CN102692087A - 一种平板式复合脉动热管太阳能集热器 - Google Patents

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韦节廷
刘建红
任晓平
李勇臣
杨萍
何宁
曾平
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

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Abstract

一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，属于太阳能热利用及传热、传质技术领域，特别涉及一种采用复合脉动热管的平板式太阳能集热器；包括箱体、脉动热管、水管、出水口、进水口、吸热板、保温层、玻璃盖板、背板，箱体上面安装玻璃盖板，其下面安装背板；脉动热管和水管安装于箱体内部，且脉动热管位于水管上面为点与点接触，采用互相垂直的正交布置；水管一端与出水口连接另一端与进水口连接；吸热板与水管的下表面紧密相接；背板与吸热板中间填充有保温层。本发明结构简单占地面积小，既可以放于室外屋顶又可放在阳台，向室内供应热水也可以对室内空气进行循环加热，且不需要外部能源，从而实现无外加电能的供热水，供热的方式。

Description

一种平板式复合脉动热管太阳能集热器
技术领域
本发明属于太阳能热利用及传热、传质技术领域，特别是涉及到一种采用复合脉动热管的平板式太阳能集热器。 
背景技术
建筑节能是我国三大重点节能领域之一。跟据国务院发展研究中心2003年的资料显示：在我国已有的4×1010m2建筑中，有99%属于高耗能建筑。即使是新建建筑，仍有95%以上为高耗能建筑，我国单位建筑耗能比同等气候条件下的发达国家高2～3倍。当前我国的建筑用能已占整个社会能源消费的30%。太阳能是在建筑节能中可以发挥显著作用的可再生能源。我国地处阳光充沛的亚热带地区，地域辽阔，太阳能年辐射总量超过5MJ/m2，年日照时数超过2200小时的地区占国土面积的2/3，属太阳能资源丰富的国家之一。为此，研究开发一种将太阳能利用与建筑节能相结合的集热装置具有重要的意义。 
现有技术当中利用太阳能的技术主要有各种规格的太阳能热水器，其主要功用是为用户提供热水。但在北方的冬季日照时间比较短，下雪天、连雨天等恶劣天气的情况下其提供的热水温度就会相应的降低。其使用功能受到了局限，比较的单一。北方的冬季采暖是必不可少的，但是现有技术基本依赖于煤炭能源燃烧所能提供的热量。如此势必会大量的消耗有限的资源同时还会影响到环境的清洁，容易造成空气季节性污染。 
综上所述现有技术中亟需要一种可以全方位提供热能的装置，来解决用户使用热水和想要为室内增加温度的问题。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前我国建筑领域的节能、污染以及排放等问题，研究一种结构简单，传热效率高的平板式复合脉动热管太阳 能集热器。 
本发明是这样设计的：一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，其特征是：包括箱体、脉动热管、水管、出水口、进水口、吸热板、保温层、玻璃盖板、背板，所述的箱体的上面安装有玻璃盖板，箱体的下面安装有背板；所述的脉动热管和水管安装于箱体的内部，且脉动热管位于水管的上面为点与点接触，采用互相垂直的正交布置；所述的水管的一端与出水口连接，水管的另一端与进水口连接；所述的吸热板与水管的下表面紧密相接；所述的背板与吸热板中间填充有保温层。 
所述的脉动热管采用与箱体的短边框相垂直的纵向布置，且脉动热管所充的工质为蒸馏水，充液率为50%；脉动热管由直管与弯头连接构成首尾相连的全密闭式蛇形铜管，脉动热管的内径为Φ4mm，其中直管数目为12根，弯头数目为11个，总长度为12815mm。 
所述的水管采用与箱体的短边框相平行的横向布置，且水管是由直管与弯头连接构成的铜管，水管（3）的内径为Φ8mm，其中直管数目为18根，弯头数目为17个，总长度为10481mm。 
所述的吸热板为吸收比为97%的蓝膜。 
所述的玻璃盖板为透光率为93%的布纹钢化玻璃。 
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明所采用的箱体的上表面是玻璃盖板，玻璃盖板对热射线的透过具有选择性的特点，即从太阳来的短波（高温辐射）热射线比较容易进入到箱体，而箱体内的长波（低温辐射）热射线却很难通过玻璃盖板辐射出去。太阳通过透明玻璃直接照射箱体内的脉动热管，水管，和吸热板，脉动热管吸收太阳能后，管内呈脉冲状态，成为传热效率很高的热源。 
本发明通过在箱体内合理布置高吸收比的集热材料以最大限度地吸收太阳辐射能；箱体内的水管上表面吸收脉动热管的热量，水管下表面吸收吸热板的热量，同时水管还吸收太阳的辐射热量，使水管内的水加热，达到了节能 环保供热水，供热的目的。 
本发明结构简单，占地面积小，既可以放于室外屋顶，又可放在阳台，向室内供应热水，也可以对室内空气进行循环加热，且不需要外部能源，从而实现无外加电能的供热水，供热方式的目的。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明： 
图1为本发明的结构俯视图。 
图2为本发明的结构主视图。 
图中1—箱体、2—脉动热管、3—水管、4—出水口、5-进水口、6—吸热板、7—保温层、8—玻璃盖板、9—背板。 
具体实施方式
本发明涉及一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，如图1和图2所示，属于太阳能热利用及传热、传质领域。包括箱体1、脉动热管2、水管3、吸热板6、保温层7，其中箱体1由玻璃盖板8，四周边框和背板9共同组成，上表面为玻璃盖板8，下表面为背板9。所述的玻璃盖板8为3.0mm低布纹钢化玻璃，透光率为93%。脉动热管2纵向布置，其下表面与水管3正交，其内径为Φ4mm，为首尾相连的蛇形铜管，脉动热管2由直管与弯头连接构成，其中直管段数目为12根，弯头数目为11个，总长度为12815mm，其充液率为50%，其工质为蒸馏水。水管3横向布置，其上表面与脉动热管2正交，点与点接触，水管3下表面与吸热板6紧密接触，一端设有进水口4另一端与出水口5连接，位于箱体1内的水管3是内径为Φ8mm的铜管，其中直管段数目18根，弯头数目17个，总长度为10481mm。吸热板6与背板9中间填充保温层7。所述的吸热板6是德国技术，超级蓝膜，吸收比为97%。 
本发明所采用的箱体的上表面是玻璃盖板8，玻璃盖板8对热射线的透过具有选择性的特点，即从太阳来的短波（高温辐射）热射线比较容易进入到箱体，而箱体内的长波（低温辐射）热射线却很难通过玻璃盖板辐射出去。太 阳直接通过透明玻璃照射箱体内的脉动热管2，水管3，和吸热板6，脉动热管2吸收太阳能后，管内工质呈脉冲状态，成为温度很高的热源。通过太阳辐射和箱体内合理布置的高吸收比集热材料，水管3以三种方式最大限度的吸收热能：①脉动热管2热辐射形式吸收太阳热能；②吸热板6热辐射的形式吸收太阳热能。③水管3热辐射的形式吸收太阳热能。这样，通过高吸收比集热材料的双面加热和太阳能辐射，使水管3管壁达到一个较高的温度，使水管3内的水加热。本发明结构简单，占地面积小，既可以放于室外屋顶，又可放在阳台，向室内供应热水，也可以对室内空气进行循环加热，且不需要外部能源，从而实现全太阳能高效利用，无外加电能的供热水，供热方式的目的。 

Claims (5)

1.一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，其特征是：包括箱体（1）、脉动热管（2）、水管（3）、出水口（4）、进水口（5）、吸热板（6）、保温层（7）、玻璃盖板（8）、背板（9），所述的箱体（1）的上面安装有玻璃盖板（8），箱体（1）的下面安装有背板（9）；所述的脉动热管（2）和水管（3）安装于箱体（1）的内部，且脉动热管（2）位于水管（3）的上面为点与点接触，采用互相垂直的正交布置；所述的水管（3）的一端与出水口（4）连接，水管（3）的另一端与进水口（5）连接；所述的吸热板（6）与水管（3）的下表面紧密相接；所述的背板（9）与吸热板（6）中间填充有保温层（7）。
2.根据权利要求1所述的一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，其特征是：所述的脉动热管（2）采用与箱体（1）的短边框相垂直的纵向布置，且脉动热管（2）所充的工质为蒸馏水，充液率为50%；脉动热管（2）由直管与弯头连接构成首尾相连的全密闭式蛇形铜管，脉动热管（2）的内径为Φ4mm，其中直管数目为12根，弯头数目为11个，总长度为12815mm。
3.根据权利要求1所述的一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，其特征是：所述的水管（3）采用与箱体（1）的短边框相平行的横向布置，且水管（3）是由直管与弯头连接构成的铜管，水管（3）的内径为Φ8mm，其中直管数目为18根，弯头数目为17个，总长度为10481mm。
4.根据权利要求1所述的一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，其特征是：所述的吸热板（6）为吸收比为97%的蓝膜。
5.根据权利要求1所述的一种平板式复合脉动热管太阳能集热器，其特征是：所述的玻璃盖板（8）为透光率为93%的布纹钢化玻璃。
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