一种建筑节能太阳能蓄热供水系统

文档序号:151235 发布日期:2021-10-26 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 一种建筑节能太阳能蓄热供水系统 (Building energy-saving solar heat storage water supply system ) 是由 邓天元 戢三民 于 2021-07-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种建筑节能太阳能蓄热供水系统,包括储水箱、真空集热管、反射板、保温水箱和支撑架;所述反射板位于若干组所述真空集热管倾斜朝向下方的一侧,所述保温水箱的一端通过连接管与储水箱的内部连通;所述真空集热管包括玻璃外管和玻璃内管;所述玻璃外管与玻璃内管形成真空腔,所述真空腔内分别设置有弧形反射板和吸气膜;所述吸气膜贴合玻璃外管的内壁设置;所述玻璃外管的内壁上环形排列设置有透镜;两组所述弧形反射板对称设置在真空腔的内部且贴合玻璃外管的内壁,所述弧形反射板的外弧方向与玻璃内管的外壁相对应。本发明提高太阳能热水器热效率,提高保温性能。(The invention discloses a building energy-saving solar heat storage and water supply system which comprises a water storage tank, evacuated collector tubes, a reflecting plate, a heat preservation water tank and a support frame, wherein the evacuated collector tubes are arranged on the water storage tank; the reflecting plate is positioned on one side of the plurality of groups of vacuum heat collecting pipes which incline downwards, and one end of the heat-insulating water tank is communicated with the inside of the water storage tank through a connecting pipe; the vacuum heat collecting tube comprises a glass outer tube and a glass inner tube; the glass outer tube and the glass inner tube form a vacuum cavity, and an arc-shaped reflecting plate and a gas suction film are respectively arranged in the vacuum cavity; the air suction film is attached to the inner wall of the glass outer tube; lenses are arranged on the inner wall of the glass outer tube in an annular arrangement mode; the two groups of arc-shaped reflecting plates are symmetrically arranged in the vacuum cavity and attached to the inner wall of the glass outer tube, and the outer arc direction of each arc-shaped reflecting plate corresponds to the outer wall of the glass inner tube. The invention improves the heat efficiency of the solar water heater and the heat preservation performance.)

一种建筑节能太阳能蓄热供水系统

技术领域

本发明属于节能领域,特别涉及一种建筑节能太阳能蓄热供水系统。

背景技术

随着节能设计意识的不断提升,太阳能建筑在建设资源节能型社会中发挥重要作用,其逐渐成为建筑节能设计的重要途径。我国建筑能耗已占全国总能耗的三分之一以上,已经严重制约了国民经济的发展,建筑节能意义重大,其中炊事、热水占有相当比例。面对能源危机和环境问题,国家对可再生能源的利用高度重视。在可再生能源法中,国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统。

现有的太阳能供水系统把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。现有的大多是一体式太阳能结构,由多根真空集热管直接插入保温水箱,保温水箱需要开槽用于安装真空集热管,由于开槽过多,保温水箱过长,散热面积比例大,保温效果低;如申请号为CN201910907605.1的专利公开了一种太阳能蓄热装置,其通过将多根真空集热管直接插入保温水箱中,并通过将蓄热棒设置为呈棒体状且内部中空,一端为散热段,另一端为蓄热段,在该蓄热段内部密封蓄热材料实现太阳能系统的蓄热,但是该装置存在上述开槽过多,保温水箱过长,散热面积比例大的问题。

发明内容

针对上述问题,本发明提供了一种建筑节能太阳能蓄热供水系统,包括储水箱、真空集热管、反射板、保温水箱和支撑架;

所述储水箱和反射板均安装在所述支撑架上,若干组所述真空集热管呈等距排列在所述反射板的上端,并倾斜设置,若干组真空集热管的上端均安装在所述储水箱的一侧,并与储水箱的内部连通;所述反射板位于若干组所述真空集热管倾斜朝向下方的一侧,所述保温水箱固定安装在所述支撑架上,所述保温水箱的一端通过连接管与储水箱的内部连通;

所述真空集热管包括玻璃外管和玻璃内管;

所述玻璃内管设置在玻璃外管的内部,所述玻璃外管与玻璃内管形成真空腔,所述真空腔内分别设置有弧形反射板和吸气膜;所述吸气膜贴合玻璃外管的内壁设置;所述玻璃外管的内壁上呈环形排列设置有透镜;

两组所述弧形反射板对称设置在真空腔的内部且贴合玻璃外管的内壁,所述弧形反射板的外弧方向与玻璃内管的外壁相对应;

所述玻璃内管的外表面设置有聚光层,所述玻璃内管的内部设置有导热板,所述导热板的截面与玻璃内管的直径重合。

进一步的,所述储水箱包括箱体、浮球阀和第一温度传感器;

所述箱体的一侧连通有进水管,所述浮球阀固定安装在箱体内壁的一侧;所述第一温度传感器安装在箱体内的内顶部;

所述箱体的一侧连通出水管,所述出水管上安装有调节阀门;所述箱体内顶部安装有水位计。

进一步的,所述箱体的一侧连通有排气管道;所述排气管道与箱体的内部相通;所述箱体的内部设置有若干组真空管插槽,若干组所述真空管插槽位于箱体的内底部,呈均匀分布。

进一步的,所述聚光层包括之内向外依次排布的具有渐变膜结构的金属层、高金属反射层、低金属反射层、干涉膜和减反层。

进一步的,所述反射板包括聚光透镜层、光线反射板、紫外线阻隔层和底板;所述聚光透镜层、光线反射板、紫外线阻隔层依次由外向内安装在底板上。

进一步的,所述真空集热管的一端固定安装有排污组件(),所述排污组件安装在真空集热管且远离储水箱的另一端,用于固定清除水垢。

进一步的,所述排污组件包括盒体和抽拉盒;

所述抽拉盒通过密封塞螺纹连接在盒体的内部;所述抽拉盒的两端活动卡接在盒体的内部,且所述抽拉盒端部的侧壁与盒体的内壁活动贴合。

进一步的,所述抽拉盒包括挡板和弧形板,两组挡板固定安装在弧形板的两端,且贴合盒体内壁设置。

进一步的,所述保温水箱包括水箱外壳、保温层、内水箱、电加热棒和第二温度传感器。

进一步的,所述水箱外壳设置为镀铝锌板材质,所述保温层位于水箱外壳和内水箱之间的夹层中,所述保温层设置为聚氨酯和聚苯乙烯保温材料,所述内水箱设置为不锈钢材质,所述第二温度传感器和电加热棒设置在内水箱的内部。

本发明的有益效果是:

1、本发明通过将真空集热管内的热水上升至储水箱然后传到保温箱进行保温,储水箱仅为储水过渡;保温箱内热水热量流失速度慢,提高太阳能热水器热效率。

2、通过在真空集热管下端支架上安装反射板,通过真空集热管内部的弧形反射板、透镜和聚光层,配合外部反射板,加大吸收光线的性能,达到超吸收,热损少,节能且升温快的功效。

3、通过排污组件,定期清理真空集热管中产生的水垢,相比传统的将真空集热管拆卸后冲洗水垢,维护简单且便捷。

附图说明

图1示出了本发明实施例的建筑节能太阳能蓄热供水系统的立体示意图;

图2示出了本发明实施例支撑架结构的示意图;

图3示出了本发明实施例的储水箱结构的剖视示意图;

图4示出了本发明实施例的玻璃外管结构的剖视示意图;

图5示出了本发明实施例的玻璃内管结构的剖视示意图;

图6示出了本发明实施例的聚光层结构的剖视示意图;

图7示出了本发明实施例的反射板结构的剖视示意图;

图8示出了本发明实施例的排污组件结构的剖视示意图;

图9示出了本发明实施例的排污组件结构的横截面示意图;

图10示出了本发明实施例的保温水箱结构的剖视示意图。

图中:1、储水箱;101、箱体;102、进水口;103、浮球阀;104、进水管;105、第一温度传感器;106、出水管;107、调节阀门;108、水位计;109、真空管插槽;110、排气管道;2、真空集热管;201、玻璃外管;202、聚光层;203、吸气膜;204、第一连接件;205、第二连接件;206、玻璃内管;207、透镜;208、弧形反射板;209、导热板;210、真空腔;211、具有渐变膜结构的金属层;212、高金属反射层;213、低金属反射层;214、干涉膜;215、减反层;3、反射板;301、聚光透镜层;302、光线反射板;303、紫外线阻隔层;304、底板;4、排污组件;401、盒体;402、挡板;403、弧形板;404、抽拉盒;5、保温水箱;501、水箱外壳;502、保温层;503、内水箱;504、电加热棒;505、第二温度传感器;6、支撑架;601、第一支撑架;602、第二支撑架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种建筑节能太阳能蓄热供水系统,包括储水箱1、真空集热管2、反射板3、保温水箱5和支撑架6,示例性的,如图1和图2所示;

所述支撑架6包括第一支撑架601和第二支撑架602,所述储水箱1和反射板3均安装在所述第一支撑架601上,所述反射板3呈倾斜38°-50°,太阳能热水器面积有限,而阳光与地平面有角度照射,为了受照射面积最大化,太阳能热水器采用倾斜安装方式,倾斜安装的热水器可以减小受袭面积,同时对垂直冲击的冰雹有减小作用力的作用,具体安装角度38°-50°之间的角度根据当地的地理位置和地区的太阳日照情况来参考。

所述真空集热管2呈等距排列在所述反射板3的上方位置,所述真空集热管2的外壁与反射板3的上表面间隔位置在5-10cm之间,有一定间隔留反射空间,若干组所述真空集热管2的一端与所述储水箱1的内部连通;

所述保温水箱5固定安装在所述第二支撑架602上,所述保温水箱5的一端通过连接管与储水箱1的内部连通;

所述储水箱1包括箱体101、浮球阀103和第一温度传感器105,示例性的,如图3所示。

所述箱体101设置为圆柱体结构,用同样多的材料做成的圆柱体结构容器要比方体容器的容积更大,也就能装更多的液体。

所述箱体101的一侧开设有进水口102,所述进水口102的一侧连通有进水管104,所述浮球阀103固定安装在所述进水口102靠近所述箱体101内壁的一侧;所述第一温度传感器105安装在箱体101内的上顶部。

所述箱体101的一侧连通出水管106,所述出水管106上安装有调节阀门107;所述箱体101内顶部安装有水位计108;

浮球阀103中的浮漂球始终都漂在水上,当水面上涨时,浮漂球也跟着上升。漂上升就带动连杆也上升。连杆与另一端的阀门相连,当上升到一定位置时,连杆支起橡胶活塞垫,将进水口102堵住,停止进水。当水位下降时,浮漂也下降,连杆又带动活塞垫开启,开启进水;

进水后水位计108,用以感应水位的高低,当水位到达顶端设定位置时,且第一温度传感器105获取水温度信息,将温度信息发送至控制器,控制器根据水位信息及温度信息控制调节阀门107的阀门开关,将热水供于保温水箱5的内部进行保温;

所述箱体101的一侧连通有排气管道110;所述排气管道110一端位于箱体101顶部并与箱体101的内部相连,另一端与外界空气相连通;所述箱体101的内部设置有若干组真空管插槽109,若干组所述真空管插槽109位于箱体101的内底部,呈均匀分布。

所述真空集热管2包括玻璃外管201和玻璃内管206,示例性的,如图4、图5和图6所示。

所述玻璃内管206设置在玻璃外管201的内部,所述玻璃外管201与玻璃内管206形成真空腔210,所述真空腔210内分别设置有弧形反射板208和吸气膜203,两组所述弧形反射板208对称设置在真空腔210的内部且贴合玻璃外管201的内壁,所述弧形反射板208的外弧方向与玻璃内管206的外壁相对应,弧形反射板208中的弧形板视野计的视标越大,周边视野值也越大,反射的阳光面也就越大,使得玻璃内管受热面积加大;所述吸气膜203贴合玻璃外管201的内壁设置;所述玻璃外管201的内壁上环形排列设置有透镜207;

所述吸气膜203用于吸收真空腔210夹层内残余或渗透进来的气体,维持真空夹层的真空度。所述吸气膜203是吸气剂经高频电加热蒸散后在外管圆头部位内壁沉淀而成银白色的膜,它具有吸气作用,通过真空集热管2真空夹层内残余气体进行反应,生成固态物质,以提高并保持真空夹层内真空度,以达到增长真空集热管2使用寿命的目的。真空集热管2外管与内管间夹层内的气体压强足够低,使气体的热传导与热对流可以忽略,提高真空集热管2的保温效果。吸气膜203有效工作时为光亮的银白色镜面,失效时为半透明的乳白色物质。

示例性的,如图5所示,所述玻璃内管206的外表面设置有聚光层202,所述玻璃内管206的内部设置有导热板209,所述导热板209设置在玻璃内管206内径的中心位置。

所述玻璃内管206的外壁通过第一连接件204玻璃外管201的内壁固定连接,两组所述玻璃内管206通过第二连接件205连接固定。

示例性的,如图6所示,所述聚光层202自内向外依次为:具有渐变膜结构的金属层211、高金属反射层212、低金属反射层213、干涉膜214和减反层215。

高金属反射层212主要起到反射的作用,即将内管内部的介质所辐射出来的热量发射回去。

所述具有渐变膜结构的金属层211的渐变膜为多层膜,其吸收层设有9层,吸收层主要起到将光能转化为热能的作用,它对太阳光线是逐层吸收的,而且其吸收光线的性能逐渐变高,由于这种渐变结构,发射比随温度上升不断加大,以致温度高时,发射比大大增加。

干涉膜214的吸收层设有两层,因金属成分的配比不同而产生干涉作用,使吸收比增加,发射比降低。因金属层中的不锈钢离子耐高温,抗空晒,膜层在400℃条件下不老化、不衰减、不变色。干涉膜214加上减反层215用于减少阳光反射的作用;从而实现更高的吸收比和更低的发射比,大大提高了集热的效率,配合玻璃外管201内的弧形反射板208和吸气膜203,达到超吸收,热损少,升温快的功效。在同样的光照条件下,比现有的普通管能出更多温度更高的热水。

减反层215在最外层,也起到对内部具有渐变膜结构的金属层211、高金属反射层212、低金属反射层213和干涉膜214起到增透膜、保护膜的作用。

所示反射板3包括聚光透镜层301、光线反射板302、紫外线阻隔层303和底板304,示例性的,如图7所示。

所述聚光透镜层301、光线反射板302、紫外线阻隔层303依次由外向内安装在底板304上,阳光照射大部分照射在真空集热管2表面,从空隙中的照射的阳光通过聚光透镜层301进行聚光后,聚光透镜层301镜头是由几片透镜组成的,有良好的折光能力,然后通过光线反射板302反射到真空集热管2的背面,减少真空集热管2阴影面受热慢的情况,增大阳光的使用率。

所述真空集热管2的下端固定安装有排污组件4,所述排污组件4安在真空集热管2且远离储水箱1的另一端,用于固定时间清除水垢;所述排污组件4包括盒体401和抽拉盒404,示例性的,如图8和图9所示。

所述抽拉盒404通过密封塞螺纹连接在所述盒体401的内部;所述抽拉盒404的两端活动卡接在所述盒体401的内部,且所述抽拉盒404端部的侧壁和所述盒体401的内壁活动贴合。

所述抽拉盒包括挡板402和弧形板403,两组挡板402固定安装在弧形板403的两端,且贴合盒体401内壁设置。

在实际使用中,真空集热管2内在长期使用中会产生水垢,水垢随在静止状态下会因重力降落在底部,进入排污组件4中,通过扭动密封塞将抽拉盒404旋转,当旋转到一定角度后,弧形板403的位置卡住真空集热管2的出口处,再将抽拉盒404拉出来,避免水垢回流进入真空集热管2内部,将带有水垢的水清理出来。可以定期清理,相比传统的将真空集热管拆除后冲洗清理,维护简单且便捷。

所述保温水箱5包括水箱外壳501,保温层502,内水箱503,电加热棒504和第二温度传感器505,示例性的,如图10所示。

所述水箱外壳501设置为镀铝锌板材质,所述保温层502位于水箱外壳和内水箱503之间的夹层中,所述保温层502设置为聚氨酯和聚苯乙烯保温材料,所述内水箱503设置为不锈钢材质,所述第二温度传感器505和电加热棒504设置在内水箱的内部。

工作流程:太阳辐射透过真空集热管2的玻璃外管201,然后被弧形反射板208和玻璃内管206聚光层202集热镀膜吸收后沿内管壁传递到玻璃内管206的水,此时水受热而温度逐渐升高,比重减小而上升,形成一个向上的动力,构成一个热虹吸系统,随着热水的不断上移并储存在储水箱上部,同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复,最终整箱水都升高至一定的温度。

控制器根据水位计108的水位信息及第一温度传感器105的温度信息控制调节阀门107的阀门开关,将热水供于保温水箱5的内部进行保温。

达到一定温度的水从储水箱1到达保温水箱5形成分体式太阳能热水器,在冬天或者阴雨天阳光不充足的情况下,在保温水箱5里通过电加热棒加热至一定温度,定时二次恒温电加热保温水箱5内的水,供人们使用。

定期维护真空集热管2,通过排污组件4避免水垢回流进入真空集热管2内部,将带有水垢的水清理出来,相比传统的将真空集热管拆除后冲洗清理,维护简单且便捷。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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