CN106595067A - 基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统 - Google Patents

基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统 Download PDF

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程远达
贾捷
韩娇阳
雷勇刚
景胜蓝
田琦
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Abstract

一种基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统是太阳能通过微通道换热将太阳能传递给工质并升温流入蓄热水箱，再通过换热器加热铜管制冷剂吸热气化，并在散热器底部加热超导液释放热量后冷凝回流至蓄热水箱；超导液受热后发生相变，由液态变成气态沿竖直管道向上流动，同时将热量传递至散热器表面实现供暖；气态超导液在散热过程中冷凝自然回流，水箱传感器在水温低于设定温度后开启辅助热源，通过电加热器加热以满足制冷剂蒸发所需热量。本发明采用微通道太阳能集热器，利用超导热管技术，将制冷剂作为热量传递介质，使散热器快速升温，提高了太阳能转换效率，保证了供暖的舒适性。

Description

基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统
技术领域
本发明涉及一种基于超导热管技术的微通道太阳能高效散热器供热系，具体是一种微通道平板太阳能集热器耦合超导热管散热器进行供热，并利用了超导液的相变作用，有效地将散热器底部热量迅速传到整个散热器表面，进而传递到周围环境，属于太阳能供热技术领域。
背景技术
随着生活水平的提高，对于高品质供热的社会需求也越来越强烈。目前常用的热源形式有热电厂以及区域锅炉房等，通过燃煤、燃油等石化能源直接燃烧进行供暖，存在能源消耗巨大、能源利用效率低下以及污染环境严重等问题，难以适应可持续绿色发展的需要。此外，对于市政热力管网难以覆盖的地区，目前也缺乏有效合理的供暖技术手段，以满足当地的供暖需求。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提出一种独立运行、节能高效且能快速满足室内热舒适要求的基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统。
为达到上述目的，本发明采取如下技术方案。
一种基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统，包括平板太阳能集热器、蓄热水箱、超导热管散热器和连接管路；其特征在于：所述平板太阳能集热器是通过微通道换热器将太阳辐射热传递给流体通道中的工质，工质受热升温后流入蓄热水箱，并通过盘管换热器加热铜管中的制冷剂，使制冷剂吸热气化；高温制冷剂蒸汽在散热器底部加热超导液释放热量后冷凝回流至蓄热水箱；超导液受热后发生相变，由液态变成气态并沿着竖直管道向上流动，同时将热量传递至散热器表面，升温后通过辐射和对流换热将热量传到周围环境实现供暖；
气态超导液在散热过程中不断冷凝，并在重力作用下自然回流；水箱内装有温度传感器，当水温低于设定温度后，开启辅助热源，通过电加热器加热以满足制冷剂蒸发所需热量。
本发明上述技术方案与现有技术相比，其优点与积极效果如下。
一是节约了能源，保护了环境：以清洁再生的太阳能作为热源，而不是传统的煤炭、石油等不可再生的石化燃料直接燃烧来提供热量，既节约能源，又不会污染环境。
二是高效换热，舒适性高：本发明采用微通道太阳能集热器直接循环加热水箱中的水，比传统的平板型集热器效率提高了20.6%，解决了目前平板集热器结垢和防冻的问题。本发明以制冷剂作为热量传递的中间介质，热量转换效率提高了20%左右，压缩机效率提升了15%左右。本发明采用超导热管散热器进行供暖，利用超导液的相变作用，传热迅速，传热效率高，室内舒适性强。
三是结构简单，安装方便：本发明整套结构紧凑，不存在间壁换热，安装
方便；系统未设压缩机，初投资和运行费用低，推广应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
如附图1所示，实施本发明所提供的一种基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统，包括有平板微通道太阳能集热器、蓄热水箱、超导热管散热器和连接管路。本系统利用太阳能作为热源，太阳辐射透过透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳能为吸收体所吸收，并通过微通道换热器将太阳辐射得热传递给流体通道中的工质。太阳能集热器的介质水输入端与蓄热水箱下部的换热盘管的输出端口相连，并通过循环水泵为介质水提供动力。从底部入口进入集热器的冷工质，在微通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，当温度达到95℃后，工质从集热器通过热水管路流入蓄热水箱。太阳能集热器的介质水输出管道与蓄热水箱内下部的换热盘管的输入端口连接，通过换热盘管加热蓄热水箱中的冷水。当水温达到80℃后，通过蓄热水箱上部的换热盘管加热铜管中的制冷剂液体，使制冷剂吸热气化。散热器底部为一个槽型加热仓，流入的高温制冷剂蒸汽加热槽内的超导液，使超导液受热蒸发后沿着散热器竖直管道开始向上流动，并将热量传递到整个散热器表面，使散热器表面快速升温，进行供暖。气态超导液在散热过程中不断冷凝，在重力的作用沿着散热器热管自然回流到散热器底部，冷凝后的超导液温度降为40℃左右，通过回水管路上的氟泵提供动力流回至蓄热水箱，与水箱内的热水再进行热量交换。通过集热器、蓄热水箱和散热器之间往复进行热量交换来实现供暖的目的。在水箱内装有温度传感器，当阴天或者水箱内温度低于65℃时，开启电辅助加热器对蓄热水箱中的水进行加热，以保证系统可以正常运行。

Claims (1)

1.一种基于超导热管技术的微通道太阳能供热系统，包括平板太阳能集热器、蓄热水箱、超导热管散热器和连接管路；其特征在于：所述平板太阳能集热器是通过微通道换热器将太阳辐射热传递给流体通道中的工质，工质受热升温后流入蓄热水箱，并通过盘管换热器加热铜管中的制冷剂，使制冷剂吸热气化；高温制冷剂蒸汽在散热器底部加热超导液释放热量后冷凝回流至蓄热水箱；超导液受热后发生相变，由液态变成气态并沿着竖直管道向上流动，同时将热量传递至散热器表面，升温后通过辐射和对流换热将热量传到周围环境实现供暖；
气态超导液在散热过程中不断冷凝，并在重力作用下自然回流；水箱内装有温度传感器，当水温低于设定温度后，开启辅助热源，通过电加热器加热以满足制冷剂蒸发所需热量。
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