太阳能储热发电单元及太阳能热水器

摘要

本发明涉及太阳能技术领域，公开了一种太阳能储热发电单元，包括全玻璃真空集热管和换热管，所述全玻璃真空集热管空套在所述换热管的外侧；所述换热管设有用于与外部管道连接的进水口和出水口；所述全玻璃真空集热管的内壁与所述换热管的外壁具有空隙，所述空隙设有温差发电片；所述温差发电片的冷端与所述换热管的外壁接触；所述全玻璃真空集热管的内壁与所述温差发电片的热端导热连接。本发明的太阳能储热发电单元，在储热的过程中，通过温差发电片发电得到电能，提高太阳能的利用率。本发明还提供一种使用该太阳能储热发电单元的太阳能热水器。

权利要求

1.一种太阳能储热发电单元，包括全玻璃真空集热管和换热管，所述全玻璃真空集热管空套在所述换热管的外侧；所述换热管设有用于与外部管道连接的进水口和出水口；其特征在于，所述全玻璃真空集热管的内壁与所述换热管的外壁具有空隙，所述空隙中设有温差发电片；所述温差发电片的冷端与所述换热管的外壁接触；所述全玻璃真空集热管的内壁与所述温差发电片的热端导热连接。

2.如权利要求1所述的太阳能储热发电单元，其特征在于，所述温差发电片与所述全玻璃真空集热管的内壁之间设有导热片，所述导热片的一面与所述全玻璃真空集热管的内壁接触，另一面与所述温差发电片的热端接触。

3.如权利要求2所述的太阳能储热发电单元，其特征在于，所述导热片具有弹性力。

4.如权利要求1所述的太阳能储热发电单元，其特征在于，所述温差发电片通过导线与外部蓄电池连接。

5.如权利要求1所述的太阳能储热发电单元，其特征在于，该太阳能储热发电单元设有基座，所述换热管和全玻璃真空集热管设置在所述基座上，且所述全玻璃真空集热管的内壁与所述换热管的外壁具有的空隙为封闭空间。

6.如权利要求1所述的太阳能储热发电单元，其特征在于，所述换热管为不锈钢管。

7.如权利要求1所述的太阳能储热发电单元，其特征在于，所述温差发电片为多块，多块所述温差发电片周向布置在所述换热管的外壁。

8.一种太阳能热水器，该太阳能热水器包括至少2个权利要求1至7任一项所述的太阳能储热发电单元，所述太阳能储热发电单元之间依次串联。

说明书

太阳能储热发电单元及太阳能热水器

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种带太阳能储热发电单元及太阳能热水器。

背景技术

[0002] 全球化石能源供应紧张，影响着各国经济发展，而使用化石能源产生二氧化碳气体等影响气候，严重威胁着人们的生活和身体健康，节能减排已成为世界各国的重大国策。太阳能光热利用受到世界各国的高度重视。在我国近二十多年来，随着太阳能全玻璃真空集热管制造技术的成熟，太阳能热水器迅速地发展，甚至在很多地区得到了普及应用。目前，全世界接近80％的太阳能热水器的制造和使用在我国，我国是名符其实的太阳能热水器第一大国，为国家的节能减排事业做出来重要贡献。

[0003] 日常生活中，人们除了对太阳能热水器的热能有需求外，对于电能也在较大的需求，特别是现代大屏手机的普及，对于电能的需求进一步增大。现在的真空集热管式太阳能热水器只能产生热能，不能产生电能。因此，太阳能的光热利用和温差发电综合为一体，将是未来太阳能热水器发展的趋势。

发明内容

[0004] (一)要解决的技术问题

[0005] 本发明的目的是提供一种具有发电功能的太阳能储热发电单元，利用太阳能在储热过程中热传导的较大温差发电；同时，提供一种太阳能热水器。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能储热发电单元，包括全玻璃真空集热管和换热管，所述全玻璃真空集热管空套在所述换热管的外侧；所述换热管设有用于与外部管道连接的进水口和出水口；所述全玻璃真空集热管的内壁与所述换热管的外壁具有空隙，所述空隙设有温差发电片；所述温差发电片的冷端与所述换热管的外壁接触；所述全玻璃真空集热管的内壁与所述温差发电片的热端导热连接。

[0008] 其中，所述温差发电片与所述全玻璃真空集热管的内壁之间设有导热片，所述导热片的一面与所述全玻璃真空集热管的内壁接触，另一面与所述温差发电片的热端接触。

[0009] 其中，所述导热片具有弹性。

[0010] 其中，所述温差发电片通过导线与外部蓄电池连接。

[0011] 其中，该太阳能储热发电单元设有基座，所述换热管和全玻璃真空集热管设置在所述基座上，且所述全玻璃真空集热管的内壁与所述换热管的外壁具有的空隙为封闭空间。

[0012] 其中，所述换热管为不锈钢管。

[0013] 其中，所述温差发电片为多块，多块所述温差发电片周向布置在所述换热管的外壁。

[0014] 本发明还提供一种太阳能热水器，该太阳能热水器包括至少2个上述所述的太阳能储热发电单元，所述太阳能储热发电单元之间依次串联。

[0015] (三)有益效果

[0016] 本发明提供的太阳能储热发电单元，在储热的过程中，通过温差发电片发电得到电能，提高太阳能的利用率，储存起来的电能可以用以提供手机充电或者直流小功率电器的使用。

附图说明

[0017] 图1为本发明太阳能储热发电单元实施例的剖视示意图；

[0018] 图2为本发明太阳能储水器实施例的示意图。

[0019] 图中，1：全玻璃真空集热管；2：换热管；3：空隙；4：温差发电片；5：导热片；6：蓄电池；7：导线；8：基座；9：密封圈；10：水箱；11：外玻璃管；12：内玻璃管；21：进水口；22：出水口。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0021] 如图1所示，本发明的太阳能储热发电单元，包括全玻璃真空集热管1、换热管2和基座8。全玻璃真空集热管包括内玻璃管12和外玻璃管11，内玻璃管12和外玻璃管11均为类似试管状，内玻璃管12和外玻璃管11之间同轴设置，且两者之间形成真空空间。在内玻璃管12上涂有吸热材料。基座8具有一个平面安装面，换热管2为具有空腔的密封管，换热管2通过焊接、法兰连接或者其他固定方式，将设有进水口21和出水口22的一端安装在基座8的安装面上。换热管2设有用于与外部管道连接的进水口21和出水口22，进水口21和出水口22通过连接管穿出基座，与外部管道连接。全玻璃真空集热管1倒扣在基座8上，空套在换热管2的外侧，全玻璃真空集热管1的内壁与换热管2的外壁具有空隙3，通过一个密封圈9密闭全玻璃真空集热管1的开口位置，全玻璃真空集热管1的内壁与换热管2的外壁具有的空隙3为封闭空间。空隙3中设有温差发电片4；温差发电片4的冷端与换热管2的外壁接触；全玻璃真空集热管1的内壁与温差发电片4的热端导热连接。具体的，温差发电片4与全玻璃真空集热管1的内壁之间设有导热片5，导热片5的一面与全玻璃真空集热管1的内壁接触，另一面与温差发电片4的热端接触。温差发电片4通过导线7与外部蓄电池6连接。通过导热片5将全玻璃真空集热管1吸收的热能从全玻璃真空集热管1的内壁传导到温差发电片4，温差发电片4的热端和冷端之间具有较大的温差，一小部分的热能(大约在1％～5％之间)被温差发电片
4转化成电能，并向外输出电能，由外部蓄电池6将电能统一储存起来，以便于使用；另外的大部分热能由温差发电片4向换热管2传导，换热管2的内腔由进水口21流入低温水，通过换热后，水的温度提高，并从出水口22流出换热管2，从而保证换热管2的温度始终较低，温差发电片4的热端与冷端之间的温差较大，稳定地输出电能。

[0022] 优选的，导热片5具有弹性，使用弹性的导热片5能够卡在全玻璃真空集热管1与导热管2的间隙3之间。优选的，导热片5为波纹弹簧导热片，通过波纹弹簧导热片将温差发电片4紧固在换热管2上，不需要附加固定安装结构安装温差发电片，使得结构简单，安装方便。

[0023] 优选的，换热管2采用不锈钢管制成，不锈钢管具有较好的导热效应，且价格便宜，使用寿命长。

[0024] 优选的，温差发电片4可以有多块，多块温差发电片4周向布置在换热管2的外壁。在现实中，全玻璃真空集热管1仅有部分能够受到太阳光的直接照射，被直接照射的部分温度高，其他部分温度较低。因此，既可以仅在全玻璃真空集热管朝向太阳光的一侧安装温差发电片4，也可以在整个换热管外壁四周均设置温差发电片。

[0025] 优选的，在温差发电片4与换热管2之间涂有导热物质，使热能能够较好地从温差发电片4向换热管2传导。

[0026] 需要说明的是，本实施例中，全玻璃真空集热管1的开口部分通过密封圈9与基座8密闭，防止全玻璃真空集热管1内玻璃管12吸收的热能散失，热能也能够从空隙3的空气传导到换热管2的外壁。全玻璃真空集热管1空套在换热管2时，全玻璃真空集热管1开口部分不进行封闭，而采用敞开结构也能够使用。

[0027] 本发明还提供一种太阳能热水器，该太阳能热水器包括2个上述所述的太阳能储热发电单元，2个太阳能储热发电单元之间依次串联，如图2所示，第一级太阳能储热发电单元的进水口21与外部冷水管连接，其出水口22与第二级太阳能储热发电单元的进水口21连接；第二级太阳能储热发电单元的出水口与水箱10连接。经过两级太阳能储热发电单元加热后的水由水箱存储，以备人们需求时使用。太阳能热水器还可以由3个以上的太阳能储热发电单元串联形成。

[0028] 在太阳能热水器中，由全玻璃真空集热管吸收并被水吸收的热能约占太阳能的30％左右，全玻璃真空集热管与换热管之间的温差较大，在全玻璃真空集热管与换热管之间设置温差发电片，热能在传递的过程中，部分转换成电能。当然温差发电片的转化的热能占有的比例很小，大约在热能的1～5％左右，因此，在太阳能热水器的太阳能储热单元中安装温差发电片，将热能部分转化成电能，并不会对太阳能热水器的储热能力产生大的影响，具有实用性。使用具有本发明的太阳能热水器，在储热的过程中，通过温差发电片发电得到电能，提高太阳能的利用率，储存起来的电能可以用以提供手机充电或者直流小功率电器的使用。

[0029] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。