本發(fā)明涉及太陽能熱利用，尤其涉及一種采用集熱管式太陽能熱風(fēng)器及微型導(dǎo)熱油爐技術(shù)的家庭太陽能高溫?zé)崂孟到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、太陽能熱利用應(yīng)用形式包含太陽能熱水供應(yīng)、太陽能供暖、太陽能制冷、太陽能工農(nóng)業(yè)應(yīng)用、光伏光熱一體化(pv/t)應(yīng)用等。根據(jù)iea?shc?tcp的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模來看，2022年，為單戶住宅提供生活熱水或供暖的戶用太陽能熱利用系統(tǒng)的裝機(jī)容量約占全球太陽能熱利用系統(tǒng)總裝機(jī)容量的60%。民生家用領(lǐng)域中，太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電是其主要應(yīng)用型式。

2、太陽能熱水系統(tǒng)：2009年全國太陽能熱水系統(tǒng)企業(yè)達(dá)三千多家，產(chǎn)品年產(chǎn)量約四千萬平方米，總保有量達(dá)1.45億平方米，分別占全世界的78%和54%，民生領(lǐng)域主要用太陽能集熱器提供民用生活熱水，產(chǎn)生的熱水基本低于100℃，僅能用于生活洗漱、洗刷、洗澡，原因很簡單，如水溫為150～200℃，這個溫度區(qū)間的水要不沸騰汽化，就要維持0.5～1.6mpa的壓力,需要配套承壓較高的容器及管道閥門，且隨著太陽能熱集熱器不斷加熱循環(huán)水升高溫度，太陽能熱集熱器相應(yīng)承受的壓力還會隨之提高，使用時還可能閃蒸出蒸汽，實際使用并不方便，因此在家庭中很少采用產(chǎn)生中高溫?zé)崴奶柲芗療崞?；太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水并不能適時、完全利用，因而造成浪費(fèi)現(xiàn)象。再有，太陽能熱水系統(tǒng)的結(jié)水垢問題，是其固有頑癥。

3、家用光伏系統(tǒng)：發(fā)的電主要是家庭用，例如用于照明、觀看電視、做飯、燒水、炒菜、取暖等，具有方便、快捷的特點，主要歸結(jié)為太陽能在家庭中的熱利用。光伏發(fā)電的效率比較低，因為光伏板主要吸收太陽輻射中的可見光和紅外線，對紫外線和藍(lán)色光線的吸收能力則比較弱，實際應(yīng)用中，晶體硅型光伏電池的轉(zhuǎn)換效率僅為13%～26%，非晶體硅光伏轉(zhuǎn)換的效率更低，只有6%～10%；光伏發(fā)電技術(shù)中需要硅體晶材料，而晶體硅電池的主要原料是純凈的硅，其生產(chǎn)提純過程需要經(jīng)過多道化學(xué)和物理工序的處理，不僅要消耗大量能源，而且對環(huán)境還會造成一定的污染，這些問題并不為大眾所知。而且光伏電為不穩(wěn)定電源，上網(wǎng)有限制，家用時須配備儲能裝置。

4、中國專利如202221467099.2-一種太陽能雙通集熱管式陽臺熱水器，通過聯(lián)箱和太陽能集熱管配合實現(xiàn)氣流加熱，在聯(lián)箱首尾連接的循環(huán)管上設(shè)置有換熱器，通過換熱器和水箱連接，水箱上設(shè)置有循環(huán)泵、循環(huán)管上設(shè)置有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)以及循環(huán)泵的電力全部采用設(shè)置在室外的太陽能光伏板供應(yīng)，其整體連接點少，漏點少，通過循環(huán)泵實現(xiàn)液體持續(xù)加熱，可持續(xù)保持水箱溫度并實現(xiàn)熱水的不斷供應(yīng)，消除了傳統(tǒng)水加熱型集熱器的結(jié)水垢問題，不失為一種優(yōu)良的技術(shù)方案。

5、目前，我國已是名副其實的太陽能熱水系統(tǒng)最大的生產(chǎn)國和應(yīng)用國、光伏應(yīng)用大國。如何由太陽能熱利用大國轉(zhuǎn)變?yōu)樘柲軣崂脧?qiáng)國，克服現(xiàn)有太陽能熱水利用系統(tǒng)及光伏系統(tǒng)存在的問題，能適時、高效、靈活利用太陽能集熱器獲得的熱量，避免光伏轉(zhuǎn)換過程損失的太陽能熱量，使光熱轉(zhuǎn)換過程獲得的熱量以形式簡單、使用方便的方式儲存、利用，消除現(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)熱水用不掉時造成的熱浪費(fèi)現(xiàn)象及結(jié)水垢問題，合理應(yīng)用于家庭生活，值得深入研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有太陽能熱水利用系統(tǒng)、光伏利用系統(tǒng)存在的問題，利用貫通集熱管式太陽能熱風(fēng)器及微型導(dǎo)熱油爐技術(shù)進(jìn)行太陽能的集熱、蓄熱、供熱，充分發(fā)揮導(dǎo)熱油“低壓高溫”以及優(yōu)質(zhì)蓄熱、供熱媒介的特點，應(yīng)用于家庭生活如常規(guī)的蒸、煮、熬、煲、煨，從而實現(xiàn)太陽能的高溫、高效、靈活熱利用。

2、一種家庭太陽能高溫?zé)崂孟到y(tǒng)，包括微型導(dǎo)熱油爐，所述微型導(dǎo)熱油爐額定熱功率≤99.9kw，其中：

3、太陽能熱風(fēng)器7，對太陽能進(jìn)行熱回收，

4、油氣換熱器11，對高溫氣體與導(dǎo)熱油進(jìn)行熱交換，

5、導(dǎo)熱油罐1，作為蓄熱的儲熱器，

6、導(dǎo)熱油泵18，對導(dǎo)熱油增壓、輸送，

7、所述導(dǎo)熱油罐1的導(dǎo)熱油經(jīng)導(dǎo)熱油泵18升壓，送至油氣換熱器11，與太陽能熱風(fēng)器7送來的高溫氣體進(jìn)行換熱，升溫的導(dǎo)熱油落入導(dǎo)熱油罐1，從而形成導(dǎo)熱油的熱回收及蓄熱循環(huán)回路，

8、從油氣換熱器11出來的氣體，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)4、回風(fēng)管線5返回太陽能熱風(fēng)器7，太陽能熱風(fēng)器7中的集熱管吸收太陽能熱量后，再輸送至油氣換熱器11，或者從油氣換熱器11出來的氣體，經(jīng)回風(fēng)管線5返回太陽能熱風(fēng)器7，太陽能熱風(fēng)器7中的集熱管吸收太陽能熱量后，再經(jīng)通風(fēng)機(jī)13輸送至油氣換熱器11，從而形成氣體的熱回收及釋能循環(huán)回路。

9、所述油氣換熱器11亦可與導(dǎo)熱油罐1合為一體。

10、設(shè)有油加熱器31：

11、所述油加熱器31包括加熱元件32，導(dǎo)熱油罐1的導(dǎo)熱油進(jìn)入導(dǎo)熱油泵18升壓，升壓后的導(dǎo)熱油輸送至油加熱器31，利用加熱元件32（例如平板式中空腔體結(jié)構(gòu)、夾套式中空腔體結(jié)構(gòu)或中空腔體的方形管盤制而成的加熱元件等）完成加熱，加熱水、做飯、煮菜、熬粥、炒菜等，從油加熱器31出來的導(dǎo)熱油返回導(dǎo)熱油罐1或者經(jīng)油氣換熱器11落入導(dǎo)熱油罐1，從而形成導(dǎo)熱油罐1中蓄熱導(dǎo)熱油的釋能回路。

12、所述的油加熱器31包括油熱水壺、油熱飯煲、油熱蒸煮鍋、油熱炒鍋、油熱風(fēng)機(jī)等。

13、導(dǎo)熱油罐1中蓄熱的高溫導(dǎo)熱油，其溫度高于140℃時，即能滿足燒開水、蒸飯、煮飯、熬粥等所需的加熱溫度要求。油熱水壺、油熱飯煲、油熱蒸煮鍋、油熱炒鍋等的功能設(shè)計可參照相應(yīng)電熱設(shè)備的功能設(shè)置進(jìn)行。優(yōu)選地，所述油加熱器31與加熱元件32的接觸部分采用相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而增強(qiáng)加熱元件32與炊具使用的靈活性、通用性。

14、設(shè)有熱水罐20：

15、所述熱水罐20采用油水加熱器22加熱水，所述油水加熱器22設(shè)置于熱水罐20內(nèi)或熱水罐20外，從導(dǎo)熱油罐1的導(dǎo)熱油進(jìn)入導(dǎo)熱油泵18升壓，升壓后的導(dǎo)熱油輸送至油水加熱器22，經(jīng)油水加熱器22加熱的水儲存在熱水罐20中，從油水加熱器22出來的導(dǎo)熱油返回導(dǎo)熱油罐1或者經(jīng)油氣換熱器11落入導(dǎo)熱油罐1，從而形成導(dǎo)熱油罐1蓄熱導(dǎo)熱油的釋能回路。

16、所述熱水罐20設(shè)有進(jìn)水閥26，冷水25經(jīng)進(jìn)水閥26進(jìn)入熱水罐20，所述冷水25采用自來水或地下水。

17、優(yōu)選地，所述進(jìn)水閥26為自動補(bǔ)水閥，該自動補(bǔ)水閥在熱水罐20中的水位處于設(shè)定低水位時，自動補(bǔ)水閥開啟進(jìn)水，在熱水罐20中的水位達(dá)到設(shè)定的高水位時，自動補(bǔ)水閥關(guān)閉，停止補(bǔ)水，從而避免傳統(tǒng)太陽能熱水器補(bǔ)水時，因忘記關(guān)閉進(jìn)水閥而導(dǎo)致的熱水器水箱滿水溢流浪費(fèi)現(xiàn)象。

18、所述熱水罐20設(shè)有熱水閥27：熱水罐20中的水經(jīng)熱水閥27輸出生活用熱水28。

19、所述熱水罐20設(shè)有排污閥23，用于排出熱水罐20沉淀下來的固態(tài)污物。

20、所述熱水罐20設(shè)有進(jìn)氣閥24：當(dāng)熱水罐20中氣空間21的空氣低于大氣壓時，如通過熱水罐20上安裝的壓力表指示，可開啟進(jìn)氣閥24，補(bǔ)入空氣，與外界壓力平衡時關(guān)閉，避免因空氣溶入水而造成熱水罐“負(fù)壓吸癟”現(xiàn)象。

21、作為流程的變化，可采用另外的導(dǎo)熱油泵替代導(dǎo)熱油泵18供熱給用熱設(shè)備，其實質(zhì)、功能跟導(dǎo)熱油泵18一致，增加相應(yīng)的控制、調(diào)節(jié)閥門及儀表等，合理設(shè)置相應(yīng)的旁路管線。

22、所述集熱管采用貫通集熱管10、熱管或單通集熱管。

23、所述貫通集熱管10可采用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式連接使用：

24、如附圖1所示，多根貫通集熱管10并聯(lián)使用時，所述太陽能熱風(fēng)器7包括左聯(lián)箱8、右聯(lián)箱9、貫通集熱管10，所述左聯(lián)箱8與右聯(lián)箱9之間設(shè)置若干根并聯(lián)的貫通集熱管10，貫通集熱管10吸收太陽能的熱量，將進(jìn)入右聯(lián)箱9的氣體加熱，產(chǎn)生的高溫氣體從左聯(lián)箱8引出，輸送至油氣換熱器11與導(dǎo)熱油換熱，再回到右聯(lián)箱9，從而形成貫通集熱管式太陽能熱風(fēng)器7的氣體閉路循環(huán)回路；

25、如附圖2所示，多根貫通集熱管10串聯(lián)使用時，所述太陽能熱風(fēng)器7包括槽式集熱器37、聚光板38和貫通集熱管10，氣體進(jìn)入串聯(lián)的多根貫通集熱管10，貫通集熱管10吸收太陽能的熱量，將進(jìn)入的氣體加熱，產(chǎn)生的高溫空氣引出，輸送至油氣換熱器11與導(dǎo)熱油換熱，再回到貫通集熱管10的進(jìn)口，從而形成貫通集熱管式太陽能熱風(fēng)器7的氣體閉路循環(huán)回路。

26、所述太陽能熱風(fēng)器7可多組串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)使用。

27、優(yōu)選地，所述貫通集熱管10采用真空集熱器，集熱管內(nèi)層為不銹鋼管，外層為玻璃管加兩端的金屬波紋管，內(nèi)管外表面涂覆有選擇性吸收涂層，以實現(xiàn)聚集太陽直接輻射的吸收率最大且紅外波再輻射最小。

28、所述太陽能熱風(fēng)器7采用熱管式集熱管時，如附圖3所示，真空玻璃管71中的熱管72之外表面涂覆有選擇性吸收涂層，為熱管72之蒸發(fā)部分，熱管72伸入聯(lián)箱74的部分，為熱管72的冷凝部分，吸收太陽能的熱量，用于加熱進(jìn)入聯(lián)箱的氣體75。

29、所述循環(huán)風(fēng)機(jī)4設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)門3，用于調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)機(jī)4的送風(fēng)量。

30、所述通風(fēng)機(jī)13設(shè)有熱風(fēng)測調(diào)節(jié)風(fēng)門12，用于調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)13的送風(fēng)量。

31、所述循環(huán)風(fēng)機(jī)4和通風(fēng)機(jī)13實質(zhì)相同，僅是區(qū)分用。

32、所述的循環(huán)風(fēng)機(jī)4或通風(fēng)機(jī)13，采用離心式、軸流式、螺桿式或渦旋式風(fēng)機(jī)。

33、所述的太陽能熱風(fēng)器7設(shè)置必要的支撐桿或支撐架，安全、穩(wěn)定、有效固定太陽能熱風(fēng)器，避免因大風(fēng)等造成傾翻事故。

34、所述家庭太陽能高溫?zé)崂孟到y(tǒng)采用特殊的導(dǎo)熱油封裝及運(yùn)行工藝：對組裝的微型導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)進(jìn)行吹掃、氣密性試驗、液壓試驗、再吹掃合格后，氮氣置換微型導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)中存留的空氣，然后注入脫水、脫氣合格的導(dǎo)熱油并封裝、保溫，采用正壓閉式循環(huán)運(yùn)行方式；或者對組裝的導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行吹掃、氣密性試驗、液壓試驗、再吹掃合格后，注入導(dǎo)熱油，利用太陽能熱量對導(dǎo)熱油進(jìn)行脫水、脫氣，然后氮氣置換微型導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)中存留的空氣，采用正壓閉式循環(huán)運(yùn)行方式。

35、所述的導(dǎo)熱油泵18的進(jìn)口管道設(shè)置過濾器，用于過濾進(jìn)口管線導(dǎo)熱油中的固體雜質(zhì)顆粒。

36、導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油罐1起油氣分離、緩沖、蓄熱及儲存的作用，因此需要采取保溫措施，保溫的外表面設(shè)計溫度范圍優(yōu)選為25到30℃。

37、所述導(dǎo)熱油系統(tǒng)設(shè)置必要的排氣閥、安全閥。

38、所述導(dǎo)熱油罐1采用臥式或立式結(jié)構(gòu)，優(yōu)選立式結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)的緊湊布置。

39、本技術(shù)中的閥門名稱僅是用于區(qū)分，有些實際作用是相同的。

40、所述循環(huán)風(fēng)機(jī)4或通風(fēng)機(jī)13采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式，在日照、供熱、熱水罐水溫情況變化時，靈活調(diào)節(jié)送風(fēng)量、送風(fēng)壓力。

41、優(yōu)選地，所述熱水罐20采用耐腐蝕的不銹鋼材料。

42、所述貫通集熱管式太陽能熱水器的熱水罐1、空氣管道、蓄熱器28采取保溫措施。

43、所述導(dǎo)熱油罐1或熱水罐20設(shè)有電加熱器，或者導(dǎo)熱油管線設(shè)有熱回收器，用于陰天時作為補(bǔ)充熱源。

44、本技術(shù)中未說明的管道、儀表、閥門、調(diào)節(jié)旁路等，參照公知有機(jī)熱載體鍋爐及太陽能熱水工程中的成熟技術(shù)進(jìn)行配套。

45、本技術(shù)未提及的部分如安全附件、連鎖保護(hù)裝置及自動控制等，采用現(xiàn)有公知技術(shù)進(jìn)行配套。

46、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點：

47、1、基本消除了現(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)及光伏利用系統(tǒng)熱利用效率低的問題，近乎常壓且溫度較高的導(dǎo)熱油，方便用戶進(jìn)行適時、靈活、高效的熱利用，如家用時的燒水、煮飯、熬粥、煲湯、取暖、烘干等，具有熱水回收系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢，和/或采用熱回收器高效回收家庭灶具或工業(yè)加熱爐燃料產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥酂嵊糜谘a(bǔ)熱，通過導(dǎo)熱油罐進(jìn)行吸熱、蓄熱、供熱，實現(xiàn)多種能源的有效補(bǔ)充、合理利用；

48、2、相比現(xiàn)有集熱管直接加熱水的太陽能熱水器技術(shù)，由于貫通集熱管中通過的是經(jīng)過“水洗”、閉路循環(huán)的潔凈惰性氣體，貫通集熱管清潔、傳熱高效，不像直接加熱水的集熱管那樣因產(chǎn)生水垢、影響換熱效果進(jìn)而堵塞集熱管，維修成本極低，運(yùn)行周期大幅度延長；冬天時，不會像直接加熱水的集熱管那樣因低溫而發(fā)生給水管路結(jié)冰堵塞、集熱水箱與集熱管連接處開裂漏水等現(xiàn)象；

49、3、相比現(xiàn)有導(dǎo)熱油熱回收技術(shù)，本發(fā)明采用太陽能熱風(fēng)器產(chǎn)生的高溫惰性氣體跟導(dǎo)熱油直接混合傳熱、油水分離、潔凈惰性氣體閉路循環(huán)工藝，惰性氣體與導(dǎo)熱油不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，傳熱高效，設(shè)備及流程精簡、熱利用效率高；

50、4、相比現(xiàn)有集熱管式太陽能熱水器技術(shù)，本發(fā)明的導(dǎo)熱油罐、熱水罐、導(dǎo)熱油泵、風(fēng)機(jī)等均可設(shè)置于室內(nèi)，安裝、使用、維修保養(yǎng)方便；

51、5、相比現(xiàn)有集熱管直接加熱水的太陽能熱水器技術(shù)，本發(fā)明的太陽能熱風(fēng)器既可以設(shè)置于房頂，也可以作為家庭陽臺式壁掛太陽能熱回收器。太陽能熱風(fēng)器設(shè)置于屋頂上時，因其重量輕、無水泄漏，對屋頂?shù)姆浪畬游：O輕，安全系數(shù)高；作為家庭陽臺式壁掛太陽能熱回收器時，重量輕、無水泄漏，不會因漏水而造成對樓下住戶、行人的影響；

52、6、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用高溫惰性氣體直接加熱導(dǎo)熱油罐中的導(dǎo)熱油，實現(xiàn)高溫蓄熱、供熱，利用高溫導(dǎo)熱油作為熱源拖動吸收式或吸附式制冷器制冷等，從而實現(xiàn)太陽能的高溫、高效、靈活熱利用。