[发明专利]利用太阳能光热的装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光热的应用技术领域。 

背景技术

太阳能储热热水器水位普遍高于集热器即需水塔供水，不便于管理和维护；尽管有改进，但大幅度增加了成本。碟式反射镜太阳能灶能烧开水、烹调，可操作环境不佳、且功能单一。因太阳能的能量密度低，太阳能集热器对量大的工质升温慢，特别是在瞬变的太阳辐照条件下；这对提高工质的热能密度和热能的储存、利用不利。晴好天气下，太阳能集热器一天之中所收集的热能，在大多数情况下不能得到充分利用，特别是在家庭的应用中。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用太阳能光热的装置，它与现有技术相比，是减小了载热工质在太阳能集热器内的热容量，改进了载热工质传输热能的方式和运行的方式，提高其热能密度和输出热能的能力，并且有利于热能的储存和充分利用。为了实现上述目的，本发明提出一种利用太阳能光热的装置，它包括太阳能集热器、保温水箱、载热工质，其中：

如图1和图2所示，太阳能集热器出口端和保温的汽化工质输送管入口端气密联接，太阳能集热器入口端和液化工质输送管出口端气密联接，保温的汽化工质输送管出口端和保温水箱的热交换管入口端气密联接，保温水箱的热交换管出口端和液化工质输送管入口端气密联接；太阳能集热器、保温的汽化工质输送管、保温水箱的热交换管、液化工质输送管连接成闭合回路；太阳能集热器出口端高于其入口端的高度，保温水箱的热交换管入口端高于出口端，保温水箱的热交换管每一小段的高度高于其出口端方向上任意小段的高度。

如图1所示，太阳能集热器高度低于保温水箱高度时，加入闭合回路流通容积内的液态载热工质液面高度高于其入口端的高度、底于出口端的高度；液化的载热工质在太阳能集热器内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器出口端、保温的汽化工质输送管输送到保温水箱热交换管内放热并液化使保温水箱内水温升高，液化后的载热工质在重力作用下经液化工质输送管、太阳能集热器入口端输送到太阳能集热器内；载热工质沿太阳能集热器、保温的汽化工质输送管、保温水箱内的热交换管、液化工质输送管的方向作单向闭循环运行。

如图2所示，太阳能集热器高度高于保温水箱高度时，保温水箱热交换管出口端和低于保温水箱的泵入口端气密联接，泵出口端和液化工质输送管入口端气密联接；液态载热工质的体积大于泵和液化工质输送管的流通容积、小于泵和液化工质输送管及太阳能集热器的流通容积；液化的载热工质在太阳能集热器内吸热并且在大气压到小于临界压强的范围内汽化，汽化后的载热工质经太阳能集热器出口端、保温的汽化工质输送管输送到保温水箱热交换管内放热并液化使保温水箱内水温升高，液化后的载热工质由马达和泵经液化工质输送管、太阳能集热器入口端输送到太阳能集热器内；载热工质沿太阳能集热器、保温的汽化工质输送管、保温水箱内的热交换管、泵、液化工质输送管的方向作单向闭循环运行；液态载热工质分布在太阳能集热器、液化工质输送管、泵和部分保温水箱热交换管内，液态载热工质在太阳能集热器内的液面高度由泵维持。

当太阳能集热器内载热工质汽化时、热能向保温水箱内的热交换管输送，当太阳能集热器内载热工质汽化停止时、热能停止向保温水箱内的热交换管输送。

太阳能集热器内，载热工质液面高度高于太阳能集热器入口端的高度、底于太阳能集热器出口端的高度；太阳能集热器的载热工质流通容积内填充短小的导热金属螺旋丝，它减小了太阳能集热器内载热工质的容量，即减小了载热工质的热容量、扩大了太阳能集热器和载热工质的热交换面，使载热工质在太阳辐照下快速升温至使太阳能集热器内和保温水箱热交换管内的气压压差迅速增大，相变传输热量的过程得以启动。

载热工质预定在大气压到小于临界压强的范围内汽化；普通情况下，载热工质预定在大气压下汽化。液态载热工质选择无毒、低毒，沸点低于太阳能集热器集热时的较高温度并且高于保温水箱内的较高温度、熔点尽可能低于0℃。如：水、乙醇、丙二醇及其混合溶液等。

如图3和图4所示，槽式抛物面聚光反射镜、集热管、输气管、保温的输气软管、输液管、输液软管、载热工质组成载热工质汽化槽式抛物面太阳能集热器；两端气密密封的集热管固定在槽式抛物面聚光反射镜的焦线上、并且它的轴心线和槽式抛物面聚光反射镜的焦线重合；输液管一端在集热管一端的端面上和集热管内气密联通、另一端和输液软管一端气密联通；输气管一端在集热管另一端圆周面的上部和集热管内气密联通、输气管另一端和保温的输气软管一端气密联通；输液软管另一端和液化工质输送管出口端气密联通，保温的输气软管另一端和保温的汽化工质输送管入口端气密联通。