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一种由空气载热的槽式 太阳能光热系统

阅读：169发布：2020-05-22

专利汇可以提供一种由空气载热的槽式太阳能光热系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，其特征在于空气集热管连接传热通风软管、水箱和泵一套的气水换热器、离心风机，构成空气循环换热回路设施；采用空气集热管直接将流经集热管的空气加热、风管卡箍连接集热管与通风软管、在支架立柱处将传热通风软管加长，预留旋转长度；太阳能光热的置换流程是：离心风机通过通风软管将空气送入空气集热管，槽式集热器将集热管中的空气加热达180度，送入气水换热器的热空气与水箱中的水热交换，使水温升高5℃，换热后排出的空气降低50℃，返回至集热器中，循环往复；气水换热的换热率是10:1。空气换热在在初期造价成本、中期维护成本、后期配件更换成本等方面，都远低于导热油介质。，下面是一种由空气载热的槽式太阳能光热系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，包括槽式太阳能集热器、水箱、泵、换热器、传热管，其特征在于设备的设置：空气集热管连接传热通风软管、水箱和泵一套的气水换热器、离心风机，构成空气循环换热回路设施；采用风管卡箍连接空气集热管与通风软管，反光镜支架运动旋转结构是：在反光镜镜片支架近立柱处将传热通风软管加长，预留旋转长度，以补足镜片支架水平或俯仰运动长度；在气水换热器中设置与水箱连通的换热水管进行空气与水的热交换，使水温升高，用于不同形式的热利用；太阳能光热的置换流程是：离心风机通过通风软管将空气送入空气集热管，采用槽式太阳能反光镜收集太阳辐射能，直接将空气集热管中的空气加热达180℃，送入气水换热器的热空气与水箱中的水进行热交换，使水温升高5℃，换热后排出的空气降低50℃，返回至集热器中，循环往复；气水换热的换热率是10:1。
2.根据权利要求1所述的一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，其特征在于槽式太阳能反光镜支架运动旋转结构，包括两个镜片支架、立柱、限位机构，镜片支架上端固定空气集热管(11)、通风软管(12)伴随镜片支架和立柱平行固定，其特征在于空气集热管两端用卡箍(6)连接传热通风软管(12),与反光镜镜片支架下框水平固定的进风、出风通风软管(12、12’)在镜片支架近立柱处预留长度，以满足镜片支架水平或俯仰运动长度；镜片支架的支撑立柱分上、下两部分，下立柱落地、上立柱上支撑镜片支架上的所有部件，上立柱的顶部安装有俯仰减速器(9)，中部安装水平回转减速器(10)，两个减速器安装座对称固定在各自的镜片支架宽度中心；两个减速器受限位机构控制，上立柱上所有部件随水平回转减速器(10)同步运动，俯仰减速器(9)只带动镜片支架和镜片做同步俯仰运动。
3.根据权利要求1所述的一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，其特征在于空气集热管(11)的结构：铁方管(1)内立壁和顶面粘贴隔热纤维垫，铁方管(1)外壁用耐高温胶粘接包覆保温纤维毯(3)；铁方管内设置铝制散热片(2)，铝制散热片(2)底部两侧固定点加隔热纤维垫、由铆钉(5)固定于铁方管(1)下壁内，铝制散热片(2)底部中间为槽式太阳能反光镜聚焦区，太阳光照在散热片(2)底部的吸光镀膜层(4)上，散热片(2)通过与空气的接触传热、辐射传热，将热量传给空气；铝制散热片结构：散热片(2)是由多个翅片垂直嵌入其底部上表面平行分布的槽内，底部下表面有吸光镀膜层(4)。
4.根据权利要求1所述的一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，其特征在于传热通风软管(12)结构：玻璃纤维布缝制成筒式软管体，将镀锌钢丝夹圈在软管体内沿长度方向螺旋塞入，管外涂复高分子聚合物涂层。
5.根据权利要求1所述的一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，其特征在于风管卡箍结构：风管卡箍(6)为半圆钢带圈，各端均有螺栓卡紧件，在空气集热管外周先装上密封圈(7)，将预留的风管(12)套在密封圈(7)外，再在预留风管(12)外套上风管卡箍(6)并将螺栓旋紧。
6.根据权利要求2所述的一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，其特征在于通风软管(12、12’)，凡伴镜片支架和立柱平行固定的直线部位可由硬管替换，通风软管与直线硬管的衔接采用风管卡箍(6)固定；硬管与集热器框架的固定较稳定，不受风力影响；还有采用风管支架(13)将通风软管(12)衔接部位与支架框架水平下边固定。

说明书全文

一种由空气载热的槽式太阳能光热系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能光热系统，应用于太阳能热利用设备上，实现将太阳能热量用空气载热、与水换热。

背景技术

[0002] 现有槽式太阳能光热系统由槽式太阳能集热器、导热油、导热油泵、油水换热器、水、储热水箱、补油箱组成。其工作原理是利用槽式聚光太阳能集热器，收集太阳辐射能，直接加热导热油，并转化为热能，再经换热器，用热油使水加热到不同温度，水为传热工质进行不同形式的热利用，比如汽轮机发电、冬季取暖、工业烘干等。

[0003] 现有槽式太阳能集热器的载热介质是导热油，系统运行前需要对导热油进行高温脱水处理，脱水处理时间长，处理工艺复杂，不易控制，而且导热油造价高。导热油里残留水分会导致管道压力不稳、换热效率低、冬季结冰堵塞管道等事故，导热油长期使用后，会产生胶质物，容易堵塞管道，清洗困难，维护成本高；导热油油管依附集热器支架固定、跟随集热器支架水平旋转、仰俯运动。导热油油管长度不变，其旋转补偿靠旋转接头实现。旋转接头安装在与集热器支架立柱并列的导热油油管转角接头处。旋转接头是由铜壳、密封环、预紧弹簧、轴承、卡簧、管接头等组成。其旋转而不泄露的工作原理是靠预紧弹簧压紧旋转接头的密封环，中间靠轴承支撑。由于导热油温度高，压力大，密封环容易磨损失效，使用现场经常出现集热器接头、旋转接头漏油事故；而且耐高温的密封环只能靠进口、旋转部位无法做保温处理，冬季会有结冰现象。所以在槽式太阳能集热器上，旋转接头往往是决定设备性能的关键点。

发明内容

[0004] 本发明目的是提供一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，实现将太阳能热量用空气载热加热低温水，解决载热油介质成本高、系统稳定性差的问题，更重要的是实现能源绿色环保利用。

[0005] 一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，包括槽式太阳能集热器、水箱、泵、换热器、传热管，其特征在于设备的设置：空气集热管连接传热通风软管、水箱和泵一套的气水换热器、离心风机，构成空气循环换热回路设施；采用槽式太阳能反光镜收集太阳辐射能，直接将流经集热管的空气加热，采用风管卡箍连接空气集热管与通风软管，反光镜集热器支架运动旋转结构是：在反光镜镜片支架近立柱处将传热通风软管加长，预留旋转长度，以补足镜片支架水平或俯仰运动长度；在气水换热器中设置与水箱连通的换热水管进行空气与水的热交换，使水温升高，用于不同形式的热利用；太阳能光热的置换流程是：离心风机通过通风软管将空气送入空气集热管，采用槽式太阳能反光镜收集太阳辐射能，直接将空气集热管中的空气加热达180℃，送入气水换热器的热空气与水箱中的水进行热交换，使水温升高5℃，换热后排出的空气降低50℃，返回至集热器中，循环往复；气水换热的换热率是10:1。

[0006] 本系统采用的空气集热管，用空气替代油作为换热工质，不用担心泄露损失，显著地减少作业和维修成本。空气集热管在结构上与导热油系统的真空集热管存在较大的差异，利用隔热纤维垫、保温纤维毯可以有效减少热量损失，保证集热效率高。此外隔热纤维垫能阻止热量传给铁方管，可以防止其热变形，保证集热管平直。通风软管工作原理是靠两端预留风管长度来补偿设备的回转运动，由于风管极软，其自身有补偿扭转运动的特点。俯仰回转运动靠一段U型预留风管的弯曲补偿，另一段预留风管通过弯曲和扭转来补偿设备的水平回转运动，两端互不干涉。该系统与传统的不同之处是使用空气作为热载体，空气随处可得，不用担心泄露损失。

[0007] 空气作为热载体相比导热油介质来说不需要脱水处理，系统运行稳定。与现有导热油介质槽式太阳能集热系统相比较，本空气换热系统每次循环换热，使水温提高5℃，在集热传热效率上虽然不及导热油介质系统效率高，但在系统运行能耗上，导热油系统的油泵电机功率约为空气系统离心风机功率的5倍之多，因此，综合考虑介质传热效率和系统自身消耗后，可知导热油系统与空气传热系统在最终功效上基本持平。而在初期造价成本、中期维护成本、后期配件更换成本等综合计算，空气介质光热系统成本都远低于导热油介质，更重要的是实现能源绿色环保利用。

[0008] 下面以单台集热面积为22m2的光热系统为例(设计寿命为25年)，对两种介质的系统成本进行对比说明。导热油系统中所采用的真空集热管，单根成本约5000元(单台需两根)。导热油高温旋转接头需要四个，每个成本约700元。单台光热设备导热油用量需支出约3000元。此外，还包括中期维护成本，即每三至五年需对导热油进行一次还原处理，加注化学添加剂，以弥补由于长期运行导致的导热油性能衰减。根据实际项目不同，每次导热油处理费用在1万至5万元不等。后期配件更换成本包括旋转接头到寿命后的更换、导热油的整体更换成本等，由于设备的设计使用寿命是25年，旋转接头和导热油的使用寿命均低于20年，至少需要换新一次。因此，在较大规模的项目中，此项费用也不容小觑。以上费用仅仅是物件成本，还不包括由此产生的人力成本。

[0009] 还可以将空气集热管加热后的空气，经过通风软管传输给直接使用场合，如干燥、取暧。反观空气介质集热系统，空气集热管的成本约单根600元(单台需两根)，整个系统无需导热油及旋转接头，用空气代替导热油，介质本身为零成本。空气通风软管依靠自身的可伸缩性，可起点旋转接头的作用，而通风软管作为管路系统的一部分，其一次性投资与导热油系统的金属管道来说不相上下。此外，空气系统还可规避导热油系统的漏油风险，不会造成环境污染及经济损失。

[0010] 因此，本发明所涉及的空气介质槽式太阳能光热系统，制造工艺简单，造价低廉，不需维护。安装在太阳能热利用场所，能有效降低设备维护的人力和财力成本。可在工农业生产中进行推广使用，具有极高的性价比。附图说明

[0011] 图1空气载热太阳能光热系统作业流程框图；

[0012] 图2由空气载热的槽式太阳能光热系统设备布置示意图；

[0013] 图3是空气介质太阳能光热集热器支架运动旋转方向示意图；

[0014] 图4集热器支架立柱上两个减速器位置示意图；

[0015] 图5是图3集热器支架及传热通风软管的主视图；

[0016] 图6是太阳能空气集热管剖视图；

[0017] 图7是图6的轴向剖视图；

[0018] 图8是连接通风软管的卡箍剖图；

[0019] 图9是卡箍连接集热管与通风软管示意图。

具体实施方式

[0020] 本发明一种由空气载热的槽式太阳能光热系统，包括槽式太阳能集热器、换热器、传热管，见图2，其特征在于设备的设置：以空气为换热工质，采用风管卡箍连接空气集热管与通风软管、空气换热器、水箱、泵、离心风机，构成空气循环换热回路设施；如图1所示，太阳能光热的置换流程是：离心风机通过通风软管将空气送入空气集热管，采用槽式太阳能反光镜收集太阳辐射能，直接将流经空气集热管的空气加热达180℃，经过通风软管传输送入气水换热器，热空气与水箱中的水进行热交换，换热后排出的空气温度仍有130℃，返回至集热器中，循环往复。气水换热的换热率是10:1，即出换热器的空气温度降低50℃时，水温升高5℃。在气水换热器中与水箱连通的换热水管进行空气与水的热交换，使水温升高，进行不同形式的热利用。还可以将空气集热管加热后的空气，经过通风软管传输给直接使用场合，如干燥、取暧。

[0021] 槽式太阳能反光镜支架运动旋转结构，见图3～5，包括两个镜片支架、立柱、限位机构，镜片支架上端固定空气集热管11、通风软管12伴随镜片支架和立柱平行固定，其特征在于空气集热管11两端用卡箍6连接传热通风软管12，与槽式太阳能反光镜支架下框水平固定的进风、出风通风软管12、12’在镜片支架近立柱处预留长度，以满足镜片支架水平或俯仰运动长度；镜片支架的支撑立柱分上、下两部分，下立柱落地、上立柱上支撑镜片支架上的所有部件，见图4，上立柱的顶部还安装有俯仰减速器9，中部安装水平回转减速器10，两个减速器安装座对称固定在各自的镜片支架宽度中心；两个减速器受限位机构控制，当太阳能集热器做水平方向回转运动时，上立柱上所有部件随水平回转减速器10同步运动，当俯仰减速器9做俯仰运动时，只带动镜片支架和镜片做同步运动。

[0022] 通风软管12与直线硬管、或与空气集热管6的固定的衔接采用风管卡箍6固定，见图9。与槽式太阳能反光镜支架竖框、水平下框及与下立柱并列固定的进风、出风通风软管12直线部位可以用硬管替换，直线硬管可用金属或耐侯高分子材料，硬管与集热器框架的固定较稳定，不受风力影响。还有用风管支架13，见图5，将通风软管12衔接部位与支架框架
13水平下边固定。

[0023] 通风软管结构：见图9，玻璃纤维布缝制成筒式软管作为通风软管12，将镀锌钢丝夹圈8在软管体内沿长度方向螺旋塞入，管外涂复高分子聚合物涂层。

[0024] 空气集热管11的结构：见图6、7，铁方管1内立壁、顶面粘贴隔热纤维垫、铁方管1外壁用耐高温胶粘接包覆保温纤维毯3；铁方管内设置铝制散热片2，铝制散热片2底部两侧固定点加隔热纤维垫3、由铆钉5固定于铁方管1下壁内。铝制散热体2底部中间为槽式太阳能反光镜聚焦区，太阳光照在散热片2底部的吸光镀膜层4上，散热片2通过与空气的接触传热、辐射传热，将热量传给空气。铝制散热片2结构：散热片2是由多个翅片垂直嵌入其底部上表面平行分布的槽内，底部下表面有吸光镀膜涂层4。

[0025] 风管卡箍结构：见图8、9，卡箍7为半圆钢带圈，各端均有螺栓卡紧件，在空气集热管6外周先装上密封圈8，将预留传风软管9套在密封圈8外，再在预留通风软管9外套上风管卡箍7并将螺栓旋紧；此外，在风管卡箍7的外层还要包覆风管保温套，起到保温绝热的作用，减少系统管路的热损失。通风软管12与直线硬管的衔接采用风管卡箍6固定，如与空气集热管6的固定。与反光镜镜片支架竖框、水平下框及与下立柱并列固定的进风、出风通风软管12直线部位可以用硬管替换，直线硬管可用金属或耐侯高分子材料，硬管与集热器框架的固定较稳定，不受风力影响。还有用风管支架13将通风软管12衔接部位与支架框架水平下边固定。

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