一种承压式太阳能锅炉

技术领域

本发明实施例涉及太阳能供暖技术领域，具体涉及一种承压式太阳能锅炉。

背景技术

目前现有的太阳能供暖系统，都是利用太阳能集热管吸热后把热水通过自然对流再循环到蓄能水箱中，再在水箱中加盘管换热再送到室内供暖系统中，其存在如下缺点：(1)由于保温桶内的水和大气相通，在损失一部分热量的同时还会损失一部分水蒸气，系统需要经常补水，水垢会越积越多影响吸热换热，而且生产和安装成本较高；(2)由于现有的太阳能供暖设备用的换热介质基本以水为主，易损坏的玻璃真空集热管对供暖系统的运行稳定有较大影响，只要有碎裂的管子，系统内的水就会漏光，整个系统就得停止运行，并且由于水垢对集热管的影响，随着时间的推移会使集热管的吸热换热效率衰减比较明显，再者就是利用水的自然对流换热效率不高，降低设备的利用率。其次在我国北方寒冷地区会因夜间极低的气温会把设备冻裂或冻结无法运行，致使最环保太阳能供暖在比较寒冷的地区不易推广；(3)介质以空气为主的供暖太阳能，蓄热比较麻烦，供暖舒适性上也比水差了不少；(4)由于集热玻璃真空管的易碎性，设备内无法使用防冻液和导热油等成本比较高的介质，以至于这种最为清洁的能源得不到大规模的推广利用。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种承压式太阳能锅炉，以解决现有技术中太阳能供暖系统存在上述不足的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，一种承压式太阳能锅炉，包括：

汇流模组，所述汇流模组包括均呈竖直设置，且密封的汇流内筒和汇流外筒，所述汇流内筒设置在汇流外筒的内部，以所述汇流内筒的外壁和汇流外筒的内壁之间形成供介质流动的间隙；

冷水进水管，冷水进水管竖直设置在汇流模组的下方，且冷水进水管的两端呈开口设置，以所述冷水进水管的顶端置于汇流内筒的内部，且冷水进水管的外壁和汇流内筒的内壁之间形成供介质自上向下流动的间隙，其中，所述冷水进水管的底端连接至用热终端的换热出口；

换热模组，所述换热模组呈水平布置在汇流模组的一侧，包括真空集热管、换热内管以及换热外管，真空集热管内设有换热液体，所述换热内管设置在换热外管的内部，所述换热内管的两端呈开口设置，以所述换热内管的内端连通汇流内筒设置，且换热内管的外壁和换热外管的内壁之间形成供介质自外侧向内侧流动的间隙，所述换热外管设置在真空集热管内，且换热外管的内端连通汇流外筒设置，以所述换热外管内的介质与真空集热管内的空气换热；

热水出水管，所述热水出水管竖直设置在汇流模组的下方，其两端均呈开口设置，以所述热水出水管的顶端连通换热外管设置，且热水出水管的底端连接至用热终端的换热入口，以构成介质的循环。

进一步地，所述汇流模组的两侧对称设有多组换热模组，且换热模组自上至下呈等距布置，其中，所述换热外管的外壁上涂覆有吸热材料层。

进一步地，所述冷水进水管上连接有循环泵，以控制介质的循环工作。

进一步地，所述汇流模组的顶部设有光照传感器，所述光照传感器的信号输出端接入循环泵，以所述光照传感器获取光照信号，并输送光照信号给循环泵，所述循环泵根据接收的光照信号控制介质循环工作。

进一步地，所述汇流外筒的顶端安装有排气阀，以所述汇流外筒内介质因受热产生的气体经过排气阀排放到汇流模组外。

进一步地，所述汇流外筒的外侧套设有密封的主筒，以所述主筒的筒壁供真空集热管的内端密封连接，其中，所述主筒的顶端与汇流外筒的顶端之间安装有泄压阀，以所述汇流外筒内因介质升温产生的气压经泄压阀排出主筒外侧。

进一步地，所述汇流外筒底部的外壁上缠绕有电控的加热丝，并在汇流外筒内部的底端安装有受温控器控制的温度传感器，以所述温度传感器获取汇流外筒内部介质的温度信号，并在温度信号低于设定的温度值时，生成工作信号并输送给温控器，所述温控器根据接收的工作信号控制加热丝工作加热。

进一步地，所述冷水进水管上连接有止回阀，以所述止回阀供介质于冷水进水管内向上单向流动。

本发明实施例具有如下优点：通过汇流模组和换热模组的设置，使介质依次经过汇流内筒、换热内管、换热外管以及汇流外筒，利用真空集热管受到阳光照射开始吸热，并产生水蒸气，由汇流外筒内的介质和真空集热管内的水蒸气进行换热，且真空热管内的水蒸气遇到换热外管内的低温介质，在冷凝成液体的过程中，会释放出一部分热量传递给换热外管内部的低温介质，从而形成一整个吸热、换热、放热的循环过程，以提高吸热和换热效率；同时通过介质自冷水进水管的顶端流出，并沿自上而下的流径，经过多组换热模组，并均匀进入多个换热内管，使介质与高温空气换热的同时，可以均匀快速的把每个集热管内的热量都带走，以提高换热和吸热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种承压式太阳能锅炉的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种承压式太阳能锅炉的上半部部分结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种承压式太阳能锅炉的下半部部分结构示意图。

图中：1、汇流模组；11、汇流内筒；12、汇流外筒；13、主筒；2、冷水进水管；21、循环泵；22、止回阀；3、换热模组；31、真空集热管；32、换热内管；33、换热外管；4、热水出水管；5、光照传感器；6、排气阀；7、泄压阀；8、加热丝；9、温度传感器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种承压式太阳能锅炉，包括汇流模组1、冷水进水管2、换热模组3以及热水出水管4，具体设置如下：

结合图2和图3所示，汇流模组1包括均呈竖直设置，且密封的汇流内筒11和汇流外筒12。汇流内筒11设置在汇流外筒12的内部，以使汇流内筒11的外壁和汇流外筒12的内壁之间形成供介质流动的间隙。其中，在汇流外筒12的外侧套设有密封的主筒13。

冷水进水管2竖直设置在汇流模组1的下方，且冷水进水管2的两端呈开口设置，将使冷水进水管2的顶端置于汇流内筒11内部的顶端，使冷水进水管2的外壁和汇流内筒11的内壁之间形成供介质自上向下流动的间隙，以使介质自冷水进水管2进入汇流模组1，并从冷水进水管2的顶端流出，并进入汇流内筒11内。

换热模组3呈水平布置在汇流模组1的一侧，包括真空集热管31、换热内管32以及换热外管33。真空集热管31的内端密封连接在主筒13的筒壁上，并在真空集热管31的内部设有换热液体。换热内管32设置在换热外管33的内部，换热内管32的两端呈开口设置，以使换热内管32的内端连通汇流内筒11设置，且换热内管32的外端置于换热外管33外端的内部，以使换热内管32的外壁和换热外管33的内壁之间形成供介质自外侧向内侧流动的间隙。换热外管33设置在真空集热管31内，且换热外管33的内端连通汇流外筒12设置。当真空集热管31受到阳光照射开始吸热，使其内部的换热液体吸热并产生水蒸气，以使换热外管33内的介质与真空集热管31内的水蒸气换热，并使加热的介质流至汇流外筒12内。其中，汇流模组1的两侧对称设有多组换热模组3，且换热模组3自上至下呈等距布置，通过介质自冷水进水管2进入，并依次经过汇流内筒11、换热内管32、换热外管33以及汇流外筒12，使介质与真空集热管31内高温空气换热的同时，可以均匀快速的把每组换热模组3的真空集热管31内热量都带走，以提高换热和吸热效率。

如上所述，在换热外管33的外壁上涂覆有吸热材料层，以便于提高换热外管33内介质的换热效率。优选的，换热内管32以及换热外管33均为金属管，通过双层的金属管内部循环液体介质来和真空集热管31内的高温空气进行换热，且真空热管31内的水蒸气遇到换热外管33内的低温介质，在冷凝成液体的过程中，会释放出一部分热量传递给换热外管33内部的低温介质，从而形成一整个吸热、换热、放热的循环过程，以快速把真空集热管31内的空气温度降下来，及时把收集的热量快速带走，提高吸热和换热效率。

热水出水管4竖直设置在汇流模组1的下方，其两端均呈开口设置，以使热水出水管4的顶端连通换热外管33设置，且热水出水管4的底端连接至用热终端的换热入口，同时将冷水进水管2的底端连接至用热终端的换热出口，并冷水进水管2上连接有循环泵21，以通过循环泵21控制用热终端的介质进入本实施例的承压式太阳能锅炉，并构成介质的循环工作。优选的，在冷水进水管2上连接有止回阀22，以使止回阀22供介质于冷水进水管2内向上单向流动。

另一种优选的实施方式为，在汇流外筒12的顶部设有光照传感器5，由光照传感器5的信号输出端接入循环泵21，以使光照传感器5在真空集热管31受到阳光照射开始吸热时，同步获取光照信号，并输送光照信号给循环泵21，并由循环泵21根据接收的光照信号控制介质循环工作。

另一种优选的实施方式为，在汇流外筒12的顶端安装有排气阀6，以使汇流外筒12内介质因受热产生的气体经过排气阀6排放到汇流外筒12外。并在主筒13的顶端与汇流外筒12的顶端之间安装有泄压阀7，以使汇流外筒12内因介质升温产生的气压经泄压阀7排出主筒13外侧。通过设置排气阀6、泄压阀7来保证本实施例承压式太阳能锅炉的安全稳定运行。另外，当介质为蒸汽时，关闭排气阀6，打开主筒13顶部的泄压阀7，此时将泄压阀7作为蒸汽出口用，并在汇流外筒12压力过高时，可通过在主筒13底部增设安全阀进行泄压，从而保证系统安全运行。

另一种优选的实施方式为，在汇流外筒12底部的外壁上缠绕有电控的加热丝8，并在汇流外筒12内部的底端安装有受温控器控制的温度传感器9，由温度传感器9获取汇流外筒12内部介质的温度信号，并在温度信号低于设定的温度值时，生成工作信号并输送给温控器，由温控器根据接收的工作信号控制加热丝8工作加热。利用电辅加热，由常规的水筒内加热方式，外置到水筒外加热，杜绝了水筒内水垢的产生，并避免水垢对加热元件的腐蚀，延长了加热元件的使用寿命和设备的稳定性。

具体操作过程：

真空集热管31受到阳光照射开始吸热，真空集热管31内空气温度升高，光照传感器5同步受到阳光照射，给循环泵21信号，循环泵21启动介质循环。此时，介质由冷水进水管2进入汇流内筒11顶部，并沿自上向下的流径向下在汇流内筒11的内部均匀的分流到各个换热内管32中；

介质在换热内管32中流到外端进入换热外管33内，并通过在换热外管33内的流动，结合涂有吸热材料层的管壁与真空集热管31内的高温空气换热，使得真空集热管31内的高温空气快速降温而继续通过真空集热管31高效吸热；

真空集热管31内的水蒸气遇到换热外管33内的低温介质会冷凝成液体，并释放出一部分热量传递给换热外管33内部的低温介质，介质温度升高后通过循环进入到汇流外筒12内部，介质通过受热而产生的气体会通过排气阀6排放到桶外，并当汇流外筒12内的介质温度过高，压力急剧增大时，会通过泄压阀7卸掉一部分压力，从而保证设备稳定的恒压运行；

各个换热外管33内的高温介质通过循环进入到汇流外筒12中汇合后，再通过循环泵21，经热水出水管4输送到终端用热设备上，从而形成一整个吸热、换热、放热的循环过程；

当光照不好、阴天、夜间的天气下，用热终端需要用热时，温度传感器9探测到汇流外筒12内的介质温度低于设定温度时，给温控器一个信号，启动电控的加热丝8对汇流外筒12内的介质进行加热，当介质温度达到设定值之后，温控器启动循环泵21进行循环，把高温介质循环到用热终端。

如上所述，本发明实施例承压式太阳能锅炉的内部循环管路均可选用不锈钢材质为主，以便于承压运行，不会轻易造成介质的泄露，介质可以采用水、防冻液、导热油等，可以在极寒条件下使用，极大扩展了地域使用范围，设备可以生产热水、蒸汽、高温导热油，除供热水供暖以外还可以应用于食品加工烘干等工业领域，扩展了用途使用范围。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。