太陽能儲熱發電單元及太陽能熱水器的製造方法
2023-05-13 06:09:21
太陽能儲熱發電單元及太陽能熱水器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及太陽能【技術領域】，公開了一種太陽能儲熱發電單元，包括全玻璃真空集熱管和換熱管，所述全玻璃真空集熱管空套在所述換熱管的外側；所述換熱管設有用於與外部管道連接的進水口和出水口；所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述換熱管的外壁具有空隙，所述空隙設有溫差發電片；所述溫差發電片的冷端與所述換熱管的外壁接觸；所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述溫差發電片的熱端導熱連接。本發明的太陽能儲熱發電單元，在儲熱的過程中，通過溫差發電片發電得到電能，提高太陽能的利用率。本發明還提供一種使用該太陽能儲熱發電單元的太陽能熱水器。
【專利說明】太陽能儲熱發電單元及太陽能熱水器
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能【技術領域】，特別是涉及一種帶太陽能儲熱發電單元及太陽能熱水器。
【背景技術】
[0002]全球化石能源供應緊張，影響著各國經濟發展，而使用化石能源產生二氧化碳氣體等影響氣候，嚴重威脅著人們的生活和身體健康，節能減排已成為世界各國的重大國策。太陽能光熱利用受到世界各國的高度重視。在我國近二十多年來，隨著太陽能全玻璃真空集熱管制造技術的成熟，太陽能熱水器迅速地發展，甚至在很多地區得到了普及應用。目前，全世界接近80%的太陽能熱水器的製造和使用在我國，我國是名符其實的太陽能熱水器第一大國，為國家的節能減排事業做出來重要貢獻。
[0003]日常生活中，人們除了對太陽能熱水器的熱能有需求外，對於電能也在較大的需求，特別是現代大屏手機的普及，對於電能的需求進一步增大。現在的真空集熱管式太陽能熱水器只能產生熱能，不能產生電能。因此，太陽能的光熱利用和溫差發電綜合為一體，將是未來太陽能熱水器發展的趨勢。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發明的目的是提供一種具有發電功能的太陽能儲熱發電單元，利用太陽能在儲熱過程中熱傳導的較大溫差發電；同時，提供一種太陽能熱水器。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供一種太陽能儲熱發電單元，包括全玻璃真空集熱管和換熱管，所述全玻璃真空集熱管空套在所述換熱管的外側；所述換熱管設有用於與外部管道連接的進水口和出水口 ；所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述換熱管的外壁具有空隙，所述空隙設有溫差發電片；所述溫差發電片的冷端與所述換熱管的外壁接觸；所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述溫差發電片的熱端導熱連接。
[0008]其中，所述溫差發電片與所述全玻璃真空集熱管的內壁之間設有導熱片，所述導熱片的一面與所述全玻璃真空集熱管的內壁接觸，另一面與所述溫差發電片的熱端接觸。
[0009]其中，所述導熱片具有彈性。
[0010]其中，所述溫差發電片通過導線與外部蓄電池連接。
[0011]其中，該太陽能儲熱發電單元設有基座，所述換熱管和全玻璃真空集熱管設置在所述基座上，且所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述換熱管的外壁具有的空隙為封閉空間。
[0012]其中，所述換熱管為不鏽鋼管。
[0013]其中，所述溫差發電片為多塊，多塊所述溫差發電片周向布置在所述換熱管的外壁。
[0014]本發明還提供一種太陽能熱水器，該太陽能熱水器包括至少2個上述所述的太陽能儲熱發電單元，所述太陽能儲熱發電單元之間依次串聯。
[0015](三)有益效果
[0016]本發明提供的太陽能儲熱發電單元，在儲熱的過程中，通過溫差發電片發電得到電能，提高太陽能的利用率，儲存起來的電能可以用以提供手機充電或者直流小功率電器的使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明太陽能儲熱發電單元實施例的剖視示意圖；
[0018]圖2為本發明太陽能儲水器實施例的示意圖。
[0019]圖中，1:全玻璃真空集熱管；2:換熱管；3:空隙；4:溫差發電片；5:導熱片；6:蓄電池；7:導線；8:基座；9:密封圈；10:水箱；11:外玻璃管;12:內玻璃管；21:進水口 ；22:出水口。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0021 ] 如圖1所示，本發明的太陽能儲熱發電單元，包括全玻璃真空集熱管1、換熱管2和基座8。全玻璃真空集熱管包括內玻璃管12和外玻璃管11，內玻璃管12和外玻璃管11均為類似試管狀，內玻璃管12和外玻璃管11之間同軸設置，且兩者之間形成真空空間。在內玻璃管12上塗有吸熱材料。基座8具有一個平面安裝面，換熱管2為具有空腔的密封管，換熱管2通過焊接、法蘭連接或者其他固定方式，將設有進水口 21和出水口 22的一端安裝在基座8的安裝面上。換熱管2設有用於與外部管道連接的進水口 21和出水口 22，進水口21和出水口 22通過連接管穿出基座，與外部管道連接。全玻璃真空集熱管I倒扣在基座8上，空套在換熱管2的外側，全玻璃真空集熱管I的內壁與換熱管2的外壁具有空隙3，通過一個密封圈9密閉全玻璃真空集熱管I的開口位置，全玻璃真空集熱管I的內壁與換熱管2的外壁具有的空隙3為封閉空間。空隙3中設有溫差發電片4 ;溫差發電片4的冷端與換熱管2的外壁接觸；全玻璃真空集熱管I的內壁與溫差發電片4的熱端導熱連接。具體的，溫差發電片4與全玻璃真空集熱管I的內壁之間設有導熱片5，導熱片5的一面與全玻璃真空集熱管I的內壁接觸，另一面與溫差發電片4的熱端接觸。溫差發電片4通過導線7與外部蓄電池6連接。通過導熱片5將全玻璃真空集熱管I吸收的熱能從全玻璃真空集熱管I的內壁傳導到溫差發電片4，溫差發電片4的熱端和冷端之間具有較大的溫差，一小部分的熱能(大約在I %?5%之間)被溫差發電片4轉化成電能,並向外輸出電能，由外部蓄電池6將電能統一儲存起來，以便於使用；另外的大部分熱能由溫差發電片4向換熱管2傳導，換熱管2的內腔由進水口 21流入低溫水，通過換熱後，水的溫度提高，並從出水口 22流出換熱管2，從而保證換熱管2的溫度始終較低，溫差發電片4的熱端與冷端之間的溫差較大，穩定地輸出電能。
[0022]優選的，導熱片5具有彈性，使用彈性的導熱片5能夠卡在全玻璃真空集熱管I與導熱管2的間隙3之間。優選的，導熱片5為波紋彈簧導熱片，通過波紋彈簧導熱片將溫差發電片4緊固在換熱管2上，不需要附加固定安裝結構安裝溫差發電片，使得結構簡單，安裝方便。
[0023]優選的，換熱管2採用不鏽鋼管制成，不鏽鋼管具有較好的導熱效應，且價格便宜，使用壽命長。
[0024]優選的，溫差發電片4可以有多塊，多塊溫差發電片4周向布置在換熱管2的外壁。在現實中，全玻璃真空集熱管I僅有部分能夠受到太陽光的直接照射，被直接照射的部分溫度高，其他部分溫度較低。因此，既可以僅在全玻璃真空集熱管朝向太陽光的一側安裝溫差發電片4，也可以在整個換熱管外壁四周均設置溫差發電片。
[0025]優選的，在溫差發電片4與換熱管2之間塗有導熱物質，使熱能能夠較好地從溫差發電片4向換熱管2傳導。
[0026]需要說明的是，本實施例中，全玻璃真空集熱管I的開口部分通過密封圈9與基座8密閉，防止全玻璃真空集熱管I內玻璃管12吸收的熱能散失，熱能也能夠從空隙3的空氣傳導到換熱管2的外壁。全玻璃真空集熱管I空套在換熱管2時，全玻璃真空集熱管I開口部分不進行封閉，而採用敞開結構也能夠使用。
[0027]本發明還提供一種太陽能熱水器，該太陽能熱水器包括2個上述所述的太陽能儲熱發電單元，2個太陽能儲熱發電單元之間依次串聯，如圖2所示，第一級太陽能儲熱發電單元的進水口 21與外部冷水管連接，其出水口 22與第二級太陽能儲熱發電單元的進水口21連接；第二級太陽能儲熱發電單元的出水口與水箱10連接。經過兩級太陽能儲熱發電單元加熱後的水由水箱存儲，以備人們需求時使用。太陽能熱水器還可以由3個以上的太陽能儲熱發電單元串聯形成。
[0028]在太陽能熱水器中，由全玻璃真空集熱管吸收並被水吸收的熱能約佔太陽能的30%左右，全玻璃真空集熱管與換熱管之間的溫差較大，在全玻璃真空集熱管與換熱管之間設置溫差發電片，熱能在傳遞的過程中，部分轉換成電能。當然溫差發電片的轉化的熱能佔有的比例很小，大約在熱能的I?5%左右，因此，在太陽能熱水器的太陽能儲熱單元中安裝溫差發電片，將熱能部分轉化成電能，並不會對太陽能熱水器的儲熱能力產生大的影響，具有實用性。使用具有本發明的太陽能熱水器，在儲熱的過程中，通過溫差發電片發電得到電能，提高太陽能的利用率，儲存起來的電能可以用以提供手機充電或者直流小功率電器的使用。
[0029]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種太陽能儲熱發電單元，包括全玻璃真空集熱管和換熱管，所述全玻璃真空集熱管空套在所述換熱管的外側；所述換熱管設有用於與外部管道連接的進水口和出水口 ；其特徵在於，所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述換熱管的外壁具有空隙，所述空隙中設有溫差發電片；所述溫差發電片的冷端與所述換熱管的外壁接觸；所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述溫差發電片的熱端導熱連接。
2.如權利要求1所述的太陽能儲熱發電單元，其特徵在於，所述溫差發電片與所述全玻璃真空集熱管的內壁之間設有導熱片，所述導熱片的一面與所述全玻璃真空集熱管的內壁接觸，另一面與所述溫差發電片的熱端接觸。
3.如權利要求2所述的太陽能儲熱發電單元，其特徵在於，所述導熱片具有彈性力。
4.如權利要求1所述的太陽能儲熱發電單元，其特徵在於，所述溫差發電片通過導線與外部蓄電池連接。
5.如權利要求1所述的太陽能儲熱發電單元，其特徵在於，該太陽能儲熱發電單元設有基座，所述換熱管和全玻璃真空集熱管設置在所述基座上，且所述全玻璃真空集熱管的內壁與所述換熱管的外壁具有的空隙為封閉空間。
6.如權利要求1所述的太陽能儲熱發電單元，其特徵在於，所述換熱管為不鏽鋼管。
7.如權利要求1所述的太陽能儲熱發電單元，其特徵在於，所述溫差發電片為多塊，多塊所述溫差發電片周向布置在所述換熱管的外壁。
8.一種太陽能熱水器，該太陽能熱水器包括至少2個權利要求1至7任一項所述的太陽能儲熱發電單元，所述太陽能儲熱發電單元之間依次串聯。
【文檔編號】H02N11/00GK104165466SQ201410384201
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】張端橋, 劉啟家, 張德敏 申請人:東晨陽光(北京)太陽能科技有限公司