CN101634467A - 一种太阳能热管供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能热管供暖系统，包括玻璃热管(1)、筒体(2)、散热管(3)、回流管(5)、真空抽取及加料系统(17)，系利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性，使低沸点介质能在太阳光的直接照射下即可蒸发，从而达到利用工质的汽化潜热高效利用太阳能来给室内供暖目的太阳能热管系统。本发明由于采用上述结构，系统运行时，液态介质(6)吸收太阳能热量升温，达到沸点时汽化，产生蒸汽，蒸汽到达散热管(3)时冷凝放热，同时冷凝后的液体顺着回流管(5)流回玻璃热管(1)。本发明结构简单，启动温度低，效率高，运行时不需另外耗费能源，绿色环保。

Description

一种太阳能热管供暖系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能热管系统，系利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性，使低沸点介质在太阳光的直接照射下即可蒸发，从而利用工质的汽化潜热高效利用太阳能，并能不断向室内供热目的太阳能热管供暖系统。

背景技术

传统太阳能的利用方式多以太阳能热水器，太阳能瓦或太阳能电池为主，主要通过收集太阳能将其换热或转换能源形式予以储存，然后根据需求广泛应用至生产生活中去。太阳能热水器的原理是通过让真空管吸收热量并传递给水，由于热水比冷水的比重小，热水上升至水箱，冷水在重力作用下自动流进真空管继续加热。水箱内的水温逐渐上升，反复循环。太阳能热水器不需要电力，它是通过善于吸热的黑色表面将太阳能转化为热能，从而加热黑色容器内的水，升高水温并合理利用其热力学能量。其他热管式太阳能供暖装置是让热管把汽化潜热传给水箱，让水吸收热量，再由水循环散热。

传统太阳能利用存在取暖效率低和传热系数不高等缺陷，目前最高效的太阳能电池的转化效率可达42.8％，而太阳能热水器的效率也仅为65％左右，存在广泛的拓展空间。本发明选用低沸点常用物质为介质，同时利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性和热管技术吸热和传热技术，以期达到对太阳能的更高效利用，达到对室内供热的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种密闭的太阳能热管供暖系统，这种系统的效率较高，而且无需额外能源。

本发明的太阳能热管系统，包括1-100个玻璃热管、筒体、散热管、回流管、真空抽取和加料系统。根据加热的要求，可以采用更多的玻璃热管，对本发明没有影响，如采用多个述的玻璃热管时，如具有2-100个玻璃热管，由并联而成

本发明的太阳能热管系统可以进一步描述如下：

【1】玻璃热管(1)包括真空层(1-1)、玻璃套管(1-2)、玻璃套管内设有吸收管(1-3)，玻璃套管(1)与吸收管(1-3)之间封装在一起中间形成真空层(1-1)。设置真空层(1-1)的目的是减小热量损失。为了更好吸收太阳能，玻璃热管(1)与水平面成45度。法兰(14)用来连接玻璃热管和筒体。

【2】筒体(2)的材料为无缝钢管，其上开有各种孔，用来安装玻璃热管(1)、回流管(5)、散热管(3)、真空表(7)和真空抽取和加料系统(17)等，外表裹有绝热层。筒体的作用是汇集各热管产生的蒸汽使之送往散热管、储存低沸点介质，例如甲醇、丙酮、石油醚等。

【3】散热管(3)的材料推荐为紫铜，管壳外装有散热片(4)，以增大散热面积。由于外界温度低于介质沸点，使低沸点介质蒸汽冷凝，直接向外界释放热量。冷凝的低沸点介质液体在重力作用下流向回流管(5)，散热管有倾斜度是为了防止低沸点液体回流。

【4】接头(19)能使真空抽取和加料系统(17)装拆方便。

【5】散热管(3)和散热片(4)放置在室内(如墙(15)的左侧)，其余部分放置在室外。

本发明和现有室内供暖技术相比，具有如下的优点：

1，利用压强减小，介质沸点也减小的特性使热管能在常温下启动。并且热管是利用甲醇等低沸点介质液体汽化，能量由汽化潜热的形式实现转移；而传统方式让水等介质吸收热量，靠介质升温降温来传递能量。相比之下，本发明的效率更高。

2，整个系统为密闭的达到理想真空度的真空环境，利用真空表检测系统真空度，可以控制介质在期望温度值进行相变传热。

3，重力热管的特性使能量只能单向转移，此系统能使太阳的能量转移到室内。

4，系统工作是自然启动，且在工作时能量也是自然转移，不会耗费其他能源，绿色环保。

5，本发明由两个热管并联而成，当需要更大的传热效果时，只需增加并联热管的数目，可满足不同的需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为玻璃热管剖视图。

符号说明

1玻璃热管，1-1真空层、1-2玻璃套管、1-3吸收管，2筒体，3散热管，4散热片，5回流管，6低沸点介质，7真空表、8、9、10、11、12和13阀，14贮液罐，15、16接头，17真空抽取及加料系统，18墙，19支架。

具体实施方式

下述实施例将有助于理解本发明，但并不能限制本发明的内容。

实施例装置参见图1、图2和图3。

一真空抽取和介质输送

【1】关闭阀(11)(12)，打开阀(13)，将贮液罐(14)灌满，然后关闭阀(13)。

【2】打开阀(8)(9)(10)，将真空抽取接头(16)接上真空泵。抽取的真空度由期望的介质沸点决定，例如使甲醇沸点为30度。根据Antoine公式logP^sat＝A-B/(T+C)(甲醇Antoine常数：A＝8.08097，B＝1582.271，C＝239.726；P^sat单位为mmHg，T单位为℃)，若要求甲醇在30℃时沸腾，压力需降164.0mmHg。观察真空表(7)，达到预定真空度时停止抽真空。关闭阀(9)(10)。

【3】由于系统内处于负压状态，若直接打开阀门，则介质灌入太猛，难以控制，使各热管充液不均匀。故充液时阀(12)关闭，阀(11)打开；充入后关闭阀(11)，打开(12)，补充介质。多次进行，就能达到预定的充液率。

二系统工作

以甲醇为例：在阳光照射下，热管(1)内液态甲醇(6)吸收太阳能并且温度不断升高，当达到沸点时，液态甲醇汽化变成甲醇蒸汽；并联的热管产生的蒸汽在筒体(2)处汇集，并输往散热管(3)；当达到散热管时，由于外界温度比甲醇蒸汽温度低，蒸汽冷凝，释放热量，热量通过散热片(4)传到外界，此时即达到目的。冷凝的液态甲醇由于重力因素通过回流管(5)回到筒体(2)，致使筒体内液面升高，液态甲醇均匀的回到玻璃热管中。如此循环，使太阳能不断转移到室内。

Claims (6)

1，一种用于室内供热的太阳能热管供暖系统，它由1～100个玻璃热管、筒体、散热管、回流管、真空抽取及加料系统组成；所述的玻璃热管是具有真空夹层的吸热管；装有真空表的筒体由法兰连接玻璃热管。所述的筒体同时连接散热管、回流管和真空抽取及加料系统；所述的散热管管壳装有散热片，并有斜度防止回流。

2，根据权利要求1所述的太阳能热管系统，其特征是所述的介质是低沸点介质。

3，根据权利要求1所述的太阳能热管系统，其特征是所述的玻璃热管含有真空层。

4，根据权利要求1所述的太阳能热管系统，其特征是整个系统为真空度540～760mmHg的真空环境，根据安托因公式，介质沸点能降低到5～40摄氏度；使热管能在期望的常温温度下启动；热管是利用低沸点介质汽化，由汽化潜热的形式实现转移能量；经散热片处冷凝，汽化潜热直接散到室内。

5，根据权利要求1所述的太阳能热管系统，其特征是所述的玻璃热管是重力热管。

6，根据权利要求1所述的太阳能热管系统，其特征是所述的玻璃热管具有2～100个玻璃热管并联而成。

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