本實用新型涉及采暖技術領域，尤其涉及一種集熱器及集熱采暖系統(tǒng)。

背景技術：

太陽能采暖系統(tǒng)是一種新型采暖系統(tǒng)，是指將分散的太陽能通過集熱器轉(zhuǎn)化為熱能，使低溫水吸熱轉(zhuǎn)換成方便使用的高溫水，再通過將高溫水輸送到供熱末端，提供采暖的系統(tǒng)。

太陽能采暖系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點，具有廣泛的應用前景，但其仍存在集熱效率低的問題。太陽能采暖系統(tǒng)的核心部分是集熱器，其集熱效率受光照條件、安裝角度、蓋板透光率、選擇性吸收涂層、板芯排管和集管材料、板芯涂層材料、板管之間的焊接、水流量大小等多方面因素影響，然而在這些影響因素都得到合理人工控制的情況下，集熱器的集熱效率主要受到工質(zhì)(如水等能夠攜帶熱量的液體)進入集熱器時的溫度以及集熱器本體的環(huán)境溫度影響，具體如集熱效率方程所示：

式中，η_α：集熱器的集熱效率；

t_i：工質(zhì)進入集熱器時的溫度，單位℃；

t_a：集熱器本體的環(huán)境溫度，單位℃；

G：集熱器采光面上總?cè)照蛰椪斩?，單位W/㎡；

A：常數(shù)；

B：常數(shù)。

從集熱效率方程可以看出，集熱器的集熱效率隨進入集熱器的水的溫度的降低而升高，隨集熱器本體的環(huán)境溫度的升高而升高。

傳統(tǒng)的集熱器，進入集熱器的水的溫度以及集熱器本體的環(huán)境溫度無法調(diào)節(jié)，進入集熱器的水的溫度過高或集熱器本體的環(huán)境溫度過低，都會降低集熱器的集熱效率，因此集熱器如何通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)，提高集熱器的集熱效率成為亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決太陽能采暖系統(tǒng)中集熱器的集熱效率低的問題，本實用新型提供一種集熱器及集熱采暖系統(tǒng)。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案：

一種集熱器，所述集熱器包括：集熱器密封框、集熱器本體和透明蓋板，其中，

所述集熱器本體嵌套于所述集熱器密封框內(nèi)，所述透明蓋板覆蓋于所述集熱器密封框的頂部，所述集熱器密封框的內(nèi)部空間與集熱器本體的外部空間形成密封腔；

所述集熱器本體分別與低溫進水管和高溫出水管相連通；

所述密封腔分別與熱空氣進氣口和冷空氣出氣口相連通；

進一步地，所述集熱器本體包括：聯(lián)箱、全玻璃真空集熱管和尾托架；

所述聯(lián)箱分別與低溫進水管和高溫出水管相連通；

所述全玻璃真空集熱管的一端與所述聯(lián)箱相連通，所述全玻璃真空集熱管的另一端固定于所述尾托架上。

進一步地，所述集熱器密封框與集熱器本體之間設有隔熱層。

進一步地，所述全玻璃真空集熱管呈橫雙排排列，并關于所述聯(lián)箱對稱。

一種集熱采暖系統(tǒng)，所述集熱采暖系統(tǒng)包括：水氣換熱器、外部取暖裝置和權(quán)利要求1-3任一項所述的集熱器，其中，

所述外部取暖裝置的出水口與水氣換熱器的入水口相連通，所述水氣換熱器的出水口與所述集熱器的低溫進水管相連通，所述集熱器的高溫出水管與外部取暖裝置的入水口相連通；所述集熱器、水氣換熱器、外部取暖裝置和連通管道構(gòu)成循環(huán)水路；

所述水氣換熱器的出氣口與所述集熱器的熱空氣進氣口通過第一空氣管相連通，所述集熱器的冷空氣出氣口與水氣換熱器的進氣口通過第二空氣管相連通；所述水氣換熱器、第一空氣管、集熱器和第二空氣管構(gòu)成循環(huán)氣路。

進一步地，所述的外部取暖裝置包括：高溫水箱、低溫水箱和采暖末端，其中，

所述高溫水箱包括入水口、第一出水口和第二出水口，所述低溫水箱包括第一入水口、第二入水口、第三入水口和出水口，所述采暖末端包括入水口和出水口；

所述高溫水箱的入水口與集熱器的高溫出水管相連通；所述高溫水箱的第一出水口與采暖末端的入水口相連通，所述采暖末端的出水口與低溫水箱的第一入水口相連通；所述高溫水箱的第二出水口與低溫水箱的第二入水口相連通；所述低溫水箱的出水口與水氣換熱器的入水口相連通。

進一步地，所述外部取暖裝置與水氣換熱器相連通的管道上設有集熱循環(huán)泵。

進一步地，所述集熱器的冷空氣出氣口與水氣換熱器進氣口相連通的第二空氣管上設有管道式軸流風機。

進一步地，所述集熱器和外部取暖裝置相連通的管道上設有集熱循環(huán)電動閥。

進一步地，所述高溫水箱和采暖末端相連通的管道上設有采暖循環(huán)泵。

進一步地，所述外部取暖裝置還包括防凍支路，所述防凍支路的一端與集熱器的高溫出水管相連通，另一端與低溫水箱的第三入水口相連通。

本實用新型的技術方案包括以下有益效果：

該集熱采暖系統(tǒng)包括：集熱器、水氣換熱器和外部取暖裝置，還包括循環(huán)水路和循環(huán)氣路。在循環(huán)水路中，首先，低溫水經(jīng)集熱器的低溫進水管流入集熱器，經(jīng)集熱器加熱，成為攜帶大量熱能的高溫水從集熱器的高溫出水管流出；其次，高溫水沿管道流入外部取暖裝置，提供供暖；由于高溫水的熱能僅被部分利用，因此從外部取暖裝置流出的仍然保持較高的溫度的水由循環(huán)管道流入水氣換熱器；與此同時，在循環(huán)氣路中，首先，從集熱器冷空氣出氣口流出的冷空氣在第二空氣管中進一步散失熱量后溫度降低；隨后，冷空氣流入水氣換熱器，與流入水氣換熱器的較高溫度的水發(fā)生熱交換，分別變成熱空氣和低溫水；最后，熱空氣通過第一空氣管從集熱器的熱空氣進氣口流入集熱器密封腔，低溫水通過水管從集熱器的低溫進水管流入集熱器本體，并依次循環(huán)，在降低流入集熱器中水的溫度同時又提高了集熱器本體的環(huán)境溫度，從而通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)，提高集熱器的集熱效率。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本實用新型。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本實用新型的實施例，并與說明書一起用于解釋本實用新型的原理。

為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面將對技術方案中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例1提供的一種集熱器的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2為本實用新型實施例1提供的一種集熱器的剖面圖。

圖3是本實用新型實施例2示出的一種集熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型實施例3及實施例4示出的另一種集熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：1、集熱器；2、水氣換熱器；3、外部取暖裝置；4、集熱循環(huán)泵；5、管道式軸流風機；6、集熱循環(huán)電動閥；11、集熱器密封框；12、集熱器本體；13、透明蓋板；14、低溫進水管；15、高溫出水管；16、熱空氣進氣口；17、冷空氣出氣口；18、隔熱層；21、第一空氣管；22、第二空氣管；31、高溫水箱；32、低溫水箱；33、防凍支路；34、采暖末端；35、采暖循環(huán)泵；121、聯(lián)箱；122、全玻璃真空集熱管；123、尾托架。

具體實施方式

本實用新型提供的一種集熱器和集熱采暖系統(tǒng)，解決了采暖系統(tǒng)在使用過程中，進入集熱器的水的溫度以及集熱器本體的環(huán)境溫度無法調(diào)節(jié)，致使集熱器集熱效率低的問題。

為了使本領域技術人員更好地理解本實用新型中的技術方案，下面將結(jié)合本實用新型的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。

實施例1：

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種集熱器的結(jié)構(gòu)俯視圖，所述集熱器1包括：集熱器密封框11、集熱器本體12和透明蓋板13，其中，所述集熱器本體12嵌套于所述集熱器密封框11內(nèi)，所述透明蓋板13覆蓋于所述集熱器密封框11的頂部；所述集熱器密封框11的內(nèi)部空間與集熱器本體12的外部空間形成密封腔，所述密封腔分別與集熱器1的熱空氣進氣口16和冷空氣出氣口17相連通；所述集熱器本體12分別與低溫進水管14和高溫出水管15相連通。

當集熱器1外部的熱空氣由熱空氣進氣口16進入集熱器密封腔后，將在密封腔內(nèi)滯留一段時間，促使密封腔內(nèi)環(huán)境溫度升高，即集熱器本體的環(huán)境溫度升高，根據(jù)集熱效率方程，集熱器的集熱效率隨集熱器本體環(huán)境的溫度升高而升高，因此，可提高集熱器的集熱效率。

優(yōu)選地，所述集熱器本體12包括：聯(lián)箱121、全玻璃真空集熱管122和尾托架123；所述聯(lián)箱121分別與低溫進水管14和高溫出水管15相連通；所述全玻璃真空集熱管122的一端與所述聯(lián)箱121相連通，所述全玻璃真空集熱管122的另一端固定于所述尾托架123上。

優(yōu)選地，結(jié)合圖2所示的集熱器的剖面圖，集熱器密封框11與集熱器本體12之間設有隔熱層18，并且隔熱層18緊貼集熱器密封框11設置。所述隔熱層18能夠減小密封腔內(nèi)熱空氣的熱量損失，從而保證集熱器本體12的環(huán)境溫度，有助于提高集熱效率。

優(yōu)選地，集熱器本體12中的全玻璃真空集熱管122在密封腔內(nèi)呈橫雙排排列，并關于聯(lián)箱121對稱。

作為一種實施例，集熱器密封框11包括集熱器密封框外殼。集熱器密封框外殼是集熱器中保護和連接集熱器本體12、透明蓋板13及隔熱層18的部件。集熱器密封框外殼可以采用彩鋼板制作，在集熱器密封框外殼四周可以加設密封圈用于密封。透明蓋板13可以采用4mm厚的平板玻璃，該透明蓋板13的太陽能透射比率需大于88％。集熱器密封框11的框體內(nèi)部可以用40mm厚巖棉板做隔熱層18，該隔熱層18的熱導率為0.03[W/(m﹒k)]([瓦特/(米·開)])。同時在集熱器密封框11上分別開設有空氣進出口及進出水管，其中，空氣進出口包括熱空氣進氣口16和冷空氣出氣口17，進出水管包括低溫進水管14和高溫出水管15，以加熱空氣提高集熱器本體12的環(huán)境溫度，同時降低流入該集熱器1內(nèi)水的溫度。

實施例2：

圖3是本實用新型一示例性實施例示出的一種集熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該集熱采暖系統(tǒng)包括：水氣換熱器2、外部取暖裝置3以及上述任一項實施例1中所述的集熱器1，其中，

水氣換熱器2的出氣口與集熱器1的熱空氣進氣口16通過第一空氣管21相連通，集熱器1的冷空氣出氣口17與水氣換熱器2的進氣口通過第二空氣管22相連通；水氣換熱器2、第一空氣管21、集熱器1和第二空氣管22構(gòu)成循環(huán)氣路。首先，熱空氣在集熱器密封腔內(nèi)散失一部分熱量后由集熱器1的冷空氣出氣口17流出；其次，在循環(huán)過程中，在第二空氣管22上管道式軸流風機5的帶動下，冷空氣經(jīng)由第二空氣管22再次散失部分熱量，溫度進一步降低并流入水氣換熱器2；隨后，流入水氣換熱器2的冷空氣與同時流入水氣換熱器2的高溫水進行熱交換，冷空氣變?yōu)闊峥諝?；最后，熱空氣通過第一空氣管21流入集熱器1密封腔內(nèi)部，進而提高集熱器本體12內(nèi)部的環(huán)境溫度，并依次循環(huán)。根據(jù)集熱效率方程，集熱器1的集熱效率隨集熱器本體12環(huán)境溫度的升高而升高，因此，通過上述過程，所述集熱器1的集熱效率得到提高。

外部取暖裝置3的出水口與水氣換熱器2的入水口相連通，水氣換熱器2的出水口與集熱器1的低溫進水管14相連通，集熱器1的高溫出水管15與外部取暖裝置3的入水口相連通；集熱器1、水氣換熱器2、外部取暖裝置3和連通管道構(gòu)成循環(huán)水路。首先，在集熱器1和外部供暖裝置3之間的集熱循環(huán)電動閥6的帶動下，高溫水從集熱器1的高溫出水管15流出；其次，高溫水流入外部取暖裝置3提供供暖后流出，由于高溫水的熱能僅有一部分被利用，因而從外部取暖裝置3流出的水仍具有較高的溫度；隨后，較高溫度的水在集熱循環(huán)泵4的帶動下流入水氣換熱器2，與同時流入的冷空氣發(fā)生熱交換，成為低溫水；最后，低溫水從水氣換熱器流出并流入集熱器1，依此循環(huán)。根據(jù)集熱效率方程，集熱器1的集熱效率隨流入集熱器1水的溫度降低而升高，因此，通過上述過程，所述集熱器1的集熱效率得到提高。

通過上述工作過程可知，該實施例所提供的集熱采暖系統(tǒng)，通過同時設置循環(huán)水路和循環(huán)氣路，能夠在水氣換熱器2內(nèi)發(fā)生較高溫度的水與冷空氣的熱交換，產(chǎn)生熱空氣并進入到集熱器密封框11與集熱器本體12之間的密封腔內(nèi)，從而提高集熱器本體12內(nèi)部的環(huán)境溫度，同時在熱交換的過程中，水的溫度下降，促使進入到集熱器1的水溫降低，根據(jù)集熱效率方程，通過提高集熱器本體12的環(huán)境溫度并降低流入集熱器1水的溫度，達到了提高集熱器1的集熱效率的目的。

實施例3：

圖4是本實用新型一示例性實施例示出的另一種集熱采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該集熱采暖系統(tǒng)包括：高溫水箱31、低溫水箱32、采暖末端34和圖3所示的集熱采暖系統(tǒng)的各個器件；其中，

高溫水箱31包括入水口、第一出水口和第二出水口，低溫水箱32包括第一入水口、第二入水口、第三入水口和出水口，采暖末端34包括入水口和出水口。高溫水箱31的入水口與集熱器1的高溫出水管15相連通，高溫水箱31的第一出水口與采暖末端34相連通，高溫水箱31的第二出水口與低溫水箱第二入水口32相連通，采暖末端34的出水口與低溫水箱的第一入水口32相連通，低溫水箱32的出水口與水氣換熱器2的入水口相連通。首先，通過連通在低溫水箱32和水氣換熱器2之間的集熱循環(huán)泵4的作用，低溫水箱32中的水進入水氣換熱器2與冷空氣進行熱交換后變成低溫水，通過低溫進水管14進入集熱器1，其次，進入集熱器1的低溫水吸收全真空集熱管122吸收的熱量，變成高溫水，并由集熱器1的高溫出水管15流出；隨后，高溫水流入高溫水箱31，再經(jīng)由高溫水箱31的第一出水口流入采暖末端34供暖，在供暖過程中，高溫水的熱能被利用后水溫降低；最后，采暖末端34出水口流出的水又通過低溫水箱32的第一入水口流回低溫水箱32，完成一個集熱-供暖循環(huán)，并依此循環(huán)，達到持續(xù)供暖的目的。

通過上述工作過程可以得出，本實施例中的集熱采暖系統(tǒng)，通過設置前述的循環(huán)水路和循環(huán)氣路，可提高集熱器1的集熱效率，進而加快集熱器1中水的升溫，使得單位時間內(nèi)流入采暖末端34的高溫水的熱量得到提高，從而加快采暖末端34的釋能效率，進而提高集熱采暖系統(tǒng)的集熱以及供暖能力。

同時，為了加快水的流速，進而提高供暖效率，優(yōu)選地，如圖4所示，高溫水箱31與采暖末端34之間的水管管路上設有采暖循環(huán)泵35。

優(yōu)選地，如圖4所示，集熱器1與該高溫水箱31之間水管管路上設有集熱循環(huán)電動閥6，該集熱循環(huán)電動閥6能夠防止高溫水箱31中的水倒流入集熱器1中，進而防止集熱效率降低。

實施例4：

在實施例3的基礎上，與實施例3的不同之處在于，當在冬季或者較冷的環(huán)境中，外部取暖裝置3在不工作時，集熱器1容易被凍住，因此為了防止集熱器1被凍，該集熱采暖系統(tǒng)還包括防凍支路33，如圖4所示，該防凍支路33的一端連通在集熱循環(huán)電動閥6與集熱器1之間的水管管路上，該防凍支路33的另一端通過低溫水箱32的第三入水口與低溫水箱32相連通。在關閉集熱器1和高溫水箱31之間的集熱循環(huán)電動閥6后，集熱器1中的高溫水從高溫出水管15流出經(jīng)由防凍支路33直接流入低溫水箱32，此時低溫水箱32中儲存的水溫度較高，開啟低溫水箱32與水氣換熱器2之間的集熱循環(huán)泵4后，高溫水被輸送回集熱器1中，由于水具有一定的溫度與流速，能夠防止集熱器1被冷凍，實現(xiàn)集熱器1水的防凍循環(huán)。

需要說明的是，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上本實用新型的實施方式，并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保以上所述僅是本實用新型的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所實用新型的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。

應當理解的是，本實用新型并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本實用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。