專利名稱：智能化太陽能集熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱裝置，特別涉及一種智能化太陽能集熱裝置。
背景技術：
在已有技術中，中國專利ZL200420024428提供了一種聚焦式太陽能熱水器。它主要由集熱器和水箱組成，其中集熱器包括多個玻璃管，在玻璃管中設有金屬導熱管，金屬導熱管與水箱連接，在每個玻璃管迎光面的上方設有一排圓形菲涅爾透鏡，并且該透鏡由設在玻璃管下方的截面呈半圓形的托架支撐，通過菲涅爾透鏡的聚光可提高集熱效率；同時，為了使該采集器具有追光功能，它還設有托架連桿和驅動機構，其動力源采用光電池供電的電動機。雖然該專利通過聚焦和追光提高了集熱效率，但是，卻使結構趨于復雜，特別是托架連桿和驅動機構增加了結構的復雜性，而且用光電池供電，使其成本增加。
實用新型內容本實用新型的目的是為了克服已有技術的缺點，提供一種智能化太陽能集熱裝置，它不僅具有高集熱效率，而且結構簡單，同時，在此結構的基礎上使該裝置適用于供暖和室內采光及智能化溫控散熱。
為實現上述目的，本實用新型的解決方案如下它包括一個熱能采集器和一個儲熱散熱器或水箱，其特殊之處是所述熱能采集器至少設有一根集熱管，該集熱管由一個真空透明管、設在該真空透明管體中的導熱管、截面呈球冠形的柱狀菲涅爾透鏡和截面呈ω形的筒狀反光板組成，其中菲涅爾透鏡的球冠弧面與真空透明管的管內壁弧面配合，并且粘接在真空透明管內壁的迎光弧面上，所述截面呈ω形的筒狀反光板安裝在菲涅爾透鏡的對面，并且菲涅爾透鏡的聚焦軸與該反光板的反光軸基本重合，所述的導熱管位于所述聚焦軸和反光軸的區(qū)域內，并且導熱管連接在設有儲熱散熱器或水箱的導熱介質或水的循環(huán)供熱回路中。
本實用新型的進一步解決方案如下在所述集熱管中的菲涅爾透鏡的聚焦軸上方設有一排凸透鏡，并在所述的截面呈ω形的筒狀反光板上對應設有各凸透鏡的透光孔，在所述熱能采集器的背光面對應于各凸透鏡的透光孔處設有光纖。
所述的集熱管排布在一個箱體中，該箱體的迎光面為透明狀，在該箱體背光板的內側設有吸熱材料，在該箱體背光板上設有氣體出、入口，在該箱體內的背光板與集熱管之間設有一層透光隔熱薄膜。
在所述箱體的一側并排設有一個玻璃箱，并在該玻璃箱的背光板外部設有一個反光百頁窗簾。
所述的儲熱散熱器具有一個容器，在該容器中放有儲熱石子，在該容器的外部設有包裹該容器的保溫材料，并且該容器一側的保溫材料為可打開的活動保溫板，并設有一個可控制該活動保溫板打開的溫控器。
通過上述解決方案可以看出，本實用新型用截面呈球冠形的柱狀菲涅爾透鏡完成了聚光功能，它粘接在真空透明管內，結構簡單，可省掉透鏡架，同時，本裝置用一個簡單的截面呈ω形的筒狀反光板實現了追光功能，省掉了連桿和驅動機構，不僅簡化了結構，而且還提高可靠性和耐用性，還使成本大大降低。本實用新型的進一步改進是增設一排二次聚焦的凸透鏡，它們可將菲涅爾透鐿聚集的光線進行二次聚集，使集熱管的集熱效率進一步提高，其溫度可達300～400℃，使該集熱器適用于冬季供暖。如果將本裝置用于蔬菜大棚或室內供暖，它還可通過增加光纖和反光百頁窗來采光，它們的采光效果比普通玻璃窗高出多倍，又因為有光就有熱，因此，高倍采光又可增加室內溫度，另外，還可用溫控器智能控制儲熱箱直接散熱，從而進一步提高供暖效果。再者，本實用新型的儲熱散熱器比較經濟，有利于降低成本。綜上所述，本實用新型具有集熱效率高、結構簡單、成本低、工作可靠、經久耐用和兼有采光及智能控制功能等優(yōu)點。


圖1、本實用新型(室內供暖采光裝置)的整體結構和工作原理示意圖。
圖2、集熱管的橫截面結構示意圖。
圖3、熱能采集器的外形結構示意圖。
圖4、圖3的俯視圖。
圖5、儲熱箱結構示意圖。
圖6、本實用新型(熱水器)的整體結構和工作原理示意圖。
具體實施方式
下面根據實施例說明本實用新型的結構和工作原理。
實施例1參見圖1，本例是一個太陽能室內供暖采光裝置，它包括一個熱能采集器1，該熱能采集器1具有一個箱體1-1，該箱體迎光面為透明，在該箱體中排布多個集熱管1-2。
參見圖2，所述的集熱管1-2由一個真空透明管1-2.1、導熱管1-2.2、截面呈球冠形的柱狀菲涅爾透鏡1-2.3、截面呈ω形的筒狀反光板1-2.4組成，其中菲涅爾透鏡的球冠弧面與真空透明管的管內壁弧面配合，并且粘接在該管內壁的迎光弧面上，所述截面呈ω形的筒狀反光板1-2.4安裝在菲涅爾透鏡1-2.3的對面，并且該反光板的反光軸與菲涅爾透鏡的聚焦軸重合，所述導熱管1-2.2安裝在該聚焦軸和反光軸線上或安裝在該軸區(qū)內，本例設有兩個并連的導熱管。所述的反光板1-2.4具有追光性能，不管陽光從那個方向進入其入光口H-H’，它均能將入射光反射在反光軸上。由于菲涅爾透鏡的聚焦和反光板的追光反射，該集熱管可將全天光照期的入射熱量聚集在導熱管上，從而對導熱管中循環(huán)流動的導熱油或水進行加熱。為了進一步提高該集熱管的集熱效率和使其具有室內采光功能，可以在菲涅爾透鏡1-2.3的聚焦軸上方(即導熱管的迎光面上)粘接一排凸透鏡1-2.5，并在所述的反光板1-2.4上對應設有各凸透鏡的透光孔1-2.6，在所述箱體1-1的背光板1-1.1上插有多個光纖12，并且每個光纖與透光孔1-2.6相對。所述的凸透鏡1-2.5可起到二次聚焦的作用，從而進一步提高了集熱效率，該凸透鏡二次聚集的熱量留在集熱管內，而二次聚集的光線則通過真空玻璃管照射到光纖12的一端，通過光纖的傳導傳遞到室內，因二次聚焦的光線很強，故它的光強比普通玻璃透光的光強高出多倍，又因為有光就有熱，故可進一步提高室內溫度，同時，光纖還可延長，使其拉設到室內任意需要光線的地方。另外，由于設置了光纖12，背光板1-1.1上的光纖孔會散失箱體中熱量，使箱體1-1內的溫度降低，不利于集熱。為了防止箱體溫度的降低，可在該箱體內的背光板與集熱管之間設置一個透光隔熱薄膜1-4，該薄膜可采用聚脂薄膜。1-2.6再參見圖1，集熱管1-2中的導熱管1-2.2與儲熱散熱器2、液泵3串聯形成一個導熱油或水的循環(huán)供熱回路，在該回路上設有接口4、5，散熱器入水口和出水口分別與接口4、5相接，在該循環(huán)回路中最好再設置兩個水閥7、8。使用時，需將熱能采集器1安裝在窗戶或蔬菜大棚的頂棚上，其它部件制成一體設置在室內或大棚內。有光照供暖時，集熱管1-2對導熱管中導熱油或水進行加熱，液泵3開啟，使導熱油或水在回路中快速循環(huán)，一方面通過散熱器散熱，對室內供暖，另一方面存儲一部分熱量在儲熱散熱器2中；無光照時，關閉水閥7，使儲熱散熱器2與散熱器構成一個單一循環(huán)回路，則儲熱散熱器2與散熱器換熱，繼續(xù)為室內供暖，直到儲熱散熱器2與散熱器達到熱平衡為止。另外，也可不接散熱器，由溫控器6控制儲熱散熱器2打開保溫板直接向室內散熱，達到智能供暖的功能(控制過程下面敘述)。為了進一步利用光照的余熱，在箱體1-1的背光板1-1.1的內側設置吸熱材料9，并在背光板1-1.1上設有氣體入口1-1.2和出口1-1.3。當光照時，除去照射到集熱管1-2上光線外，其余光線照射到箱體背光板的內側面上，一部分被吸熱材料9吸收，一部分通過空氣循環(huán)，與室內空氣換熱，當無光照時，吸收材料9釋放熱量，仍持續(xù)與室內空氣換熱，直到薄膜與背光板之間的空氣與室內空氣達到熱平衡為止。
參見圖3、4，為了使本裝置能夠適應于夏天，可以在熱能采集器1的外側設置一個圈簾式擋光板10，夏天到來時，可以將它拉下，擋住熱能采集器1，使其不再受光而停止工作。同時，在所述箱體1-1的一側并排設置一個玻璃箱1-3，在該玻璃箱的背光板外部(即在室內)設置一個反光百頁窗簾11，調節(jié)該反光百頁窗簾反射角度，可以使光線反射到室內對面墻或天花板上，如果室內不需要反射光，可將該百頁窗的頁片調到水平，則自然光可透射到室內。該反光百頁窗簾用鋁板制作。
參見圖5，所述儲熱散熱器2最好采用石子儲熱散熱器，它的成本較低。它具有一個容器2-1，在容器2-1中放有儲熱石子2-2，在該容器外部設有包裹該容器的保溫材料2-3，該容器一側的保溫材料設置為可打開的活動保溫板2-3.1，并且設置一個溫控器6來控制該活動保溫板自動打開，該溫控器由溫度傳感器、比較判別電路和保溫板2-3.1電磁鐵吸合結構組成，由溫度傳感器感受室內溫度，當室內溫度低于設定值時，比較判別電路給出驅動信號，使電磁鐵失電而失去吸合力，則活動保溫板自動打開，從而實現儲熱散熱器直接向室內散熱的智能化控制功能，圖中虛線示出保溫板2-3.1打開的狀態(tài)。本儲熱散熱器內還可以設置一個水腔2-4，這樣，在供暖的同時儲熱腔2-1也可對水腔2-4加熱，為用戶提供熱水。
實施例2參見圖5，本例是一個太陽能熱水器，它包括一個熱能采集器1和水箱15，其中熱能采集器與上例結構相同，即由真空透明管、熱介質導管、球冠柱形菲涅爾透鏡、截面呈ω形的筒狀反光板構成，其中熱介質導管的進、出口分別與水箱15的冷、熱水腔連接，自來水的水壓使水流按照箭頭方向在裝置中流動，水流經熱能采集器時被加熱而送出熱水。該結構比已有熱水器結構簡單，集熱效率高。
權利要求1.一種智能化太陽能集熱裝置，它包括一個熱能采集器(1)和一個儲熱散熱器(2)或水箱(15)，其特征是所述熱能采集器(1)至少設有一根集熱管(1-2)，該集熱管由一個真空透明管(1-2.1)、設在該真空透明管體中的導熱管(1-2.2)和截面呈球冠形的柱狀菲涅爾透鏡(1-2.3)及截面呈ω形的筒狀反光板(1-2.4)組成，其中菲涅爾透鏡(1-2.3)的球冠弧面與真空透明管(1-2.1)的管內壁弧面配合，并且粘接在真空透明管內壁的迎光弧面上，所述截面呈ω形的筒狀反光板(1-2.4)安裝在菲涅爾透鏡(1-2.3)的對面，并且菲涅爾透鏡的聚焦軸與該反光板的反光軸基本重合，所述的導熱管(1-2.2)位于所述聚焦軸和反光軸的區(qū)域內，并且導熱管(1-2.2)連接在設有儲熱散熱器(2)或水箱(15)的導熱介質或水的循環(huán)供熱回路中。
2.根據權利要求1所述的智能化太陽能集熱裝置，其特征是在所述集熱管(1-2)中的菲涅爾透鏡(1-2.3)的聚焦軸上方設有一排凸透鏡(1-2.5)，并在所述的截面呈ω形的筒狀反光板(1-2.4)上對應設有各凸透鏡的透光孔(1-2.6)，在所述熱能采集器的背光面對應于各凸透鏡的透光孔(1-2.6)處設有光纖(12)。
3.根據權利要求1或2所述的智能化太陽能集熱裝置，其特征是所述的集熱管(1-2)排布在一個箱體(1-1)中，該箱體的迎光面為透明狀，在該箱體背光板(1-1.1)的內側設有吸熱材料(9)，在該箱體的背光板上設有氣體出、入口(1-1.3)、(1-1.4)，在該箱體內的背光板與集熱管之間設有一層透光隔熱薄膜(1-4)。
4.根據權利要求3所述的智能化太陽能集熱裝置，其特征是在所述箱體(1-1)的一側并排設有一個玻璃箱(1-3)，并在該玻璃箱的背光板外部設有一個反光百頁窗簾(11)。
5.根據權利要求1或2所述的智能化太陽能集熱裝置，其特征是所述的儲熱散熱器(2)具有一個容器(2-1)，在該容器中放有儲熱石子(2-2)，在該容器的外部設有包裹該容器的保溫材料(2-3)，并且該容器一側的保溫材料為可打開的活動保溫板(2-3.1)，并設有一個可控制該活動保溫板打開的溫控器(6)。
專利摘要本實用新型涉及一種智能化太陽能集熱裝置。它包括一個帶有集熱管的熱能采集器和一個儲熱散熱器或水箱，其中集熱管由真空透明管、設在該真空透明管體中的導熱管、截面呈球冠形的柱狀菲涅爾透鏡和截面呈ω形的筒狀反光板組成，菲涅爾透鏡的球冠弧面粘接在真空透明管內壁的迎光弧面上，截面呈ω形的筒狀反光板安裝在菲涅爾透鏡的對面，菲涅爾透鏡的聚焦軸與該反光板的反光軸基本重合，導熱管位于聚焦軸和反光軸的區(qū)域內。本實用新型用菲涅爾透鏡和反光板完成了聚光和追光功能，提高了集熱效率、簡化了結構、降低了成本。如果在聚焦軸的上方再設一排凸透鏡，可具有二次聚焦效果，能進一步提高集熱管的集熱效率。
文檔編號F24J2/04GK2819121SQ20052007943
公開日2006年9月20日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權日2005年9月27日
發(fā)明者趙英, 劉樺 申請人:趙英