[发明专利]低温用聚光太阳能集热器

说明书

技术领域：

本发明为低温用聚光太阳能集热器，属于太阳能利用技术领域。 

背景技术：

太阳能集热器已经广泛用于民居热水供应，但存在问题的却不少，包括直插式结构漏水和冬季集热管冻裂等。无论是直插式还是热管式结构，达到的实际光热转换效率一般都低于40％。对于这样低的热效率，普通高层民居建筑中，即使楼顶全部利用，也只能满足少数家庭的需要。当前，只有接近顶层的住户才能使用太阳能热水器，而且安装凌乱，影响市容。虽然也在发展阳台式集热器，但存在的问题更多，较难在短期内普及。 

太阳能集热器在高层建筑中的应用，需要统一规划，集成供热，充分利用有限空间。为解决这一问题，本发明给出一种高效、低成本、美观、安全可靠、集中供应热水型的太阳能集热器，光热转换效率达到80％。 

在槽式太阳能热发电系统中，广泛采用真空型集热管。由于工作温度高达400℃以上，不能采非真空集热管，否则热损太大，发电效率大幅度降低。对于低温系统，只要聚光比达到10，空气传导导致的热损耗几乎可以忽略，因此采用非真空集热管就可以实现高效集热，大幅度降低成本。 

发明内容

低温用聚光太阳能集热器，其特征在于，该集热器主要由集热管10、聚光镜18、水箱110、进水连接管13和出水连接管17等构成。所述的集热管为非真空型双层管，内管15为金属管，其表面设置阳光吸收层32，使之具有高的阳光吸收比和低的红外发射比，外管16为玻璃管或透明有机材料管，内外管相对位置由支撑件31固定，内外管之间进行防尘防雨密封而非真空密封，其间为大气。工作时阳光被聚光镜聚焦到集热管内管表面，加热在其中流动的水。该集热器包括循环和非循环两种结构，非循环结构中，冷水一次性经过集热管内管被加热到最终温度，循环结构中，循环水泵使得水箱中的水多次经过集热管内管后被加热到最终温度。 

非循环结构中，来自自来水管11的冷水经注水阀门12和进水连接管13进入集热管内管15，在集热管内管中被加热，从集热管内管流出后，经过出水连接管17，从靠近水箱110顶部的水箱进水口113流入水箱。为了保证工作时集热管内管中充满水，水箱进水口至少比集热管内管水平位置高出一个管径尺寸，因此出水连接管需要向上弯曲连接到水箱上。在进水连接管或出水连接管上设置一个放水阀门14。水箱的温水出水管111设置在靠近水箱底部位置，经过温水出水控制阀门114连到用户，水箱上部设置溢流管112，溢流管连接到下水道，防止系统出现故障时漫水。 

该集热器设置阳光强度探测器，并且设定高低两个阳光强度值PH和PL，系统还设置室外温度传感器，并设定一个低于零度的温度值TC；水箱中设置水位传感器，并设定高低两个 水位值HH和HL。当阳光强度达到高强度值PH，并且水箱中水位低于设定的低位值HL时，启动自来水注水阀门12，并控制聚光镜18旋转到将阳光聚焦到集热管内管15上的聚光位置，而当阳光强度低于低强度值PL时，或者水箱中水位高于设定的高位值HH时，关闭自来水注水阀门，同时控制聚光镜旋转到非聚光位置。如果此时室外温度低于TC，则通过放水阀门14泄掉集热管内管、进水连接管13和出水连接管17中的水，防止管内结冰。在出水连接管上设置温度传感器，并设定高低两个温度值T1和T2，当出水连接管中水温高于高温值T1时，控制注水阀门逐步加进水量，当低于低温值T2时，逐步减小进水量，使出水连接管中的水温处于T1和T2之间。水箱中也设置温度传感器，用以测量水温。上述这些过程都是系统自动执行的。 

目前有不少地区白天水压不足，难以维持非循环结构太阳能集热器正常工作，循环结构太阳能集热器适合这些地区。这种集热器可以在一天24小时内任何时刻往水箱中注水，满足需要的水量。 

循环结构中，来自自来水管11的冷水经注水阀门12从水箱靠下部位流入水箱110。水箱中的水经循环水泵215和进水连接管13流入集热内管15，在其中被加热后，经过出水连接管17再流回水箱。集热管内管、进水连接管和出水连接管设置在同一水平面内，出水连接管经过弯曲过渡管连接到水箱侧壁上部的水箱进水口113。为降低循环水泵的功耗，该进水口仅高出集热管内管水平位置略大于一个管径的尺寸。水泵的另一端连接到与水箱进水口同样高度的水箱出水口213，水箱出水口在水箱内侧接有水管216，并深入到水箱底部，使得由水泵从水箱抽到集热管内管中的水温较低，减少水的循环次数。在进水连接管或出水连接管上设置一个放水阀门14。水箱的温水流出管111设置在靠近水箱底部位置，经过温水出水控制阀门114连到用户，水箱上部设置溢流管112，溢流管连接到下水道，防止系统出现故障时漫水。