太阳能暖气系统的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能采暖技术领域，具体涉及一种太阳能暖气系统。

背景技术：

现有的室内供暖一般采用以下几种方式进行：

1、太阳能空调供暖：针对太阳能空调来说，目前太阳能空调的工作过程是：通过光伏电池把太阳能转变成电能，再由电能通过卡诺循环转变成热能或直接地通过电阻变成热能后对空气进行加热，最后由电风扇把这些被加热了的空气送到需要暖气的房室。这种需要“光→电→机→热”的多次转换，最终的热效率极低；再者就是制作光伏电池的材料不具有再生利用的特点，失效后就变成了不可回收的垃圾。

2、普通空调机供暖：针对传统的普通空调机来说，其消耗的电能不一定是可循环的再生能源，因此避免不了会增加二氧化碳的排放量。既不节能，也不环保。

3、传统的供暖系统，针对传统的供暖系统说，热能的载体或称为热媒是热水或炽热的水蒸气，输送热媒所用的热管的内外温差较大，为了减少热能的泄漏损耗，势必要消耗不少的保温材料。普通的传统供热系统，除了利用余热以外，多数是利用煤炭燃烧时产生的热能；虽然后来通过煤改电、电改气，但最终也表现为增加二氧化碳的排放量。

4、地热采暖系统：对于地热采暖系统，资源极其有限，不是到处都有可供利用的地热资源，况且开采成本也较高。也就是说：建造地热采暖系统的成本较高。

技术实现要素：

本实用新型提供一种太阳能暖气系统，太阳能的有效利用率高，不会增加二氧化碳的排放量，建造成本低廉，以解决现有技术的不足之处。

本实用新型采取的技术方案是：一种太阳能暖气系统，该太阳能暖气系统主要由电风扇、通气管和至少一个热交换器组成；所述热交换器包括集热器和热交换室，所述集热器采用抛物面凹镜或是凸透镜，所述热交换室设置在抛物面凹镜的迎光面一侧或是设置在凸透镜的背光面一侧；所述热交换室的两端通过通气管分别连接到房室，所述热交换室与通气管连通；所述电风扇安装在热交换室一端的通气管上。

其进一步技术方案或是：所述热交换室为非密闭的，包括有内管和限制热空气外溢的外壳；所述外壳在面朝集热器的方向上开设有缺口，所述内管设置在外壳内并与外壳之间形成被太阳光加热的空气腔；所述内管的两端分别与通气管连通。

其进一步技术方案或是：所述热交换室为密闭的，包括有内管和外管，所述内管设置在外管内，所述外管采用真空采热管；所述内管的两端分别与通气管连通。

其更进一步技术方案是：所述热交换器还包括有透明的防风板，所述防风板罩住热交换室安装在集热器上。

其又更进一步技术方案是：所述热交换器还包括有集热器支架，所述集热器支架采用其中两条边或是两个面相互构成大于60°角而小于150°角、第三条边或面与集热器背光面相吻合的结构形状。

其更进一步技术方案是：所述热交换器有多个，多个所述热交换器采用串联或是并联中的一种或是两种方式进行气路连接。

其进一步技术方案是：所述集热器所采用的抛物面凹镜是采用镜面不锈钢薄板做成的。

由于采取上述技术方案，本实用新型之太阳能暖气系统具有如下有益效果：

1、不会增加二氧化碳的排放量，所用太阳能是可循环的再生能源。

2、不仅结构非常简单，并且太阳能的有效利用率高。

3、不会产生象利用热水或热气作热源载体的供热系统那样的漏水或漏气现象，不用考虑需要防水的物品被水浸湿。

4、相对于利用热水或热气作热源载体的供热系统来说，热媒输送管内外温差相对于热水或热气管内外的温差就显得不算太大，不需要进行太大难度的保温处理。

5、不会产生像利用热水或炽热的水蒸气作热源载体的供热系统那样出现热水或蒸气伤害的现象。

6、太阳能分布范围广泛，城乡都有可利用的资源。

7、建造成本低廉，特别适合北方农村及学校白天采暖。

下面结合附图和实施例对本实用新型之太阳能暖气系统的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型之太阳能暖气系统的结构示意图；

图2是本实用新型之太阳能暖气系统的气路图；

图3是实施例1中热交换器的剖视图（用非真空采热管）；

图4是实施例1中热交换器的剖视图（用真空采热管）；

图5是实施例1中热交换器的安装支架示意图；

图6是热交换器安装在地面或是天面的安装示意图；

图7是热交换器安装在墙面的安装示意图；

图8是当热交换器串联起来时的太阳能暖气系统的气路图；

图9是当热交换器并联起来时的太阳能暖气系统的气路图。

图中：

1-热交换器，11-集热器，12-热交换室，13-外壳，14-空气腔，15-外管，16-内管；

1a-热交换室是非密闭的热交换器，1b-热交换室是密闭的热交换器；

2-通气管，3-电风扇，4-房室，5-集热器支架，6-防风板。

图中的字母表示：

A表示迎光面；B表示背光面；C表示光轴；

D表示集热器安装基础；E表示地面或天面；F表示墙面。

具体实施方式

一种太阳能暖气系统，如图1所示，该太阳能暖气系统主要由电风扇3、通气管2和至少一个热交换器1组成；所述热交换器包括集热器11和热交换室12，所述集热器11采用抛物面凹镜或是凸透镜，所述热交换室12安装在抛物面凹镜的迎光面一侧或是安装在凸透镜的背光面一侧；所述热交换室12的两端通过通气管2分别连接到需要暖气的房室4，所述热交换室12与通气管2连通；所述电风扇3安装在热交换室12一端的通气管2上。

其中通气管2分为暖气管和冷气管，所谓暖气管是指流过从热交换器流出的温度高于室温的热空气的管子，所谓冷气管是指流过从需要暖气房室内流出的并流进热交换器的温度为室温的空气的管子；电风扇是指驱使空气从房室流进通气管或从通气管流进房室的电动机械。

图2是空气流动线路即气路示意图，箭头方向为气体流动方向或其反方向。图2中位于左边的通气管2为暖气管，位于右边的通气管2为冷气管；如果气体流动的方向与图2箭头方向相反，那么左边的通气管就是冷气管，右边的通气管即为暖气管。冷暖空气在图2所示的电风扇的作用下在通气管和房室内循环流动。电风扇的作用是使冷空气进入通气管而使被加热了的空气从通气管流出并进入到需要暖气的房室。所述电风扇3可以是太阳能电力驱动的电风扇，也可以是市电驱动的电风扇，非常节省电能源。

如图3所示，所述热交换室12为非密闭的，包括有内管16和限制热空气外溢的外壳13；所述外壳13在面朝集热器11的方向上开设有缺口，所述内管16设置在外壳13内并与外壳13之间形成被太阳光加热的空气腔14；所述内管16的两端分别与通气管2连通。热交换室是非密闭的热交换器1a的工作原理：即热交换室内被阳光加热了的热空气是可以自由地进出热交换室，其内外气压是相等的。抛物面凹镜把太阳能聚集到热交换室并对其中空气和内管进行加热，从而使流过热交换室中内管内来自需要暖气房室的冷空气得到加热而变成热空气，然后再流回到需要暖气的房室。如此循环即可实现使需要暖气的房室的气温得到提升。

如图6、图7所示，所述热交换器还包括有透明的防风板6，所述防风板6罩住热交换室12安装在集热器11上。

所述热交换器1还包括有集热器支架5，所述集热器支架5采用两条边或是两个面相互构成大于60°角而小于150°角、第三条边或面与集热器11背光面相吻合的结构形状，以便更容易调整和固定集热器11。安装时调节好抛物面凹镜（或凸透镜）的光轴方向后可以把集热器固定下来。调节好的标准是使集热器能够获取最大的太阳能量为目的。集热器支架固定在地面、墙面或房顶天面的集热器支架安装基础上（此集热器支架安装基础上可以由安装人根据现场的实际情况确定具体的形状和结构方案）。

特别地，当集热器11采用抛物面凹镜时，构成此抛物面凹镜的主要材料是镜面不锈钢薄板，此薄板通过安装集热器支架5的约束机构、环境使其形成满足实际要求的抛物面凹镜。

作为本实施例的一种的变换，所述热交换室12为密闭的，参见图4、图5，包括有内管16和外管15，所述内管16设置在外管15内，所述外管15采用真空采热管；所述内管16的两端分别与通气管2连通。热交换室是密闭的热交换器1b的工作原理：该热交换室由内管和外管构成，内外管之间是密闭的，所用材料为太阳能热水器所常用的采热管，需要加热的冷空气就象需要加热的冷水一样，在管子的内管得到加热。这些被加热了的空气再沿着暖气管流回到需要暖气的房室。如此循环即可实现使需要暖气的房室的气温得到提升。

作为本实施例的又另一种的变换，特别地，当觉得气温不够高时，可以串联多个热交换器，直到满足要求为止，参见图8；当觉得热风量的大小不够时，可以并联多个热交换器，直到满足要求为止，参见图9；根据需要，多个热交换器先串联后并联或先并联后中联这种混联方式都是可行的。

本实用新型之太阳能暖气系统的安装方法：

（1）集热器安装在地面或房顶天面的例子：

如图6所示，先安装热交换器，即按照最有效地接收太阳能的朝向（如安装太阳能热水器或太阳能光伏电池板那样的朝向）把集热器安装基础（可以是水泥混凝土或框架机构）固定在地面或天面后，再把固定于集热器的集热器支架固定在集热器安装基础上，然后集热器装上并调节集热器的仰角至最佳角度后便固定于集热器支架上，最后盖上透明的防风板材。透明防风板根据需要选择安装。集热器安装好后便可以连接通气管，最后安装上电风扇构成了本实用新型的太阳能暖气系统。

（2）集热器安装在墙面的例子：

如图7所示，这种应用实施例的基础框架结构，通过调节不同框架垂直于墙面的不同尺寸和距离地面的不同高度来调节安装集热器的朝向，使集热的效果尽量接近最佳（如安装太阳能热水器或太阳能光伏电池板那样的朝向），然后把集热器正确地安装到基础上（透明防风板是可选的)，最后把通气管引进室内并安装上电风扇（可以是太阳能电力驱动的电风扇，也可以是市电驱动的电风扇）。构成了发明的太阳能暖气系统。

上述两种安装的太阳能暖气系统的热交换室12为非密闭的（非真空管的），热交换室的外层（即外壳）是热阻较大的非金属材料，内层即内管是热阻较小的金属材料，通气管是热阻较大的非金属材料，甚至还可以在通气管外加上保温材料。

（3）安装热交换器是真空管的例子：

本实施例的集热器按照上述的方法进行安装，是把前两个安装实施例中的非真空管的热交换器换成效率更高的的真空管热交换器，并去掉透明防风板。由于热交换器采用真空管，因此整体造价会显得比前两个相应的实施例都高一些，但太阳能转换成热能的效率却会高得多。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于上述各实施例的记载，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。