CN106679200A - 一种太阳能集热器集热管热力切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明主要提供了一种太阳能集热器集热管热力切换系统，主要包括第一集热器、第二集热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及载热工质进口和载热工质出口，载热工质进口通过热泵工质循环管分别连接第一阀门、第二阀门，第一阀门分别连接第四阀门一端和第一集热器一端，第一集热器另一端连接第二集热器一端，第二集热器另一端连接第二阀门和第三阀门一端，第四阀门另一端连接第三阀门另一端，第三阀门另一端通过热泵工质循环管连接载热工质出口，本发明结构原理简单，通过改变载热工质在采热循环回路中的流向以达到热力态切换的目的，延长集热管的使用寿命，增加采热循环回路系统运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能集热器领域，尤其涉及一种太阳能集热器集热管热力切换系统。
背景技术
太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。这短短的定义却包含了丰富的含义：第一：太阳能集热器是一种装置；第二：太阳能集热器可以吸收太阳辐射；第三：太阳能能集热器可以产生热能；第四：太阳能集热器可以将热能传递到传热介质。
目前太阳能热力集热系统中，采热循环回路系统在整个使用寿命期中其载热体始终处于单向流动状态。采热循环回路中根据所受热应力又可分为：有相对低温载热体通过的冷段和有相对高温载热体通过的热段。热段集热管长期处于相对高温状态，冷段集热管长期处于相对低温状态。热段的集热管由于热疲劳，会导致寿命大大降低，而冷段的集热管又长期达不到设计工况。针对此问题，国内外仍然没有方案来解决这个问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种结构原理简单，能够延长集热管的使用寿命，增加采热循环回路系统运行可靠性的技术方案：
一种太阳能集热器集热管热力切换系统，主要包括第一集热器、第二集热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及载热工质进口和载热工质出口，载热工质进口通过热泵工质循环管分别连接第一阀门一端、第二阀门一端，第一阀门另一端分别连接第四阀门一端和第一集热器一端，第一集热器另一端连接第二集热器一端，第二集热器另一端连接第二阀门另一端和第三阀门一端，第四阀门另一端连接第三阀门另一端，第三阀门另一端通过热泵工质循环管连接载热工质出口。
作为优选，集热器包括联箱和集热管，联箱内设有翅片管，翅片管与热泵工质循环管连接，联箱和集热管构成加热回路。
作为优选，还包括第一热应力态和第二热应力态。
作为优选，第一热应力态主要包括以下步骤：
A、打开第一阀门、第三阀门，关闭第二阀门、第四阀门；
B、载热工质从载热工质进口进入热泵工质循环管，通过第一阀门进入第一集热器中加热；
C、载热工质从从第一集热器中流出进入第二集热器中继续加热；
D、载热工质通过第三阀门从载热工质出口流出；
此时，第一集热器及其集热管处于相对冷段，第二集热器及其集热管处于相对热段。
作为优选，第二热应力态主要包括以下步骤：
A、关闭第一阀门、第三阀门，打开第二阀门、第四阀门；
B、载热工质从载热工质进口进入热泵工质循环管，通过第二阀门进入第二集热器中加热；
C、载热工质从从第二集热器中流出进入第一集热器中继续加热；
D、载热工质通过第四阀门从载热工质出口流出；
此时，第一集热器及其集热管处于相对热段，第二集热器及其集热管处于相对冷段。
本发明的有益效果在于：
本发明通过载热工质在采热循环回路中的不同流向，分为第一热应力态和第二热应力态，从而实现了第一集热器和第二集热器的集热管热应力态（冷段和热段）的交替变换，改善了现有技术中集热管长期处于热段造成其热疲劳以及冷段长期达不到集热管设计运行工况的情况，延长集热管的使用寿命，增加采热循环回路系统运行可靠性。
附图说明：
图1为本发明的实施例一结构原理图；
图2为本发明的实施例二结构原理图。
具体实施方式：
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
如图1所示，一种太阳能集热器集热管热力切换系统，主要包括第一集热器1、第二集热器2、第一阀门3、第二阀门4、第三阀门5、第四阀门6以及载热工质进口7和载热工质出口8，载热工质进口7通过热泵工质循环管9分别连接第一阀门3一端、第二阀门4一端，第一阀门3另一端分别连接第四阀门6一端和第一集热器1一端，第一集热器1另一端连接第二集热器2一端，第二集热器2另一端连接第二阀门4另一端和第三阀门5一端，第四阀门6另一端连接第三阀门5另一端，第三阀门5另一端通过热泵工质循环管9连接载热工质出口8。
本实施例中，集热器包括联箱和集热管，联箱内设有翅片管，翅片管与热泵工质循环管连接，联箱和集热管构成加热回路，集热管将太阳能转换为电能，加热集热管中作为传热介质的水，热水上升至联箱内，通过翅片管将热量传入翅片管内的系统用水中，使水温不断升高。
本实施例包括第一热应力态，第一热应力态主要包括以下步骤：
A、打开第一阀门3、第三阀门5，关闭第二阀门4、第四阀门6；
B、载热工质从载热工质进口7进入热泵工质循环管9，通过第一阀门3进入第一集热器1中加热；
C、载热工质从从第一集热器1中流出进入第二集热器2中继续加热；
D、载热工质通过第三阀门5从载热工质出口8流出；
此时，第一集热器1及其集热管处于相对冷段，第二集热器2及其集热管处于相对热段。
实施例二：
如图2所示，一种太阳能集热器集热管热力切换系统，主要包括第一集热器1、第二集热器2、第一阀门3、第二阀门4、第三阀门5、第四阀门6以及载热工质进口7和载热工质出口8，载热工质进口7通过热泵工质循环管9分别连接第一阀门3一端、第二阀门4一端，第一阀门3另一端分别连接第四阀门6一端和第一集热器1一端，第一集热器1另一端连接第二集热器2一端，第二集热器2另一端连接第二阀门4另一端和第三阀门5一端，第四阀门6另一端连接第三阀门5另一端，第三阀门5另一端通过热泵工质循环管9连接载热工质出口8。
本实施例中，集热器包括联箱和集热管，联箱内设有翅片管，翅片管与热泵工质循环管连接，联箱和集热管构成加热回路，集热管将太阳能转换为电能，加热集热管中作为传热介质的水，热水上升至联箱内，通过翅片管将热量传入翅片管内的系统用水中，使水温不断升高。
本实施例包括第二热应力态，第二热应力态主要包括以下步骤：
A、关闭第一阀门3、第三阀门5，打开第二阀门4、第四阀门6；
B、载热工质从载热工质进口7进入热泵工质循环管9，通过第二阀门4进入第二集热器2中加热；
C、载热工质从从第二集热器2中流出进入第一集热器1中继续加热；
D、载热工质通过第四阀门6从载热工质出口8流出；
此时，第一集热器1及其集热管处于相对热段，第二集热器2及其集热管处于相对冷段。
在第一热应力态运行一段时间后，可将该载热工质采热循环回路系统切换到第二热应力态。
本发明通过载热工质在采热循环回路中的不同流向，分为第一热应力态和第二热应力态，从而实现了第一集热器和第二集热器的集热管热应力态（冷段和热段）的交替变换，改善了现有技术中集热管长期处于热段造成其热疲劳以及冷段长期达不到集热管设计运行工况的情况，延长集热管的使用寿命，增加采热循环回路系统运行可靠性。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (5)
1.一种太阳能集热器集热管热力切换系统，其特征在于：主要包括第一集热器、第二集热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及载热工质进口和载热工质出口，所述载热工质进口通过热泵工质循环管分别连接所述第一阀门一端、所述第二阀门一端，所述第一阀门另一端分别连接所述第四阀门一端和所述第一集热器一端，所述第一集热器另一端连接所述第二集热器一端，所述第二集热器另一端连接所述第二阀门另一端和第三阀门一端，所述第四阀门另一端连接所述第三阀门另一端，所述第三阀门另一端通过热泵工质循环管连接所述载热工质出口。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器集热管热力切换系统，其特征在于：集热器包括联箱和集热管，联箱内设有翅片管，翅片管与热泵工质循环管连接，联箱和集热管构成加热回路。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器集热管热力切换系统，其特征在于：还包括第一热应力态和第二热应力态。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能集热器集热管热力切换系统，其特征在于：所述第一热应力态主要包括以下步骤：
打开第一阀门、第三阀门，关闭第二阀门、第四阀门；
载热工质从载热工质进口进入热泵工质循环管，通过第一阀门进入第一集热器中加热；
载热工质从从第一集热器中流出进入第二集热器中继续加热；
载热工质通过第三阀门从载热工质出口流出；
此时，第一集热器及其集热管处于相对冷段，第二集热器及其集热管处于相对热段。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能集热器集热管热力切换系统，其特征在于：所述第二热应力态主要包括以下步骤：
A、关闭第一阀门、第三阀门，打开第二阀门、第四阀门；
B、载热工质从载热工质进口进入热泵工质循环管，通过第二阀门进入第二集热器中加热；
C、载热工质从从第二集热器中流出进入第一集热器中继续加热；
D、载热工质通过第四阀门从载热工质出口流出；
此时，第一集热器及其集热管处于相对热段，第二集热器及其集热管处于相对冷段。
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