CN102052774A - 内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置 - Google Patents

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Abstract

内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置，由若干个内凹放热界面真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成，集热元件用置于真空隔热层内的吸收体和一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道组成，其特征在于集热元件具有内凹的放热界面，上行管与吸收体低热阻连接或一体制作。本发明的有益效果包括：对于可倾斜或垂直安置的场合，循环传热无需配备动力、启动快、抗冻、不炸管、单管损坏仍然能集热、可制造水质符合卫生标准、得热多、保温性能优异的太阳集热装置；换热界面设计自由、对真空度不敏感、可半永久性稳定工作在20～500℃范围、可用低碳钢和铝代替铜、过热保护的集热元件能防止空晒事故。结合附图给出六个实施例。

Description

内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置
技术领域
本发明涉及内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置。
背景技术
真空插管太阳热水器可在冬季提供生活热水，但集热管内存水热沉大、得热少、抗冻性差、会炸管、单管破损会跑水、水质劣化细菌超标。采用热管集热元件可以制造管内无水的热水器，但铜——水热管造价高、容易冻坏、有的还存在明显的性能衰退现象。
发明内容
本发明的目的是要提供内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：用若干个内凹放热界面真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成一台内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置。负载容器包括贮水式热水箱和集热元件联集盒。与负载容器配合连接的内凹放热界面真空循环集热元件用置于真空隔热层内的吸收体，一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道，以及一个内凹的放热界面组成。自然循环流道的上行管与置于真空隔热层内的吸收体低热阻连接或者与吸收体一体制作。自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒。这里，放热端是相对循环流道而言的；放热界面是相对集热元件而言的，有时两者是指同一个物体。
本发明的有益效果包括：对于可倾斜或垂直安置的场合，循环传热无需配备动力、启动快、抗冻、不炸管、单管损坏仍然能集热、可制造水质符合卫生标准、得热多、保温性能优异的太阳集热装置；换热界面设计自由、对真空度不敏感、可半永久性稳定工作在20～500℃范围、可用低碳钢和铝代替铜、过热保护的集热元件能防止空晒事故。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一台嵌入式内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图2是一台过热保护内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图中1.集热元件；2.塞状换热界面；3.上行管；4.下行管；5.放热端；6.内玻管；7.传热翅片；8.真空隔热层；9.吸收体；10.罩玻璃管；11.内凹段；12.自由端爪；13.热力元件。
具体实施方式
图1中，嵌入式内凹放热界面真空循环集热元件1与塞状换热界面2负载容器配合传热连接，组成一台嵌入式内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置。塞状换热界面2可以成排固定设置在带有绝热层的贮水箱或者集热元件联集盒上，也可以采用软管与另一个水路回路连接。与塞状换热界面2负载容器配合传热连接的嵌入式内凹放热界面集热元件1含有一个由上行管3、下行管4和管状放热端5构成的自然循环流道。自然循环流道嵌入全玻璃真空集热管，其上行管3与集热管内玻管6之间采用传热翅片7传热。
图1实施例嵌入式真空循环集热元件太阳集热装置在阳光下作放热端5高置的倾斜安装，使斜虚线所示的热媒液面呈水平状态。阳光透过罩玻璃管在集热管内玻管6的吸收膜上转换为热能，热能通过内玻管6和传热翅片7传给上行管3内的热媒并使热媒受热膨胀通过上行管3上浮，在自然循环流道的管状放热端5处，热媒放出热能温度降低下沉进入下行管4，下沉到底后再次进入上行管3被加热并上浮。如此沿带箭头曲线所示途径周而复始循环集热。与此同时，负载容器2内的水或者热媒被不断加热。
内凹放热端面真空循环集热元件太阳集热装置采用体积较小的塞状换热界面，节省材料并且保温性能好；采用软管连接的塞状换热界面安装维修更为方便。
为减少上、下行管间的热短路，嵌入式真空循环集热元件1还可以采用带有绝热层的下行管。
图2中，过热保护的内凹放热端面真空循环集热元件1与塞状换热界面2负载容器配合传热连接，组成一个过热保护内凹放热端面真空循环集热元件太阳集热装置。集热元件1含有一个由上行管3、下行管4和盘管换热器放热端5构成的自然循环流道，上行管3与置于真空隔热层8内的吸收体9一体制作。在集热元件1真空隔热层6内设置与下行管2低热阻连接、带有自由端爪10的双金属片热力元件11。盘管换热器放热端5与罩玻璃管10内凹段11配合传热连接。盘管换热器放热端5与罩玻璃管10内凹段11之间垫有一个弹性传热件。
正常工作温度下，盘管换热器放热端5通过弹性传热件和罩玻璃管10内凹段11放热。双金属片热力元件13的自由端爪12不与罩玻璃管10接触。
当集热元件空晒内部温度过高时，双金属片热力元件13的自由端爪12受热外翻至虚线所示位置与罩玻璃管10接触，部分热能通过这些自由端爪12和罩玻璃管10散发到环境，使集热元件1的温度降低实现过热保护。过热保护以后能自动解除。
图2实施例中与罩玻璃管10内凹段11配合的盘管换热器放热端5还可以采用其他形式，譬如与罩玻璃管10内凹段11同心布置配合的夹套式换热器放热端。
通过罩玻璃管与负载换热可以省略可伐密封连接件、密封性好，耐腐蚀。
图2实施例的上行管3和下行管4之间真空隔热，对循环集热十分有利。
热力元件13也可与吸收体9低热阻连接；还可采用记忆合金制造热力元件。
在罩玻璃管非受光区域内表面涂制红外反射材料，可有效减少集热元件的辐射热损。

Claims (8)

1.内凹放热界面真空循环集热元件太阳集热装置，由若干个内凹放热界面真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成，负载容器包括贮水式热水箱和集热元件联集盒；内凹放热界面真空循环集热元件用置于真空隔热层内的吸收体和一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道组成，自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒，其特征在于集热元件具有内凹的放热界面，集热元件自然循环流道的上行管与置于真空隔热层内的吸收体低热阻连接或者与吸收体一体制作。
2.根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于集热元件自然循环流道的上行管与全玻璃真空集热管的内玻管之间含有传热翅片。
3.根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于集热元件的自然循环流道含有一个与罩玻璃管内凹段配合传热连接的盘管或者夹套式换热器放热端，盘管或者夹套式换热器放热端与罩玻璃管内凹段之间含有一个弹性传热件。
4.根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于集热元件真空隔热层内含有与吸收体或者下行管低热阻连接、带有自由端爪的双金属片热力元件。
5.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于罩玻璃管非受光区域内表面涂制有红外反射材料。
6.根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于含有与集热元件内凹的放热界面配合传热连接的塞状换热界面。
7.根据权利要求6所述的集热装置，其特征在于含有一个带有软管连接的塞状换热界面。
8.根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于含有一个具有一排塞状换热界面、带有绝热层的贮水箱或者集热元件联集盒。
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