绿色厨房中央集热系统

1.本发明涉及厨房烹饪技术领域，特别是指绿色厨房中央集热系统。


背景技术：

2.21世纪以来，世界进入了一个新的能源时代。太阳能作为一种可持续利用的清洁能源，目前已逐渐被各行各业所利用。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约50
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kj，全国各地太阳年辐射总量达335～837kj/cm2·
a，太阳能资源十分丰富，太阳能将是未来各种人类能源消耗活动的关键能源。
3.目前，我国主流炉灶大多存在以下问题：一、采用开放式的燃烧方式，在开放式燃烧过程中，能量传递加热效率只有30%左右，其他大部分能量在火焰流动中散失到环境中；二、传统灶具具有安全隐患，燃煤气燃烧不完全增加热损失，产生了有毒有害气体；三、传统加热炉不仅热效率低、污染环境，还容易引起爆炸、失火等安全事故。
4.近几年出现的太阳灶存在体积大、效率低等诸多缺点，难以在城市厨房推广，且在具体烹调方式上有局限性。如授权公告日为2019.04.23、授权公告号为cn208779735u的实用新型专利所公开的一种基于定向传光的太阳能集热系统，菲涅尔透镜在水平旋转台的作用下，能够实现对太阳光线方位角的调整，在旋转固定件的作用下，能够实现对太阳光线高度角的调整，将菲涅尔透镜的聚光焦点与定向调节器的焦点重合，通过定向调节器和导光管对太阳光线进行聚光和传输。该技术方案不仅占用空间大、烹饪方式具有局限性，而且需要通过多个机械机构追踪太阳光，还需要多次转化。
5.因此，如何能够综合解决上述问题，成为人们所关注的热点。当前厨房热革命正迫在眉睫，市场上急需一款绿色环保、无污染、效率和安全性能高的厨房中央集热系统出现。


技术实现要素：

6.针对上述背景技术中的不足，本发明提出绿色厨房中央集热系统，解决了现有太阳能灶不仅占用空间大、烹饪方式有限，而且需要通过多个机械机构追踪太阳光，还需要多次转化的技术问题。
7.本发明的技术方案是这样实现的：绿色厨房中央集热系统，包括菲涅尔透射聚光集热单元，所述菲涅尔透射聚光集热单元通过热导油工质自然循环单元和相变蓄热储能释能单元与热管灶相连，菲涅尔透射聚光集热单元包括菲涅尔透射式聚光器，菲涅尔透射式聚光器内侧设置有透明的真空管，真空管内侧设置有导油管，所述热导油工质自然循环单元包括与导油管循环连接的第一传输管及与热管灶循环连接的第二传输管，第一传输管和/或第二传输管上设置有调节阀，第一传输管上连接有换热盘管，第二传输管上设置有释能盘管，所述相变蓄热储能释能单元包括设置在换热盘管及释能盘管外的相变蓄热箱，相变蓄热箱内设置有相变蓄热材料。本发明无须追踪太阳光，太阳光透射到菲涅尔透射式聚光器时，其内连续不规则锯齿的每段斜角将太阳光线经折射后汇集至真空管，并通过真空管达到导油管，导油管内的导热油开始加热，完成热量的收集转化，无热应力集中现象。热
导油工质自然循环单元的第一传输管从菲涅尔透射聚光集热器引出，与相变蓄热储能释能单元直接相连，利用被加热后的导热油密度差及重力势能实现自然循环，无须额外接入动力。热管灶末端采用第二传输管与相变蓄热箱相连，利用第二传输管物理特性，如：管径、长度等，从而可以实现温度梯度控制，可以满足不同烹饪任务所需要的不同温度，第二传输管直接连接烹饪装置的下方的热管灶，达到最大供热效率。
8.进一步地，所述菲涅尔透射式聚光器的横截面为弧形，所述真空管的横截面为圆环形或半圆环形。
9.进一步地，所述菲涅尔透射式聚光器的径向中心线与真空管或/和导油管的轴线在同一铅垂面内。
10.进一步地，所述导油管上设置有导热金属层和导热金属保护层。
11.进一步地，所述导热金属层与导热金属保护层通过“工”字形或蜂窝形结构相连。
12.进一步地，所述导热金属层上层设置有吸热涂层。
13.进一步地，所述导油管伸出菲涅尔透射式聚光器的管路段、第一传输管及第二传输管上涂有绝热涂层。
14.进一步地，所述第一传输管与导油管或/和换热盘管的连接处、第二传输管与释能盘管或/和热管灶的连接处设置有密封装置挡油环且填充密封材料。
15.进一步地，所述换热盘管和释能盘管均为紫铜材质的螺旋管，所述相变蓄热材料为不定形相变蓄热材料。
16.进一步地，所述相变蓄热箱外设置有温度显示器和内腔材料状态条，相变蓄热箱内设置有与温度显示器相连的温度传感器。
17.本发明的相变蓄热储能释能单元采用strm-p系列不定形相变蓄热材料，主要为粉末状，使用过程中填放在相变蓄热器中，其系列相变材料相变温度最高可达710℃，本项目选用相变温度220℃-307℃范围内的材料，足以满足系统温度要求，保证了产品的工作效率。热管灶末端采用可分离式热管与相变蓄热储能释能单元相连，利用热管物理特性，如：热管的管径，长度等，以及设计的热开关，从而可以实现温度梯度控制，可以满足不同烹饪任务所需要的不同温度，热管直接连接烹饪装置的下方的供热系统，达到最大供热效率。灶台供热集中，烹饪用具可以根据家庭需求进行随意选择，系统可以满足家庭的日常烹饪需求，具有绿色环保、方便快捷、利于推广等优势。
18.本发明所用菲涅尔聚光器在无需追踪太阳光的情况下，菲涅尔透射式聚光器内连续不规则锯齿的每段斜角将太阳光线经折射后汇集至真空管内侧的吸热涂层上使导热金属层获得高温热能，获得的高温热能沿导热金属层传递给导热油，导热油获得高温热能，获得高温热能的导热油在重力作用下和温差作用下在传输管中循环流动。所述相变蓄热箱能够及时的储存导热油所以带来的热量，并将热量通过释能盘管和热管灶释放给食材，即使无阳光照射的时候也能利用之前储存的热量来维持热管灶工作一段时间，将太阳能的吸收和利用有机的结合起来，有效的利用了太阳能。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技
术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的立体图；
21.图2为图1中菲涅尔透射聚光集热单元的结构示意图；
22.图3为菲涅尔透射聚光集热单元工作原理图；
23.图4为图1中相变蓄热储能释能单元的结构示意图；
24.图5为图1中热管灶的结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.一种绿色厨房中央集热系统，如图1至图5所示，包括菲涅尔透射聚光集热单元，所述菲涅尔透射聚光集热单元通过热导油工质自然循环单元和相变蓄热储能释能单元与热管灶17相连。菲涅尔透射聚光集热单元包括菲涅尔透射式聚光器2，菲涅尔透射式聚光器2内侧设置有透明的真空管3，真空管3内侧设置有导油管1，所述热导油工质自然循环单元包括与导油管1循环连接的第一传输管19及与热管灶17循环连接的第二传输管16。第一传输管19和/或第二传输管16上设置有调节阀15，第一传输管19上连接有换热盘管13，第二传输管16上设置有释能盘管14，所述相变蓄热储能释能单元包括设置在换热盘管13及释能盘管14外的相变蓄热箱11，相变蓄热箱11内设置有相变蓄热材料12。
27.具体地，包括集热台20、菲涅尔透射聚光集热单元、导油管1、储能台10、相变蓄热箱11和热管灶17。集热台放置在朝阳侧，储热台10安放在集热台20下面的背阳侧，热管灶17安装在最下方的灶台下面。集热台20用于放置菲涅尔透射聚光集热单元2，并用固定架9进行支撑固定，导油管1用于传递热量，相变蓄热箱11为放置相变蓄热材料12的储能装置，储能台10用于安装相变蓄热箱11并进行支撑和固定，热管灶17安装在系统末端用来输出热量。
28.菲涅尔透射聚光集热单元包括菲涅尔透射式聚光器2真空管3、吸热涂层4、导热金属层5、导热金属保护层6，真空管3固定设置在集热台20上方，菲涅尔透射式聚光器2设置在真空管3上方，并且菲涅尔透射式聚光器2的长度与真空管的长度等长。所述菲涅尔透射式聚光器2的径向中心线与真空管3的轴线在同一铅垂面内，并且真空管3固定在菲涅尔透镜的聚焦处，以便在工作状态时太阳光线经菲涅尔透射式聚光器2折射的折射线集中在吸热涂层4上。所述菲涅尔透射式聚光器2固定安装在集热台上且位于真空管3外部上方，其横截面呈弧形。
29.真空管3由内层和设置在内层外部的外层构成，所述内层和外层之间形成真空夹层。作为优选，所述真空管3的横截面为半圆环形或圆环形，半圆环形或圆环形真空管均由内层和外层两层材料组成，所述内层和外层均由透明材料制成，在内层和外层之间形成起保温作用的真空夹层。
30.所述导油管1为dn50的具有中空截面的钢管，用固定架9安装在真空管3内，作为输送和暂储导热油的管道，可在伸出集热器的管路外层涂上绝热涂层，减少在热量传输过程
中的损耗，在导油管1的连接处可安装密封装置挡油环，避免导热油外漏造成损失。导油管1上设置有导热金属层5和导热金属保护层6，所述导热金属层5与导热金属保护层6通过“工”字形或蜂窝形结构相连，以增强两层材料之间的导热性。所述导热金属保护层6具有所述导热金属层5的功能，材料具有良好的耐磨性。导热金属层5上层设置有吸热涂层4。
31.所述相变蓄热箱11为由绝热材料制成的正方体，安装在如图4所示的储能台10上，用来储存集热器所收集的热量。从集热器接出的导油管1通过传输管16，与相变蓄热箱11中的换热盘管13相连接。并在衔接处填充密封材料以及在箱体外层包裹绝热材料，减少热量流失和蓄热材料的泄露。
32.所述热管灶17和传输管16是由dn40的具有中空截面的钢管盘旋而成，热管灶17安装在灶台的下方，连接于释能盘管14之后，通过调节阀15控制给所需加热的工质提供热量，关键时候也可作为急停开关。
33.所述换热盘管13和释能盘管14均为紫铜材质的螺旋管，所述相变蓄热材料为不定形相变蓄热材料。所述换热盘管13安装于相变蓄热箱11内的中上部，可适当安装固定部件，弯曲部分为主要换热储能部分，可充分吸收来自导热油的热量。所述释能盘管14安装于相变蓄热箱内的中下部，可适当安装固定部件，弯曲部分为主要释能部分，可将相变蓄热箱11中的热量充分释放给释能盘管14中的导热油。所述相变蓄热箱11外设置有温度显示器和内腔材料状态条18，相变蓄热箱11内设置有与温度显示器相连的温度传感器。
34.所述第一传输管19与导油管1和换热盘管13的连接处、第二传输管16与释能盘管14和热管灶17的连接处设置有密封装置挡油环且填充密封材料，防止蓄热材料的泄露，起密封作用的同时也可防止热量外泄。
35.本发明的使用方法如下：
36.食材装入特制饭锅内，通过热管灶17提供热量可以获得熟食。太阳光线沿着菲涅尔透射式聚光器2，经过菲涅尔透射式聚光器2得到的折射光线汇聚到真空管3内侧的吸热涂层4上，吸热涂层4增强吸热效果，聚集的热能经导热金属层5传递给导热油，导热油在重力作用下和温差作用下在传输管16中循环流动。储能台10上的相变蓄热箱11中相变蓄热材料12吸收来自换热盘管13中的热量并储存起来，在需要的时候打开调节阀15，释能盘管14中的导热油吸收相变蓄热箱11中相变蓄热材料12的热量温度升高，在重力和温差的作用下开始循环流动，在热管灶17部分充分释放热量，给需要加热的食材提供热量，并用调节阀15调节热量的供应强弱。
37.集热台20可放置于室外，菲涅尔透射式聚光器2固定于集热台20上；储能台10安装于室内厨房适当高度位置，相变蓄热箱11固定于储能台10上，储能台10和热管灶17下方可用来放置餐具等物品。
38.本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
39.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。