CN101813385A - 分体式热管太阳能平板集热器及其专用工质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式热管太阳能平板集热器及其专用工质。分体式热管太阳能平板集热器由集热器框体、工质循环回路和蓄热仓构成，集热器框体和蓄热仓通过工质循环回路连接起来，工质循环回路由热管蒸发器、蒸汽上升管、冷凝管、液体下降管顺次连接而成，热管蒸发器由蒸发器竖管、位于蒸发器竖管上方并与之相通的蒸汽腔以及位于蒸发器竖管下方并与之相通的集液腔组成。专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质是多相变复合工质。多相变复合工质为液气相变物质或固液相变物质中的一种或几种。本发明结构简单，易于推广应用，冬季仍可正常使用，可广泛应用于太阳能供热系统中，尤其适用于太阳能建筑一体化的供热系统。

Description

分体式热管太阳能平板集热器及其专用工质

技术领域

本发明涉及太阳能利用领域，具体的，涉及一种分体式热管太阳能平板集热器，增加了现有太阳能平板集热器的种类，可加热液体(如水、油)、气体(如空气)、固体(如金属采暖)，扩大了加热物质类别。

本发明还涉及一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，通过反复相变循环，将物质加热到所需温度。

背景技术

太阳能被公认为一种可持续发展的环保能源，随着科技的不断发展，人们利用太阳能已由被动、半主动逐步发展到积极主动的开发利用。如何有效的利用太阳能以弥补煤、石油、天然气等有限能源的不足，是当代科学家最关注的课题。迄今人们所采用的太阳能集热器主要有两种类型：1、常规平板集热器，这种集热器已商品化生产，主要用在太阳能热水系统中作为集热部件。如主要由吸热板和上、下集管组成的管板式集热器和由两块压有凹槽的金属板对焊形成的扁盒式集热器等等。尽管集热器的吸热板结构多样，但基本上都是采用被加热的水直接在吸热板内流过这种办法。该种方法存在冬季结冻和水对吸热板腐蚀等问题。因而，这种部件冬季不能使用，而且技术经济性较差。2、热管式太阳能平板集热器，该种集热器利用重力热管做成吸热板，虽然具有防冻功能，很难形成分体远程连接，成本太高，热效率低而且制造工艺复杂，难以推广利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有集热器存在的冬季不能使用、或是成本高、不易推广等问题进行重大技术改进，提出了一种分体式热管太阳能平板集热器，高效率，低成本，冬季仍可正常使用。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，该工质为多相变复合工质，通过反复相变循环，将物质加热。

对于一种分体式热管太阳能平板集热器来说，本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

分体式热管太阳能平板集热器，由集热器框体、工质循环回路和蓄热仓构成，集热器框体和蓄热仓通过工质循环回路连接起来。

所述工质循环回路由热管蒸发器、蒸汽上升管、冷凝管、液体下降管顺次连接而成，冷凝管置于蓄热仓内，蓄热仓设有冷水进水管和热水出水管。

所述热管蒸发器由蒸发器竖管、位于蒸发器竖管上方并与之相通的蒸汽腔以及位于蒸发器竖管下方并与之相通的集液腔组成。

所述热管蒸发器置于集热器框体内，热管蒸发器换热面积与吸热面积之比为0.10-0.50。

所述工质循环回路中的工质充装量是热管蒸发器容积的15-50％。

本发明的工作原理是：将常规平板集热器的集热板芯替换为热管蒸发器并设置集液腔和蒸汽腔，通过可远程布置的蒸汽上升管、液体下降管与蓄热仓中的冷凝器形成一个封闭的工质循环回路，回路内充装工质，并结为一体，形成一个封闭的自然循环回路。在白天日照情况下，工质在热管蒸发器内受热蒸发成为饱和蒸汽，汇集到蒸发器竖管上端的蒸汽腔经由远程蒸汽上升管进入蓄热仓中的冷凝器，把汽化显热和潜热释放给被加热物质后凝结成液体，在重力作用下经由液体下降管返回到蒸发器竖管下部集液腔内并均匀分布到蒸发器竖管中。这种相变循环反复进行，将物质加热到所需温度。如蓄热仓内盛水并做相应保温则装置可以为带蓄热水箱的分体式防冻太阳能热水器；如蓄热仓内空气固体蓄热物质并做相应保温则装置可以变为带蓄热的分体式防冻太阳能空气集热器。

对于一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质来说，本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，所述工质是多相变复合工质。

所述多相变复合工质为液气相变物质或固液相变物质中的一种或几种。

所述液气相变物质为水、氨、戊烷、丙酮、甲醇、乙醇、庚烷中的一种或者一种以上。

所述固液相变物质为无机水和盐、脂肪酸、碱金属、高温熔化盐、高级脂肪烃、醇多烃基化物、复合盐中的一种或者一种以上。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用一个封闭的工质自然循环回路，在回路中充装低沸点多相变复合工质，通过反复进行的相变循环，将待加热物质加热，结构简单，易于推广应用，可广泛应用于太阳能供热系统中，尤其适用于太阳能建筑一体化的供热系统。

(2)本发明采用多相变复合工质，无腐蚀作用，沸点低，即使在北方气温较低时不会发生凝固等现象，冬季仍可正常使用，适用范围广。

附图说明

图1是本发明分体式热管太阳能平板集热器结构示意图。

图中标记相对应的部件名称：1-集热器框体；2-蓄热仓；3-蒸汽上升管；4-冷凝管；5-液体下降管；6-蒸发器竖管；7-蒸汽腔；8-集液腔；9-冷水进水管；10-热水出水管。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，分体式热管太阳能平板集热器，由集热器框体1、工质循环回路和蓄热仓2构成，集热器框体1和蓄热仓2通过工质循环回路连接起来。

工质循环回路由热管蒸发器、蒸汽上升管3、冷凝管4、液体下降管5顺次连接而成，冷凝管4置于蓄热仓2内，蓄热仓2设有冷水进水管9和热水出水管10。冷凝管4较低的一端与液体下降管5连通，较高的一端与蒸汽上升管3连通。

热管蒸发器由蒸发器竖管6、位于蒸发器竖管6上方并与之相通的蒸汽腔7以及位于蒸发器竖管6下方并与之相通的集液腔8组成。并且蒸汽腔7与蒸汽上升管3连通，集液腔8与液体下降管5连通。

所述热管蒸发器置于集热器框体1内，热管蒸发器换热面积与吸热面积之比为0.10-0.50。

所述工质循环回路中的工质充装量是热管蒸发器容积的15-50％。

热管蒸发器、连接管件、冷凝管4为铜或不锈钢制成，焊接或螺纹连接成一体后，打压检漏，松开连接螺母分别放入集热器框体1和蓄热仓2内，抽真空灌装工质，灌装量为热管蒸发器容积的5％-30％。封口检漏后，封装、盖板，装配好后即可使用。

实施例2

一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，所述工质是多相复合工质。

所述多相变复合工质为液气相变物质或固液相变物质中的一种或几种。

所述液气相变物质为水、氨、戊烷、丙酮、甲醇、乙醇、庚烷中的一种或者一种以上。

所述固液相变物质为无机水和盐、脂肪酸、碱金属、高温熔化盐、高级脂肪烃、醇多烃基化物、复合盐中的一种或者一种以上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.分体式热管太阳能平板集热器，其特征在于，由集热器框体(1)、工质循环回路和蓄热仓(2)构成，集热器框体(1)和蓄热仓(2)通过工质循环回路连接起来。

2.根据权利要求1所述的分体式热管太阳能平板集热器，其特征在于，所述工质循环回路由热管蒸发器、蒸汽上升管(3)、冷凝管(4)、液体下降管(5)顺次连接而成，冷凝管(4)置于蓄热仓(2)内，蓄热仓(2)设有冷水进水管(9)和热水出水管(10)。

3.根据权利要求2所述的分体式热管太阳能平板集热器，其特征在于，所述热管蒸发器由蒸发器竖管(6)、位于蒸发器竖管(6)上方并与之相通的蒸汽腔(7)以及位于蒸发器竖管(6)下方并与之相通的集液腔(8)组成。

4.根据权利要求2或3所述的分体式热管太阳能平板集热器，其特征在于，所述热管蒸发器置于集热器框体(1)内。

5.根据权利要求2或3所述的分体式热管太阳能平板集热器，其特征在于，所述热管蒸发器换热面积与吸热面积之比为0.10-0.50。

6.根据权利要求1所述的分体式热管太阳能平板集热器，其特征在于，所述工质循环回路中的工质充装量是热管蒸发器容积的15-50％。

7.一种专用于权利要求1所述的分体式热管太阳能平板集热器的工质，其特征在于，所述工质是多相变复合工质。

8.根据权利要求7所述的一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，其特征在于，所述多相变复合工质为液气相变物质或固液相变物质中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述的一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，其特征在于，所述液气相变物质为水、氨、戊烷、丙酮、甲醇、乙醇、庚烷中的一种或者一种以上。

10.根据权利要求8所述的一种专用于分体式热管太阳能平板集热器的工质，其特征在于，所述固液相变物质为无机水和盐、脂肪酸、碱金属、高温熔化盐、高级脂肪烃、醇多烃基化物、复合盐中的一种或者一种以上。

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