CN102052779A - 真空循环集热元件太阳集热装置 - Google Patents

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Abstract

真空循环集热元件太阳集热装置，由若干个真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成，真空集热元件含有一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道，其特征在于上行管与置于真空隔热层内的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

真空循环集热元件太阳集热装置
技术领域
本发明涉及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：用若干个真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成一台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真空集热元件含有一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道，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低一体制作。
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是一台嵌入式真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图2是一台可伐封接真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图3是一台罩玻璃管放热真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图4是一台玻璃管熔封真空循环集热元件太阳集热装置结构示图。
图5是一台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6是一台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.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.可伐密封连接件；12.缩颈段；13.塞状换热界面；14.内凹段；15.自由端爪；16.热力元件。
具体实施方式
图1中，嵌入式真空循环集热元件1插入带绝热层的负载容器2，组成一台嵌入式真空循环集热元件太阳集热装置。负载容器2包括贮水箱和联集盒。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。
为减少上、下行管间的热短路，集热元件1还可以采用带有绝热层的下行管。
图1实施例的放热端3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界面。
图2中，用可伐封接的真空循环集热元件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3、下行管4和管状放热端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。管状放热端5与罩玻璃管10之间采用一个可伐密封连接件11封接。
图2中，采用上行管3伸入管状放热端5内部的设计，有助于提高集热效率。
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。
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3中，用罩玻璃管放热的真空循环集热元件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3、下行管4和管状放热端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。管状放热端5与闭合的罩玻璃管10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5通过弹性传热件和缩颈段12与负载换热。
通过罩玻璃管及其缩颈段与负载换热可以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12。
图4中，用玻璃管熔封的真空循环集热元件1插入带绝热层的负载容器2，组成一台玻璃管熔封真空循环集热元件太阳集热装置。真空集热元件1含有一个由玻璃制造的上行管3、下行管4和管状放热端5构成的玻璃自然循环流道，上行管3与置于真空隔热层8内的铝型材吸收体9低热阻连接。管状放热端5与罩玻璃管10同心布置并与罩玻璃管10熔融连接。
图5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，组成一个内凹放热界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。盘管换热器放热端5与罩玻璃管内凹段14配合传热连接。盘管换热器放热端5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5通过弹性传热件和罩玻璃管内凹段14放热.
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，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。
图5实施例中与罩玻璃管内凹段14配合的盘管换热器放热端5还可以采用其他形式，譬如与罩玻璃管内凹段14同心布置配合的夹套式换热器放热端。
图6中，用自动过热保护的真空循环集热元件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；上行管3与置于真空隔热层8内的吸收体9一体制作；在真空隔热层8内设置与下行管4低热阻连接、带有自由端爪15的双金属片热力元件16；管状放热端5与罩玻璃管10缩颈段12之间采用一个弹性传热件传热。
正常工作温度下，管状放热端5通过弹性传热件和罩玻璃管10缩颈段12放热。双金属片热力元件16的自由端爪15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16的自由端爪15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15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。
热力元件16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。

Claims (10)

1.真空循环集热元件太阳集热装置，由若干个真空循环集热元件和负载容器及安装机架组成，真空循环集热元件含有一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道，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。
4.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放热端与闭合的罩玻璃管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，其特征在于集热元件含有一个玻璃自然循环流道。
6.根据权利要求1所述的集热装置，其特征在于集热元件含有一个与罩玻璃管熔融连接的玻璃放热端。
7.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。
8.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。
9.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。
10.根据权利要求7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。
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