CN102052777B - 过热保护真空循环集热元件太阳集热装置 - Google Patents
过热保护真空循环集热元件太阳集热装置 Download PDFInfo
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Abstract
过热保护真空循环集热元件太阳集热装置，由过热保护真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成，集热元件由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和一个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组成，其特征在于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：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。结合附图给出三个实施例。
Description
技术领域
本发明涉及过热保护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过热保护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：用若干个过热保护真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成一台过热保护真空循环集热元件太阳集热装置。真空循环集热元件由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组成，自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒，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。
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是一台可伐封接过热保护真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图2是一台罩玻璃管放热过热保护真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图3是一台内凹放热端面过热保护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.负载容器；3.真空隔热层；4.吸收体；5.上行管；6.下行管；7.放热端；8.自由端爪；9.热力元件；10.可伐密封连接件；11.罩玻璃管；12.缩颈段；13.塞状换热界面；14.内凹段。
具体实施方式
图1中，可伐封接的过热保护真空循环集热元件1插入带绝热层的负载容器2组成一台可伐封接过热保护真空循环集热元件太阳集热装置。真空循环集热元件1由置于真空隔热层3内的吸收体4，一个由上行管5、下行管6及放热端7构成的自然循环流道，一个与下行管6低热阻连接、带有自由端爪8的双金属片热力元件9，以及一个可伐密封连接件10组成，上行管5与吸收体4一体制作。可伐密封连接件10密封连接件集热元件1的自然循环流道放热端7与罩玻璃管11。自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒。
图1实施例可伐封接过热保护真空循环集热元件太阳集热装置在阳光下作放热端7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11在吸收体4上转换为热能，热能经吸收体4传给上行管5内的热媒并使热媒受热膨胀通过上行管5上浮，在自然循环流道的管状放热端7处，热媒放出热能温度降低下沉进入下行管6，下沉到底后再次进入上行管5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。
正常工作温度下，集热元件1通过管状放热端7放热。双金属片热力元件9的自由端爪8不与罩玻璃管11接触。
当集热元件空晒内部温度过高时，双金属片热力元件9的自由端爪8受热外翻至虚线所示位置与罩玻璃管11接触，部分热能通过这些自由端爪8和罩玻璃管11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1中，采用上行管5伸入管状放热端7内部的设计，有助于提高集热效率。
图1实施例的上行管5和下行管6之间真空隔热，对循环集热十分有利。
热力元件9也可与吸收体4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。
图1实施例的放热端5是管状向外伸出的。真空循环集热元件1还可采用内凹的放热端或者放热端面。
图2中，罩玻璃管放热的过热保护真空循环集热元件1插入带绝热层的负载容器2，组成一台罩玻璃管放热过热保护真空循环集热元件太阳集热装置。真空集热元件1含有一个由上行管5、下行管6和管状放热端7构成的自然循环流道；上行管5与置于真空隔热层3内的吸收体4一体制作；在真空隔热层3内设置有一个与下行管6低热阻连接、带有自由端爪8的双金属片热力元件9；管状放热端7与闭合的罩玻璃管11缩颈段12之间采用一个弹性传热件以改善传热；管状放热端7通过弹性传热件和缩颈段12与负载换热。自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒。
通过罩玻璃管或其缩颈段与负载换热可省略可伐密封连接件、密封性好，耐腐蚀。
有时，与集热元件配合的负载容器也需要集热元件有这样一个缩颈段。
图3中，用塞状换热界面13与放热端面内凹的的真空循环集热元件1配合传热连接，组成一台内凹放热端面真空循环集热元件太阳集热装置。真空集热元件1含有一个由上行管5、下行管6和盘管换热器放热端7构成的自然循环流道；上行管5与置于真空隔热层3内的吸收体4一体制作；在真空隔热层3内设置有一个与下行管6低热阻连接、带有自由端爪8的双金属片热力元件9；盘管换热器放热端7与罩玻璃管内凹段14配合传热连接，在盘管换热器放热端7与罩玻璃管内凹段14之间垫有一个弹性传热件。盘管换热器放热端7通过弹性传热件和罩玻璃管内凹段14放热。
图3实施例中与罩玻璃管内凹段14配合的盘管换热器放热端7的左侧即抬高放热端倾斜安置时的顶部的内部空间比较大，这是为吸收热媒体积膨胀保留的膨胀空间。一般膨胀空间的最小垂直高度不应小于30毫米。这里的垂直高度是管状真空集热元件中心线水平夹角在45～135度范围时，热媒从上升到下降的一段循环流道内部的底部到顶部的垂直距离。
放热端或者放热端面内凹的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13，节省材料并且保温性能好；采用软管连接的塞状换热界面13安装维修更为方便。
图3实施例中与罩玻璃管内凹段14配合的盘管换热器放热端7还可以采用其他形式，譬如与罩玻璃管内凹段14同心布置配合的夹套式换热器放热端。
Claims (2)
1.过热保护真空循环集热元件太阳集热装置，由若干个过热保护真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成，过热保护真空循环集热元件插入带绝热层的负载容器并作放热端高置的倾斜安装，过热保护真空循环集热元件由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，其特征在于过热保护真空循环集热元件自然循环流道的放热端与罩玻璃管之间含有一个可伐密封连接件。
3. 根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于过热保护真空循环集热元件自然循环流道的放热端与闭合的罩玻璃管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，其特征在于过热保护真空循环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。
5. 根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于含有与过热保护真空循环集热元件内凹的放热端或者放热端面配合传热连接的塞状换热界面。
6. 根据权利要求5所述的集热装置，其特征在于含有一个带有软管连接、与过热保护真空循环集热元件内凹的放热端或者放热端面配合传热连接的塞状换热界面。
7. 根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于过热保护真空循环集热元件自然循环流道的放热端内部含有最小垂直高度不小于30毫米的膨胀空间。
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