一种新型槽式太阳能热水器集热系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种新型槽式太阳能热水器集热系统，该系统包括辅助集热装置和主集热装置，所述辅助集热装置将收集的太阳能经相变工质传递到主集热装置；所述辅助集热装置包括辅助集热槽、辅助集热管、相变工质储蓄箱、立管外层、立管内层、节流阀和连接体，所述辅助集热管内充装相变工质，辅助集热管水平置于辅助集热槽的焦线处，辅助集热管两端封闭，相变工质储蓄箱与辅助集热管连接，辅助集热管顶部在与外层玻璃管底侧开口相对应的位置上开有若干连接口。该系统结构简单，能增大太阳能利用效率，提高加热速度和工质加热的温度上限，同时能够将温度控制在安全范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种新型槽式太阳能热水器集热系统
本技术涉及一种太阳能利用领域，具体涉及一种新型槽式太阳能热水器集热系统。
技术介绍
随着世界范围内能源日益紧张，环境污染问题日益严重，越来越多的专家学者将目光转向太阳能等绿色能源的利用，因而槽式太阳能热水器集热系统应运而生。槽式太阳能热水器集热系统，其主要工作范围为40-60℃，具有广泛的市场前景。现有槽式太阳能热水器集热系统主要结构有：槽式聚光器，真空集热管等，对太阳能利用率不高，集热速率低，所能达到的温度上限较低(现有的温度上限为60℃左右)。专利号为201621397484.9的“一种双轴跟踪槽式太阳能集热器”的专利，结构较为复杂，安装要求和所需成本较高，实施难度大；申请号为201611251799.7的“一种槽式太阳能集热器”的专利，仅通过吸收涂层吸收太阳能，对太阳能利用率较低，集热速率不高，同样造成生产成本的增加。申请号为201610001585.8的“聚焦型太阳能中温相变蓄热器”的专利，其相变发生区域不可拆卸，集热速率难以得到控制，有很大的安全隐患，且相变工质始终处在换热排管周围，发生相变时会从排管管壁吸热，从而导致装置热量利用率不高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的太阳能利用率低，加热速度慢，抽真空难度大、成本高、经济效率低等缺陷，提供一种新型槽式太阳能热水器集热系统。这种新型高效的槽式太阳能热水器集热系统，不仅结构简单，能增大太阳能的利用效率，提高加热速度和工质加热的温度上限，同时能够将温度控制在安全范围内，并且克服了真空管加工的难题，能够降低成本，提高经济效率。为实现上述技术目的，本技术采用新原理与新技术，结合相变结构辅助加热。所提供的技术方案是：一种新型槽式太阳能热水器集热系统，其特征在于该系统包括辅助集热装置和主集热装置，所述辅助集热装置将收集的太阳能经相变工质传递到主集热装置；所述主集热装置包括槽式聚光器、套管集热管，所述套管集热管包括外层玻璃管、表面涂有吸收太阳能涂层的内层金属管，外层玻璃管与内层金属管的中轴线重合，外层玻璃管底侧开有若干开口，套管集热管设置在槽式聚光器的聚焦线上，套管集热管两端非封闭，被加热工质由内层金属管一端流入，由内层金属管另一端流出；所述辅助集热装置包括辅助集热槽、辅助集热管、相变工质储蓄箱、立管外层、立管内层、节流阀和连接体，所述辅助集热管内充装相变工质，辅助集热管水平置于辅助集热槽的焦线处，辅助集热管两端封闭，相变工质储蓄箱与辅助集热管连接，辅助集热管顶部在与外层玻璃管底侧开口相对应的位置上开有若干连接口，立管外层一端与辅助集热管的连接口垂直连接，另一端与外层玻璃管的对应底侧开口通过螺栓垂直连接；立管内层嵌套在立管外层中，并通过连接体连接固定，在立管内层设置控制流量的节流阀；立管内层和立管外层构成立管。本技术的应用原理如下：本技术利用辅助集热装置吸收太阳能，使相变工质在辅助集热管中汽化成含有大量汽化潜热的蒸汽，通过立管内层进入套管集热管的外层玻璃管内，在套管集热管内层金属管壁液化，将热量传递给流经内层金属管的工质后，通过立管外层流回辅助集热管，形成一个封闭的自然循环，在立管内层上设置节流阀，用以控制集热速率，当辅助加热管中工质蒸发过多时，通过相变工质储蓄箱向其补充相变工质。与现有的技术相比，本技术的有益效果如下：本技术的突出的实质性特点是：在现有的集热装置的基础上，增添了辅助集热装置，通过辅助集热装置吸收更多的太阳能，并以相变工质释放汽化潜热的方式，将热量传递给被加热工质，使加热速率和温度上限得到显著提高，比现有的槽式太阳能集热器(现有的槽式太阳能热水器集热系统包括支架、反射镜面和真空集热管，真空集热管通常为直通式金属-玻璃真空集热管。直通式金属-玻璃真空集热管是两端开口的金属吸热管和玻璃外管组成的同心套管，金属吸热管的外壁有吸收涂层。)热效率高58.8％以上；辅助集热装置可通过立管内层的节流阀控制蒸汽流量，进而控制整体的集热速率和热效率；相变工质储蓄箱与辅助集热管的连接管道上设有阀门，为可控装置；辅助集热装置与主集热装置通过螺栓进行连接，在空间有限或集热速率要求不高的情况下可拆卸，只采用主集热装置。本技术的显著进步是：本技术系统的温度上限可达到近100℃，现有的槽式热水器集热系统的基础上增添了一个辅助装置，该辅助装置可提供额外热量，易于拆卸，也易于控制加热温度；由于本申请的集热速率大大提高，可以为企业创造更大的经济利益；本申请中辅助集热管不再为双层管，而是一个储存相变工质的普通水平管，两端封闭，管内工质不流动。套管集热管的内外管间不再为真空，而是让相变工质蒸发到外管内释放汽化潜热。本技术不仅结构简单、能增大太阳能的利用率、避免真空管加工的技术难题，同时可通过节流阀对立管内层进行流量控制，进而将温度控制在安全范围内，整个过程零污染排放，具有较高的加热效率和良好的社会经济效益。附图说明图1是本技术新型槽式太阳能热水器集热系统的结构示意图；附图标记说明：1-辅助集热槽、2-辅助集热管、3-相变工质储蓄箱、4-阀门、5-相变工质、6-立管内层、7-立管外层、8-节流阀、9-连接体、10-槽式聚光器、11-涂层、12-内层金属管、13-外层玻璃管、14-螺栓。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明，但并不以此作为本申请权利要求保护范围的限定。本技术一种新型槽式太阳能热水器集热系统包括辅助集热装置(图1中1-9)和主集热装置(图1中10-13)，所述辅助集热装置(图1中1-9)将收集的太阳能经相变工质5传递到主集热装置(图1中10-13)。所述主集热装置包括槽式聚光器10、套管集热管(图1中12-13)，所述套管集热管包括外层玻璃管13、表面涂有吸收太阳能涂层11的内层金属管12，外层玻璃管13与内层金属管12的中轴线重合，外层玻璃管13底侧开有若干开口，套管集热管设置在槽式聚光器的聚焦线上，套管集热管两端非封闭，被加热工质由内层金属管12一端流入，由内层金属管12另一端流出；所述辅助集热装置包括辅助集热槽1、辅助集热管2、相变工质储蓄箱3、立管外层、立管内层、节流阀8和连接体9，所述辅助集热管2内充装相变工质5，辅助集热管2水平置于辅助集热槽1的焦线处，辅助集热管2两端封闭，相变工质储蓄箱3与辅助集热管2连接，辅助集热管2顶部在与外层玻璃管底侧开口相对应的位置上开有若干连接口，立管外层一端与辅助集热管2的连接口垂直连接，另一端与外层玻璃管的对应底侧开口通过螺栓14垂直连接；立管内层6嵌套在立管外层7中，并通过连接体9连接固定，在立管内层6设置控制流量的节流阀8；立管内层和立管外层构成立管。本技术的进一步特征在于所述辅助集热槽1为能够聚焦太阳辐射能的槽式聚光器。本技术的进一步特征在于相变工质储蓄箱3与辅助集热管2连接的管路上设置阀门4，当辅助集热管中的相变工质蒸发过多时，通过阀门控制，由相变工质储蓄箱3进行补充；本申请也可以选择相变工质储蓄箱关于辅助集热管之间通过连通器原理进行设置，当辅助集热管中相变工质过少会由于压强作用自动控制相变工质储蓄箱为辅助集热管补充相变工质。本技术的进一步特征在于辅助集热管2为一水平直管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型槽式太阳能热水器集热系统，包括主集热装置，其特征在于该系统还包括辅助集热装置，所述主集热装置包括槽式聚光器、套管集热管，所述套管集热管包括外层玻璃管、内层金属管，外层玻璃管与内层金属管的中轴线重合，外层玻璃管底侧开有若干开口，套管集热管设置在槽式聚光器的聚焦线上，套管集热管两端非封闭；所述辅助集热装置包括辅助集热槽、辅助集热管、相变工质储蓄箱、立管外层、立管内层、节流阀和连接体，所述辅助集热管内充装相变工质，辅助集热管水平置于辅助集热槽的焦线处，辅助集热管两端封闭，相变工质储蓄箱与辅助集热管连接，辅助集热管顶部在与外层玻璃管底侧开口相对应的位置上开有若干连接口，立管外层一端与辅助集热管的连接口垂直连接，另一端与外层玻璃管的对应底侧开口通过垂直连接；立管内层嵌套在立管外层中，并通过连接体连接固定，在立管内层设置控制流量的节流阀；立管内层和立管外层构成立管。

【技术特征摘要】
1.一种新型槽式太阳能热水器集热系统，包括主集热装置，其特征在于该系统还包括辅助集热装置，所述主集热装置包括槽式聚光器、套管集热管，所述套管集热管包括外层玻璃管、内层金属管，外层玻璃管与内层金属管的中轴线重合，外层玻璃管底侧开有若干开口，套管集热管设置在槽式聚光器的聚焦线上，套管集热管两端非封闭；所述辅助集热装置包括辅助集热槽、辅助集热管、相变工质储蓄箱、立管外层、立管内层、节流阀和连接体，所述辅助集热管内充装相变工质，辅助集热管水平置于辅助集热槽的焦线处，辅助集热管两端封闭，相变工质储蓄箱与辅助集热管连接，辅助集热管顶部在与外层玻璃管底侧开口相对应的位置上开有若干连接口，立管外层一端与辅助集热管的连接口垂直连接，另一端与外层玻璃管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，刘娜娜，翟郑佳，雒婧，王伟，朱恒宣，闵春华，
申请(专利权)人：河北工业大学，天津隆德科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12