CN106065675A - 一种微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙，属于太阳能热利用与建筑节能技术领域。该系统由倾斜式非对称实体聚光器、水平热管、导热管、外墙透明板、墙体、内墙散热板组成。该系统利用选取具有合适聚光角并安置在特定方位的全反射倾斜式实体聚光器在冬季有效聚集太阳光线到其底端的接受面上，并将其转换成热能传递给水平热管，水平热管被加热后再将热量传递给导热管，最终由导热管将热量传递到内墙散热板对室内供暖。由于夏季的太阳能高度角较高，倾斜式实体聚光器将不能实现有效聚光，因此不会造成夏季室内高温，自动实现冬暖夏凉，使太阳能集热与建筑节能相结合，实现建筑一体化太阳能利用设计。

Description

一种微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙
所属技术领域
一种微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙，是太阳能聚光器与建筑相结合的应用，使太阳能集热与建筑节能相结合，属于太阳能热利用与建筑节能技术领域
背景技术
建筑供暖能耗巨大，随着传统能源的日益告急，利用太阳能对建筑供暖将有广阔的应用空间，因此，将太阳能热利用和建筑节能相结合将具有重要意义。在以往的太阳能热利用和建筑节能相结合的设计中在热量从室外向室内传递的过程中设备工艺复杂，不能做到完全“零能耗”，仍需其它能量供给，也不能自动在冬夏两季进行自动供能转换，致使过多管理投入。本发明涉及的倾斜式非对称实体聚光器由于其具有较大的接受角，它不需要连续跟踪太阳，在聚光角范围内均可实现有效聚光，可实现冬暖夏凉，并且利用双热管实现能量的传递，高效节能，有效实现全被动式供暖，因而是很好的设计思路。
发明内容
本发明利用安置在墙体内倾斜式非对称实体聚光器聚集太阳能，并在聚光器进光口一侧的外墙立面上安置透明板，保证聚光器不受灰尘和风霜雨雪的危害。通过水平热管收集太阳光能量并传递给插入其中的导热管，最后由导热管的冷凝端将热能传递给内墙散热板对建筑进行供暖。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明系统由倾斜式非对称实体聚光器、水平热管、导热管、外墙透明板、采暖墙、内墙散热板组成。倾斜式非对称实体聚光器置于保温墙体内，开口朝外，用于收集太阳光，其倾斜角度一般以冬季采暖季节时的太阳高度角为最佳，安装在外墙表面的透明板保证聚光器隔离灰尘及风霜雨雪。水平热管紧贴在每排聚光器出光口处，用于接收太阳光，当水平热管接收太阳光后，其内工质升温获得热能。导热管选取适当相间距离成排倾斜布置，下部插入同排水平热管中，上部冷凝端紧贴内墙散热板，导热管将水平热管内获得的热能以工质蒸汽的方式传导至与内墙散热板紧密贴合的冷凝端，在冷凝端放出热量，并通过内墙散热板将热量传递到室内。
倾斜式非对称实体聚光器具有聚光角度范围，如选取合适的安置位置，在太阳高度角较低的冬季，入射光角度小于聚光角，聚光可实现有效聚光，为建筑供暖，在太阳高度角较高的夏季，入射光角度大于聚光角，聚光将不能有效聚光，不会造成室内高温。
本发明的有益效果是，(1)将倾斜式非对称实体聚光器利用到建筑外墙中，获得较多热量，达到采暖要求，同时冬暖夏凉；(2)利用双循环热管，本系统可以实现全被动式运行，不用消耗其他能量，无需更多管理；(3)水平热管可保证及时平衡和补充插入其中的导热管带走的热量，和导热管配合使用，提高传热效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1—本发明系统的运行原理图。其中：1-太阳光线；2-外墙透明板；3-倾斜式非对称实体聚光器；4-水平热管；5-导热管；6-冷凝端；7-内墙散热板；8-采暖墙。
图2—导热管底部紧贴水平热管的实施例图。其中：9-紧贴水平热管的导热管。
图3—利用CPC收集太阳能的实施图例。其中：10-非对称复合抛物面聚光器(CPC)(10)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。
图1是本发明系统的运行原理图。在图1中，装置的运行原理可分步解释如下：本发明系统由连续倾斜式聚光器(3)、水平热管(4)、导热管(5)、外墙透明板(2)、采暖墙(8)、内墙散热板(7)组成。倾斜式非对称实体聚光器(3)置于保温墙体(8)内，开口朝外，用于收集太阳光，倾斜角度一般以冬季采暖季节时的太阳高度角为最佳，安装在外墙表面的透明板(2)为聚光器(3)隔离灰尘及风霜雨雪。水平热管(4)紧贴在每排聚光器(3)出光口处，导热管(5)选取适当相间距离成排倾斜布置，下部插入同排水平热管(4)中，上部冷凝端(6)紧贴内墙散热板(7)。
图2是导热管(9)底部紧贴水平热管(4)的实施例图。导热管(9)选取适当相间距离成排倾斜布置，其底端紧贴水平热管(4)，上部冷凝端(6)紧贴内墙散热板(7)。
图3是利用CPC收集太阳能的实施图例。一体化成型的多个连续倾斜式非对称复合抛物面聚光器(CPC)(10)置于保温墙体(8)内，开口朝外，用于收集太阳光，将光能转换成热能。倾斜角度一般以冬季采暖季节时的太阳高度角为最佳，安装在外墙表面的透明板(2)保证聚光器(3)隔离灰尘及风霜雨雪。

Claims (4)

1.一种微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙，其特征在于，由如下部分构成：一至多个倾斜式非对称实体聚光器(3)，一至多个水平热管(4)，一至多个导热管(5)，外墙透明板(2)、采暖墙(8)内墙散热板(7)。
各部分连接关系为，倾斜式非对称实体聚光器(3)置于墙体内，其进光口露出室外接收太阳光线(1)，加设于外墙立面上的透明板(2)覆盖在进光口处；水平热管(4)水平放置在每一排聚光器(3)聚光出口处的聚光部位；导热管(5)成排倾斜布置，每根导热管(5)底部插入至同排的水平热管(4)中，上部冷凝端(6)紧贴内墙散热板(7)。
2.根据权利要求1所述的微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙，其特征在于：倾斜式非对称实体聚光器(3)是由两个对称抛物面构成的实体聚光器截取而得，小于聚光角的入射太阳光线(1)能在实体聚光器内部发生全反射，将光线聚集至聚光器(3)底部并被水平热管(4)接收，将太阳能转换为热能。
3.根据权利要求1所述的微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙，其特征在于：水平热管(4)紧贴每排聚光器(3)出光口处收集热能；导热管(5)成排倾斜布置，下部插入同排水平热管(4)中获取热能，上部冷凝端(6)紧贴内墙散热板(7)释放热能，双热管热循环，实现全被动式运行传热。
4.根据权利要求1所述的微聚光双热管循环全被动式太阳能采暖墙，其特征在于：聚光器还可以由一体化成型的多个连续倾斜式非对称复合抛物面聚光器(CPC)(10)来代替，其器身嵌入墙体，进光口露出室外接收太阳光。
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