一种太阳能热交换系统的安全保护装置

摘要

本发明公开了一种太阳能热交换系统的安全保护装置，包括一一同轴地设在多根真空集热管外的圆管及旋转机构。圆管从上到下的一半表面为透明，从上到下的另一半表面缀有颜色，圆管的两端分别可转动地接触于联箱的底部和支架的上部；旋转机构包括与圆管数量相同的齿轮、一滑块、一滑块驱动机构及机-电控制器。齿轮与圆管一体成形并位于每根圆管的上部；滑块与齿轮相对的一面设有能与齿轮啮合的齿牙，该滑块通过滑块驱动机构安装在联箱的前端面上，使该滑块的移动可依次与每根圆管上的齿轮啮合，滑块的移动可带动每根圆管转动一有效的角度。本发明的安全保护装置能根据阳光强度和系统的温度情况，减少或关闭真空管吸收太阳光能量的大小。

权利要求

1.一种太阳能热交换系统的安全保护装置，所述太阳能热交换系统包括联箱、含有多根平行且间隔布置的真空集热管的集热器及集热器支架，所述联箱的两端分别为进水端和出水端，所述真空集热管的下端为封闭端，所述真空集热管的上端插入所述联箱下端，其特征在于，所述安全保护装置包括一一同轴地套装在所述真空集热管外的圆管及用于所述圆管旋转的旋转机构，所述圆管从上到下的一半表面为透明，从上到下的另一半表面缀有颜色，圆管的两端分别可转动地接触于所述联箱的底部和所述集热器支架的上部；

所述旋转机构包括与所述圆管数量相同的齿轮、一滑块、一滑块驱动机构及机-电控制器，所述齿轮一一地设在每根圆管的上部；所述滑块与所述齿轮相对的一面设有能与所述齿轮啮合的齿牙，该滑块通过所述滑块驱动机构安装在所述联箱的前端面上，使该滑块的移动可依次与每根圆管上的齿轮啮合，所述滑块的移动可带动每根圆管转动一有效的角度。

2.根据权利要求1所述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其特征在于，所述滑块驱动机构包括一安装在所述联箱的前端面的一头的驱动电机、一连接在该驱动电机出轴上的主动链轮、一安装在所述联箱的前端面的另一头的从动链轮及一绕包在主动链轮和从动链轮上的导轨链；

所述滑块安装在所述导轨链上；

所述驱动电机为伺服电机并由所述机-电控制器控制；

所述机-电控制器接收控制信号，使所述滑块驱动机构运行。

3.根据权利要求1所述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其特征在于，所述真空集热管的上端通过保护塑胶圈插入所述联箱下部相应的孔中。

4.根据权利要求1所述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其特征在于，所述圆管由高强度、透明部分对太阳光线无遮挡的PC材料制成。

5.根据权利要求1所述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其特征在于，所述齿轮与所述圆管一体成型。

说明书

一种太阳能热交换系统的安全保护装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能热交换系统的安全保护装置。技术背景

[0002] 太阳能是取之不尽用之不竭的绿色能源。尽可能地利用太阳能与普通家庭、商业和企业的热水和采暖系统，可以极大地减少对传统能源的使用，以达到节能减排和减少地球温室效应的目标。

[0003] 真空集热管是一种高效率的太阳热能集热器，它的太阳光高吸收比和低反射比涂层，可以充分吸收太阳辐射热能。

[0004] 目前国内使用的太阳能热水器主要是“非承压”系统，即水箱对大气通，真空管中走水，通过“热虹吸”原理将太阳能热传送到安装在集热真空管上的储水箱，水箱和集热器都放在屋顶，使用的热水靠重力压下。这类热水器因为水箱对大气通，故不存在所谓的“过热问题”。但是对采用“封闭承压式”的太阳能集热系统，集热器的设计因考虑让系统在冬天也有足够的热能量，则这样的集热器系统就会在夏天产生“过热问题”，即在夏天太阳的能量几倍于冬天的太阳能量，真空集热管吸收的热量将超出系统的热用量需求(或储热容量)，若让集热器长时间停止循环冷却水，则集热器将损坏，同时大量的高温热水，使存储水箱中温度和压力都增大，整个太阳能系统长时间处在高温下，存在安全隐患。

[0005] 太阳能热水系统过热问题是保证太阳能系统安全使用所要解决的重要问题之一。目前针对承压式太阳能热水器过热问题仍没有一个确实可行的解决方法，国内主要采用以下几种解决方式：增加水箱容积、控制保温水箱中的温度、增加散热设备、停止集热器循环液体循环等。国外报道中有采取集中过热保护方法，如太阳能集热器安装有一个棱镜透明层，正常工作温度下完全透明，而水温超过限定温度后则完全反射阳光，从而自动控制集热器温度，防止过热。另一种在集热器的内部设置反射装置，可以将光照按照一定比例反射，防止系统过热。还有一种是在集热器上安装一个恒温调节器控制供热泵的开启，系统温度过低或者过高，恒温调节器则相应的开和关，控制供热泵的开启和关闭。这些方法都存在成本高，实用性差的问题。

[0006] 综上所述，最好的、或者最直接的解决“太阳能热系统夏天过热”问题的方法是“开启”和“遮住”太阳光，实现根据阳光强度和系统温度的高低，使系统接收阳光的能力得到控制。

发明内容

[0007] 本发明克服了现有技术中的不足，提供一种太阳能热交换系统的安全保护装置，它能实现根据阳光强度和系统的温度情况，减少或关闭真空管吸收太阳光能量的大小，达到解决太阳能热水系统的过热问题。

[0008] 实现上述目的技术方案是：一种太阳能热交换系统的安全保护装置，所述太阳能热水系统包括联箱、含有多根平行且间隔布置的真空集热管的集热器及集热器支架，所述联箱的两端分别为进水端和出水端，所述真空集热管的下端为封闭端，所述真空集热管的上端插入所述联箱下端。

[0009] 所述过热控制装置包括一一同轴地套装在所述真空集热管外的圆管及用于所述圆管旋转的旋转机构，其中：

[0010] 所述圆管从上到下的一半表面为透明，从上到下的另一半表面缀有颜色，圆管的两端分别可转动地接触于所述联箱的底部和所述集热器支架的上部；

[0011] 所述旋转机构包括与所述圆管数量相同的齿轮、一滑块、一滑块驱动机构及机-电控制器，所述齿轮一一地设在每根圆管的上部；所述滑块与所述齿轮相对的一面设有能与所述齿轮啮合的齿牙，该滑块通过所述滑块驱动机构安装在所述联箱的前端面上，使该滑块的移动可依次与每根圆管上的齿轮啮合，所述滑块的移动可带动每根圆管转动一有效的角度。

[0012] 上述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其中，所述滑块驱动机构包括一安装在所述联箱的前端面的一头的驱动电机、一连接在该驱动电机出轴上的主动链轮、一安装在所述联箱的前端面的另一头的从动链轮及一绕包在主动链轮和从动链轮上的导轨链，所述滑块安装在所述导轨链上；所述驱动电机为伺服电机并由所述机-电控制器控制；所述机-电控制器接收控制信号，使所述滑块驱动机构运行。

[0013] 上述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其中，所述真空集热管的上端通过保护塑胶圈插入所述联箱下部相应的孔中。

[0014] 上述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其中，所述圆管由高强度、透明部分对太阳光线无遮挡的PC材料制成。

[0015] 上述的太阳能热交换系统的安全保护装置，其中，所述齿轮与所述圆管一体成型。

[0016] 本发明的太阳能热交换系统的安全保护装置的技术方案，根据阳光强度和太阳能热水系统的温度，采用将单个、多个真空集热管将太阳光遮住，或将整个集热器开启和关闭，以减少或关闭真空管吸收太阳光，达到解决太阳能热水系统的过热问题。本发明的技术方案易于在常规的太阳能热水系统中改装，并且能稳定提供热能、减少过热水的排放，保障太阳能热应用系统的安全使用，减少水资源的浪费。

附图说明

[0017] 图1是本发明的太阳能热交换系统的安全保护装置的结构示意图；

[0018] 图2是图1的A向视图；

[0019] 图3是图1的B向视图；

[0020] 图4是本发明的太阳能热交换系统的安全保护装置的工作原理图。

具体实施方式

[0021] 为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图进行详细地说明：

[0022] 请参阅图1至图4，承压式太阳能热水系统包括联箱2、集热器3、集热器支架4及机-电控制器(图中未示)。

[0023] 联箱2为封闭的、流道式集热和循环液体容纳体，它的内腔流道与集热器3的各根真空集热管30相连，循环液体作为热能的载体从联箱2的进水端11流入，从出水端12流出，携带太阳热能的循环泵将能量带入储热水箱(图中未示)。

[0024] 集热器3由多根平行且间隔布置的真空集热管30构成，真空集热管30的下端为封闭端，真空集热管30的上端通过保护塑胶圈插入联箱2的下部相应的孔中。

[0025] 本发明的太阳能热交换系统的安全保护装置，包括多根圆管31及旋转机构。其中：

[0026] 多根圆管31各自同轴地套装在多根真空集热管30的外围，并且圆管31的两端分别可转动地接触于在联箱2的下部和集热器支架4的上部；每根圆管31由高强度的PC材料制成，它从上到下的一半(180°)表面的材料为透明，另一半(180°)表面的材料缀有阻挡阳光的深颜色；

[0027] 旋转机构用于控制圆管31的旋转，该旋转机构包括与圆管31数量相同的齿轮51、安装在导轨链上的滑块52、滑块驱动机构及机-电控制器，其中，齿轮51于圆管31一体成形处于管子的上部；滑块52的与齿轮51相对的一面设有能与齿轮51啮合的齿牙，滑块52通过滑块驱动机构安装在联箱2的前端面上，通过滑块52的移动可依次与每根圆管31上的齿轮51啮合，并使每根圆管31转动一有效的角度；

[0028] 滑块驱动机构包括一安装在联箱2前端面的一头的驱动电机53、一连接在该驱动电机53出轴上的主动链轮54、一安装在联箱2前端面的另一头的从动链轮55及一绕包在主动链轮54和从动链轮55上的导轨链56；滑块52安装在导轨链56上；

[0029] 驱动电机53为伺服电机并由机-电控制器控制；

[0030] 机-电控制器可以接收控制信号使驱动电机53转动，进而使主动链轮54转动，驱动导轨链56带动滑块52移动，依次带动齿轮51转动，使圆管31转动，其透明的半面面对阳光时，真空集热管30接收太阳能，其不透明的半面面对阳光时，则阻断太阳光线，使集热器3不接收太阳能。控制一个集热器3或一个集热系统的被遮挡的真空集热管30的数量，则可以控制太阳能的接收大小，以控制系统的温度在要求的范围。

[0031] 本发明的太阳能热交换系统的安全保护装置的工作原理是：

[0032] 当冬天太阳能较弱时，套装在真空集热管30外的圆管31的缀有深色的一半表面转至于集热器3的背面，而圆管31另一半透明部位朝向太阳光，以使真空集热管30完全地吸收太阳光，相当于全部“开启”集热器3。当夏天阳光能量特别强烈时，机-电控制器控制滑块驱动机构工作，使位于导轨链56上的滑块52随着移动，在移动至圆管31的部位时与圆管31上的齿轮51啮合，滑块驱动机构带动滑块52移动并带动齿轮51旋转，实现圆管31的旋转，使圆管31的缀有深色的一半表面转到向着太阳光的一面，以遮住太阳光，使单个或多个真空集热管30不能吸收太阳光，从而“关闭”部分真空集热管30的工作，达到完全解决太阳能热水系统夏天“过热”的问题。

[0033] 以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施方式中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。