)采集陽光效率,但本實(shí)用新型的全天平均采集陽光效率相對于現(xiàn)有的太陽能集熱裝置全天平均采集陽光效率具有顯著的提高,因此本實(shí)用新型的太陽能集熱裝置的太陽能吸收效率具有顯著提高。
通過巧妙的設(shè)計(jì)太陽能集熱體100的尺寸,還可以允許存在一定程度的偏差,即還允許實(shí)際運(yùn)行中的拋物反射鏡11正對太陽光線時(shí)可以存在一定的偏差,以適應(yīng)生產(chǎn)調(diào)試過程中必然存在的一定誤差下,應(yīng)用本實(shí)用新型的集熱裝置仍能正常發(fā)揮其高效的吸熱效果。
本實(shí)用新型所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在上面的描述中,提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的充分理解。然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到,可以實(shí)踐本實(shí)用新型的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多,或者可以采用其它的方法、組件、材料等。在其它情況下,不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本實(shí)用新型的各方面。