一种列车太阳能集热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种列车太阳能集热系统，大大减少了电的用量，解决了用电困难的问题，太阳能属于清洁能源，节能减排；本发明专利技术解决了运动物体上应用太阳能集热器的困难，无论列车向哪个方向运动都可以保证一定的太阳能集热量，且增加了列车的储水量；解决了列车运行过程产生的冲击力和振动对集热器的影响，而且不影响列车的正常运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能的热利用
，涉及一种列车太阳能集热系统。
技术介绍
太阳能集热器的普遍使用很大程度上节约了化石能源等传统能源的使用，充分利用太阳能热能是一项符合我国可持续发展战略的技术。客运列车热水主要依靠电能加热，而列车的运行则为太阳能资源的利用提供了一种很好的途径，列车利用太阳能热水则可节约电能，符合国家节能减排的政策。目前，太阳能集热装置主要应用在建筑领域。集热器方向和倾角固定，一般宜朝向南向，倾角与当地太阳方位角有关。建筑太阳能集热系统是固定不动的，集热器的朝向和等效倾角也是一定的。而列车是运动的物体，运动方向多变，流动性强，且列车在运行过程中有加速度的变化。上述原因使得现有的太阳能集热装置不能有效利用太阳能，影响列车的正常运行。
技术实现思路
针对上述客运列车运动特点和列车上应用太阳能集热器存在的问题，本专利技术的目的是提供一种客运列车用全方位接收太阳辐射的集热装置和热水系统，能克服列车运动过程中落石等对集热器的损坏，又能避免列车加速度变化和振动对集热器的影响，而且不影响列车正常运行。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种列车太阳能集热系统，包括集热装置，列车的每节车厢上均设置有多个集热装置，集热装置包括蓄热水箱和联集箱，蓄热水箱和联集箱通 过水管连接，所述联集箱包括多个集热器，集热器包括多个真空管，多个真空管的下方设置有反射膜，多个真空管的上方设置有玻璃盖板，玻璃盖板的内表面为阶梯式斜面结构。进一步地，所述集热器还包括真空管支架，真空管支架包括底板和两个侧板，真空管支架为弧形结构；多个真空管在真空管支架上依次排列形成弧形结构，真空管的两端分别连接两个侧板；真空管支架的底板上设置所述的反射膜；所述玻璃盖板固设在两个侧板的上方，玻璃盖板为弧形结构；真空管支架、多个真空管依次排列形成的结构和玻璃盖板的弧度一致。具体地，所述玻璃盖板内表面上的阶梯式斜面包括多组斜面单元，每组斜面单元包括多个斜面，每个斜面与玻璃盖板在该斜面处的切线之间的夹角为34°，相邻两组斜面单元中的斜面的倾斜方向相反；每两个相邻的真空管之间的间隙的上方设置一组斜面单元。进一步地，所述每个斜面的高度为2mm，宽度为3mm。进一步地，所述反射膜上设置有多个半圆形凸起，半圆形凸起设置在所述多个真空管中的相邻两个真空管的间隙的下方。进一步地，所述集热器还包括底座，所述真空管支架固设在底座上，所述底座固设在列车车厢上；底座上表面为与所述真空管支架弧度一致的弧形结构。进一步地，所述真空管支架与底座之间通过螺旋形弹簧和橡胶软垫连接。进一步地，所述集热器还包括蓄热水箱支座和水箱出口保护箱，所述蓄热水箱支座与列车车厢固连，所述蓄热水箱放置在蓄热水箱支座上，蓄热水箱和蓄热水箱支座之间设置防滑橡胶软垫；蓄热水箱支座中部位置设置有用于固定蓄热水箱的不锈钢条。进一步地，所述半圆形凸起的直径为26mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术的列车太阳能集热器大大减少了电的用量，解决了用电困难的问题，太阳能属于清洁能源，节能减排；本专利技术解决了运动物体上应用太阳能集热器的困难，无论列车向哪个方向运动都可以保证一定的太阳能集热量，且增加了列车的储水量；解决了列车运行过程产生的冲击力和振动对集热器的影响，而且不影响列车的正常运行。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的方案做进一步详细地解释和说明。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的俯视图；图3为真空管和玻璃盖板结构示意图；图4为真空管和真空管之间安装示意图；图5为反射膜反射光线原理图；图6为底座结构示意图；图7为蓄热水箱支座示意图；图8为集热器弧面分段示意图；图9为玻璃盖板聚光原理图；图10为玻璃盖板局部结构图。图中各标号含义：1—集热装置，2—蓄热水箱，3—联集箱，4—水管，5—集热器，5-1—真空管，5-2—反射膜，5-3—玻璃盖板，5-4—真空管支架，5-5—底座，5-6—蓄热水箱支座，5-7—水箱出口保护箱，6—底板，7—侧板，8—半圆形凸起，9—止回阀，10—不锈钢条。具体实施方式遵从上述技术方案，本专利技术的列车太阳能集热系统，包括集热装置1，列车的每节车厢上均设置有2个集热装置1，集热装置1包括蓄热水箱2和联集箱3，蓄热水箱2和联集箱3通过水管4连接，所述联集箱3包括3个集热器5，相邻集热器5通过水管连接，集热器5包括21个真空管5-1，21个真空管的下方设置有反射膜5-2，多个真空管5-1的上方设置有玻璃盖板5-3，玻璃盖板5-3的内表面为阶梯式斜面结构。所述水管4上设置有止回阀9，防止列车在运行过程中产生的加速度使水管内水流回流。所述联集箱3采用同程式，防止3个集热器5内的水的流量差异太大导致集热量变小。3个集热器5中相邻的集热器5的间距为0.4m，方便施工和维修。列车运行过程中启动或者刹车产生的加速度会对集热器和真空管产生冲击力，为了减少冲击力，节车厢上均设置有2个集热装置1，在车厢两端对称分布。所述集热器5还包括真空管支架5-4，真空管支架5-4用于安装多个真空管5-1，真空管支架5-4包括底板6和两个侧板7，真空管支架5-4为弧形结构；多个真空管5-1在真空管支架5-4上依次排列形成弧形结构，真空管5-1的长度方向与列车车厢的长度方向一致，真空管5-1的两端分别连接两个侧板7；真空管支架5-4的底板6上设置所述的反射膜5-2；所述玻璃盖板5-3固设在两个侧板7的上方，玻璃盖板5-3为弧形结构。玻璃盖板5-3的外表为光滑弧面，其内表面为阶梯式斜面结构。真空管支架5-4、多个真空管5-1依次排列形成的弧形结构和玻璃盖板5-3的弧度一致，由于列车在运行过程中经常会遇到隧道、电化区段的接触网、铁路信号设备等，故集热器阵列的高度一定，且集热器真空管间距一定，故圆弧半径均为1.5m，圆心角为72°。多个真空管5-1形成的弧形结构在列车车厢上的投影的宽度为1.7m，真空管的规格为Φ47×1800。上述弧形结构的设计，且真空管的长度方向与列车车厢的长度方向一致，使得列车接受的太阳辐射量受到列车运动方向变化的影响很小，且使单位列车面积的集热面积增大。当列车在东西方向运动时，太阳光线沿真空管长度方向，由于集热器为弧形，故下部真空管可接受上部真空管间隙辐射，因此集热器接收的太阳辐射受太阳高度角影响小；当列车在南北方向运动时，由于集热器具有一定倾角，可使集热效果更好，集热器南向或北向所接收的太阳辐射量相同。真空管的弧形结构的顶端与弧形结构的末端之间的连线与列车车厢平面之间的夹角，即等效倾角为17°，增大了集热器上太阳直射面积，可以更有效的接收太阳辐射能。所述玻璃盖板5-3内表面上的阶梯式斜面包括多组斜面单元，每两个相邻的真空管5-1之间的间隙的上方设置一组斜面单元。每组斜面单元包括多个斜面，每个斜面与玻璃盖板5-3在该斜面处的切线之间的夹角为34°，相邻两组斜面单元中的斜面的倾斜方向相反。照射到相邻两组斜面的光线通过斜面的折射后汇聚到真空管上，从而增加真空管5-1的集热效率。本实施例中，每组斜面单元包括7个斜面，所述每个斜面的高度H为2mm，宽度W为3mm。上述参数设置能够将太阳射线聚集在真空管5-1上，增加真空管5-1的集热效率，有效利用了真空管5-1间隙的太阳辐射。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车太阳能集热系统，包括集热装置(1)，列车的每节车厢上均设置有多个集热装置(1)，集热装置(1)包括蓄热水箱(2)和联集箱(3)，蓄热水箱(2)和联集箱(3)通过水管(4)连接，其特征在于，所述联集箱(3)包括多个集热器(5)，集热器(5)包括多个真空管(5‑1)，多个真空管(5‑1)的下方设置有反射膜(5‑2)，多个真空管(5‑1)的上方设置有玻璃盖板(5‑3)，玻璃盖板(5‑3)的内表面为阶梯式斜面结构。

【技术特征摘要】
1.一种列车太阳能集热系统，包括集热装置(1)，列车的每节车厢上均设置有多个集热装置(1)，集热装置(1)包括蓄热水箱(2)和联集箱(3)，蓄热水箱(2)和联集箱(3)通过水管(4)连接，其特征在于，所述联集箱(3)包括多个集热器(5)，集热器(5)包括多个真空管(5-1)，多个真空管(5-1)的下方设置有反射膜(5-2)，多个真空管(5-1)的上方设置有玻璃盖板(5-3)，玻璃盖板(5-3)的内表面为阶梯式斜面结构。2.如权利要求1所述的列车太阳能集热系统，其特征在于，所述集热器(5)还包括真空管支架(5-4)，真空管支架(5-4)包括底板(6)和两个侧板(7)，真空管支架(5-4)为弧形结构；多个真空管(5-1)在真空管支架(5-4)上依次排列形成弧形结构，真空管(5-1)的两端分别连接两个侧板(7)；真空管支架(5-4)的底板(6)上设置所述的反射膜(5-2)；所述玻璃盖板(5-3)固设在两个侧板(7)的上方，玻璃盖板(5-3)为弧形结构；真空管支架(5-4)、多个真空管(5-1)依次排列形成的结构和玻璃盖板(5-3)的弧度一致。3.如权利要求2所述的列车太阳能集热系统，其特征在于，所述玻璃盖板(5-3)内表面上的阶梯式斜面包括多组斜面单元，每组斜面单元包括多个斜面，每个斜面与玻璃盖板(5-3)在该斜面处的切线之间的夹角为34°，相邻两组斜面单元中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登甲，吴航，刘艳峰，刘加平，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61