CN103411262A - 一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，属于太阳能利用领域，包括保温透光罩、内热管组、外热管组、导热外箱、固定装置以及室内散热装置。外热管组蒸发端可有选择性涂层，以增强系统性能；导热外箱内夏季可放置换热盘管加热水以提供生活热水。该系统利用重力热管单向导热特点，在热管蒸发端吸收太阳能，冷凝端放出热量，从而源源不断地将热量转移至室内，通过室内散热装置辐射供暖。本发明的系统价廉、实用、不需二次成本，可兼做辅助供暖设备以及主要供暖系统。

Description

一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统

技术领域

本发明涉及一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖暖系统，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

地暖辐射采暖系统将温度不高于60摄氏度的热水或发热电缆，暗埋在地热地板下的盘管系统内加热整个地面，通过地面均匀地向室内辐射散热。由于其与传统采暖方式相比，采用辐射采暖，使得室内温度均匀，空气对流减弱，水分散失减少，克服了散热器采暖给人带来的口干舌燥等问题。

重力热管，又称两相闭式热虹吸管，是一种依靠其内部工质在壳体中循环相变而传递热量的装置。在密闭的管内，热管的下端在热源的加热下，管内工质升温汽化，产生的蒸汽流向热管的上端，并通过管壁向冷流体放出热量使冷流体升温，管内工质凝结，冷凝液靠重力作用回到吸热端重新吸热汽化，完成一个循环过程。周而复始的循环导致热量不断从热源传向冷源，构成换热系统。与其他热管相比，由于虹吸管内没有吸液芯这一重要特点，不仅结构简单，成本低廉，而且传热性能优良，在采暖系统中已广泛使用。

现有的太阳能供暖技术主要是采用真空集热管吸收太阳能将热媒水加热到35～45摄氏度左右，通过管道将热媒输送至室内散热设备供热。系统皆采用蓄热水箱蓄热，蓄热效果差；管道复杂，增加了热损失以及维修管理费用；且使用的传统的真空管集热器没有实现集热器与水箱的分离，被加热工质直接流经真空管，只要有一支管子破损，整个系统都要停止工作，其承压耐冻能力差、耐冲击能力弱，在寒冷地区还很容易冻裂，且其需要庞大的空间放置集热器及水箱等设备。

发明内容

为了解决目前集中供暖耗热量大、浪费严重且空调能耗巨大以及以对流传热为主的传统供热方式不舒适、不卫生等问题，本发明提出了一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，利用太阳能，结合蓄热材料达到了节能减排的效果。

本发明的技术方案为：

一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，包括室外装置和室内散热装置，室外装置包括保温透光罩、内热管组、外热管组、导热外箱和固定装置，室内散热装置包括保温层、反射层以及蓄热层，导热外箱通过固定装置固定在墙体上，外热管组插入导热外箱中，外热管组的蒸发端露在导热外箱的表面，保温透光罩设置在导热外箱的外部，内热管组穿过墙体连接室内散热装置和导热外箱的内部，外热管组吸收透过保温透光罩的阳光转化为热能，内热管组通过导热外箱将热量传递至室内散热装置辐射供暖；保温层、反射层及蓄热层紧挨着墙体依次覆盖，内热管组穿过反射层和保温层，冷凝端留在蓄热层内。

所述的保温透光罩采用高透low-e玻璃，可使尽量多的阳光射入其中，并阻止辐射热量向外传递，同时保护热管免受风吹雨淋，外形为无盖长方体，扣于导热外箱之上，并采用密封胶粘结。所述内热管组、外热管组均为重力热管，且均为弯管，重力热管单向导热，其数目按供暖房间的面积确定；内热管组、外热管组放置的倾斜角度均为1度；外热管组的蒸发端还设有涂层，保证高效率、零能耗将吸收的太阳能转换为热能并导入导热外箱。

所述导热外箱的箱体前后开有和热管直径大小相同的小孔，导热外箱箱内填充导热材料碳化硅粉末，箱体材料为铸铁，箱体保温材料为聚苯乙烯泡沫板，外形呈收缩状，可将热量集聚在小块面积上。

所述的固定装置用来支撑导热外箱，选用的材料为普通钢材。所述的室内散热装置由铝皮包裹，包含1cm聚苯乙烯泡沫板保温层、0.1mm铝箔反射层、内热管组以及5cm厚的蓄热层。在所述的蓄热层中，有均匀掺混在碳化硅粉末中的自制石蜡胶囊。

本发明的有益效果为：

1.节能效果好，适用性强。利用自然资源太阳能，不需外动力驱动，且不产生有害物质，人体感受的实感温度可比室内实际温度高2～3摄氏度左右；热管端部可有选择性涂层，提高了热管温度，使该系统使用范围大大扩大。

2.供暖方式舒适、卫生。室内温度可达20摄氏度，由于蓄热材料熔化温度为26摄氏度，室内温度一般不会超过26摄氏度；采用辐射供暖，没有水等媒质，卫生条件好。

3.蓄热效果好。采用的石蜡为低温相变材料，相变潜热达205KJ/Kg，可蓄存夜间所需的能量，弥补夜间无太阳光的缺点。

附图说明

下面结合附图和典型实施例对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施例1的系统室外部分结构示意图。其中1是保温透光罩、2是外热管组、3是导热外箱、4是固定装置、5是内热管组、6是墙体。

图2为本发明实施例1的系统室内部分结构示意图。其中7是室内散热装置。

图3是图1的A向剖视图。

图4是图2的B向剖视图。其中8为保温层、9为反射层、10为蓄热层、11为自制石蜡胶囊。

图5为重力热管外形图。

具体实施方式

本实施例的结构如图所示，本系统包括保温透光罩1、外热管组2、内热管组5、导热外箱3、固定装置4以及室内散热装置7。导热外箱3通过固定装置4固定在室外的墙体6上。导热外箱3上的外热管组2采用重力热管弯管，大大减少了占用体积并实现单向导热的目的，蒸发端可涂集热材料（选择性涂层），这样可以提高太阳能利用率。导热外箱3呈矩形收缩状，用来连接室内、外热管，箱内采用碳化硅粉末填充，导热性能好且价格便宜；箱体采用铸铁制作，用聚苯乙烯泡沫板包裹保温。

保温透光罩1置于室外导热外3上，采用高透low-e玻璃，提高太阳能的利用效率，并保护外热管组2免受风吹雨淋。室外装置置于固定装置4上，固定装置4为直角钢架，固定在墙体6上。在室外温度为0摄氏度有太阳照射环境下，外热管组2吸收太阳能，热量通过导热外箱3和内热管组5传递于面积为1平方米的室内散热装置。

室内散热装置由保温层8、反射层9、内热管组5、蓄热层10组成，其中保温层8采用厚度为1厘米的聚苯乙烯泡沫板，价廉质优；反射层9采用0.1毫米厚的铝箔，增加了辐射供暖量；蓄热层10厚度为5厘米，由均匀掺混在碳化硅粉末中的自制石蜡胶囊11构成。低温相变材料自制石蜡胶囊11，即17烷和48#石蜡的混合物，其相变温度为25摄氏度，室内散热装置7整体由铝外壳包裹，向室内辐射供暖。

在该实施例中，房间为非节能建筑，面积为10平方米，层高为3米。其中热管集热功率为260瓦/平方米，热管集热面积为1.5平方米，若采用蒸发端长15cm，外径为5cm，冷凝段长10cm的热管，则外热管组所需热管数为56根，由于热管传热效率极高，内热管组仅需2根布置有绝缘段的长热管。内外热管组大小、数量均可根据采用的热管型号改变。

Claims (7)

1.一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，包括室外装置和室内散热装置，室外装置包括保温透光罩、内热管组、外热管组、导热外箱和固定装置，室内散热装置包括保温层、反射层以及蓄热层，其特征在于，导热外箱通过固定装置固定在墙体上，外热管组插入导热外箱中，外热管组的蒸发端露在导热外箱的表面，保温透光罩设置在导热外箱的外部，内热管组穿过墙体连接室内散热装置和导热外箱的内部，外热管组吸收透过保温透光罩的阳光转化为热能，内热管组通过导热外箱将热量传递至室内散热装置辐射供暖；保温层、反射层及蓄热层紧挨着墙体依次覆盖，内热管组穿过反射层和保温层，冷凝端留在蓄热层内。

2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，其特征在于，所述保温透光罩采用高透low-e玻璃，外形为无盖长方体，扣于导热外箱之上，并采用密封胶粘结。

3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，其特征在于，所述内热管组、外热管组均为重力热管，且均为弯管；内热管组、外热管组放置的倾斜角度均为1度；外热管组的蒸发端还设有涂层。

4.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，其特征在于，所述导热外箱为矩形收缩状；箱体前后开有和热管直径大小相同的小孔；箱体采用铸铁且用聚苯乙烯泡沫板包裹严密；箱内填充碳化硅粉末。

5.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，其特征在于，所述固定装置为直角架，采用普通钢材制作，用来支撑导热外箱。

6.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，其特征在于，所述室内散热装置用铝皮包裹。

7.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热管集热蓄热辐射供暖系统，其特征在于，所述保温层厚1cm，采用聚苯乙烯泡沫板；所述反射层材料为铝箔，厚0.1mm；所述蓄热层由石蜡胶囊均匀掺混在导热材料碳化硅粉末中构成，蓄热层厚5cm。

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