CN108917196A - 太阳能-磁流体换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能‑磁流体换热装置，该装置包括磁流体吸热管、磁流体冷凝管、电磁驱动模块、磁流体汇流装置、磁流体分流装置、导管及电磁阀。吸热、冷凝循环管路系统包括设置在墙体外侧的多根磁流体吸热管和对应墙体内侧室内的相同根数的磁流体冷凝管，多根磁流体吸热管上部连接上磁流体汇流装置经上导管与多根磁流体冷凝管上部连接的上磁流体分流装置穿墙连通，多根磁流体吸热管下部连接下磁流体分流装置经下导管与多根磁流体冷凝管下部连接的下磁流体冷凝汇流装置穿墙连通，上导管和下导管上均设置有电磁驱动模块。本发明有益的效果是：可将太阳能的利用效率提高5％‑10％；不要求磁流体内保持较高的真空度，大大提高了可实施性。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能高效热利用的领域，特别是提供了一种太阳能-磁流体换热装置。
背景技术
太阳能是一种清洁的新型能源，它与常规的能源相比有三大特点：第一、总量较大，可称之为“取之不尽，用之不竭”；第二、不受地域限制，随处可用；第三、太阳能是一种较为清洁的能源。因此，近年来对太阳能高效利用的研究层出不穷，运用热管采集太阳能实现太阳能的高效利用便是一种较好的方式。但是采用热管收集太阳能有以下不足之处：(1)热管在运作时要求较高的真空度，但实际上很难长期保持较高的真空度，导致其难以实现工程应用；(2)现有技术大多采用普通热管收集太阳能，而普通热管内介质流动状态复杂，难以控制，通常在未完全换热的情况下就返回蒸发端继续吸热，不能实现可控换热的目标，这使得太阳能的利用效率较低。
发明内容
针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种太阳能-磁流体换热装置，有利于解决采用热管收集太阳能保持真空度困难和换热效率低等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能-磁流体换热装置，该装置包括磁流体吸热管、磁流体冷凝管、电磁驱动模块、磁流体汇流装置、磁流体分流装置、导管及电磁阀等部件组成。
所述磁流体冷凝管以等间距布置，具体间距可视实际需求而定，在与所述墙体内表面适当距离的平面上，该平面与墙体内表面平行，进一步的，所述磁流体冷凝管的上端汇集于所述上磁流体分流装置，所述磁流体冷凝管的下端汇集于所述下磁流体汇流装置。每根所述磁流体冷凝管靠近于所述上磁流体分流装置的一端安装有所述手动阀门。所述磁流体分流装置、所述手动阀门和所述磁流体汇流装置均安装于所述墙体上的凹槽内，在凹槽外设置有所述推拉门，以方便检修。
所述磁流体吸热管以等间距布置，具体间距也可视实际需求而定，在与所述墙体外表面适当距离的平面上，该平面与所述墙体外表面平行或保持一定的倾角，进一步的，每相邻两根所述磁流体吸热管之间设置有光伏电池板。在每相邻两根磁流体吸热管之间设置有所述光伏组件固定件，所述光伏电池板安装在所述光伏组件固定件的凹槽内。
所述磁流体吸热管的上端汇集于紧贴所述墙体外表面的所述上磁流体汇流装置，所述磁流体吸热管的下端与紧贴所述墙体外表面的所述下磁流体分流装置连接。
所述上电磁阀安装于所述上导管，所述上导管一端与所述上磁流体分流装置上的所述安装孔紧密连接，另一端与所述上磁流体汇流装置上的所述安装孔紧密连接。同样的，所述下导管一端与所述下磁流体分流装置上的所述安装孔紧密连接，另一端与所述下磁流体汇流装置上的所述安装孔紧密连接。所述上电磁阀安装在所述上导管靠近所述上磁流体分流装置一端，所述下电磁阀安装在所述下导管靠近所述下磁流体汇流装置一端。
所述直流电源布置在镶嵌于所述墙体内的所述配电箱内部，进一步的，所述配电箱镶嵌于所述墙体的室内侧，距地面0.75m的位置。所述直流电源、控制模块和整流器均安装在所述配电箱内部。所述上电磁阀、下电磁阀和上电磁线圈、下电磁线圈均与所述控制模块电连接。所述控制模块和所述光伏电池板均与所述直流电源电连接。所述直流电源通过所述整流器与市电连接，为所述直流电源补充电量。
本发明的有益效果是：太阳能-磁流体换热装置有以下特点：
(1)运用磁流体做换热介质，与现有热管相比，无需保持较高的真空度，从而可大大提高本装置的可实施性；
(2)利用光伏板接收太阳能产生的电量为本装置提供动力，并与市电互补，节约能源；
(3)在本装置运作过程中，采用控制模块控制电磁阀进而控制换热过程，可大大提高换热效率，进而将太阳能的利用效率提高5％-10％左右，具有高效可控性。
附图说明
图1是太阳能-磁流体换热装置的主视示意图；
图2是太阳能-磁流体换热装置的结构示意图；
图3是上、下磁流体汇流与分流装置外部结构示意图；
图4是太阳能-磁流体换热装置的电路示意图；
图5是太阳能-磁流体换热装置室外侧光伏电池板布置示意图；
图6是太阳能-磁流体换热装置实施例1的主视示意图。
图中：
1、磁流体吸热管2、磁流体冷凝管3、上磁流体汇流装置4、下磁流体汇流装置5、上电磁阀6、下电磁阀
7、上导管8、下导管9、上电磁线圈
10、下电磁线圈11、直流电源12、上磁流体分流装置13、下磁流体分流装置14、墙体15、散热片
16、安装孔17、控制模块18、光伏电池板
19、配电箱20、整流器21、光伏控制器
22、外壳23、手动阀门24、推拉门
25、光伏组件固定件26、温度传感器Ⅰ27、温度传感器Ⅱ
具体实施方式
结合附图对本发明太阳能-磁流体换热装置加以说明。
如图1至图5所示，太阳能-磁流体换热装置，包括太阳能系统、储存磁流体介质的吸热、冷凝循环管路系统和控制模块17，所述太阳能系统包括光伏电池板18和光伏控制器21；所述吸热、冷凝循环管路系统包括设置在所述墙体14外面的多根磁流体吸热管1和对应墙体14另一侧室内的相同根数的磁流体冷凝管2，所述多根磁流体吸热管1上部连接上磁流体汇流装置3经上导管7与多根磁流体冷凝管2上部连接的上磁流体分流装置12穿墙连通，所述多根磁流体吸热管1下部连接下磁流体吸热汇流装置4经下导管8与多根磁流体冷凝管2下部连接的下磁流体分流装置13穿墙连通，所述上导管7和下导管8上均设置有电磁驱动模块，上电磁驱动模块包括顺时针均匀缠绕在所述上导管7外侧的上电磁线圈9、下电磁驱动模块包括顺时针均匀缠绕在下导管8外侧的下电磁线圈10，所述上电磁线圈9和下电磁线圈10分别和直流电源11电连接，上导管7靠近上磁流体分流装置12一端、下导管8靠近下磁流体分流装置13一端均安装有电磁阀；所述光伏电池板18与所述磁流体吸热管1紧贴设置，且与直流电源11通过光伏控制器21电连接。
图1所示是太阳能-磁流体换热装置的主视示意图，包括：磁流体冷凝管2、直流电源11、散热片15、墙体14、控制模块17、光伏电池板18和配电箱19。
光伏电池板18布置在所述墙体14的外侧，磁流体冷凝管2布置在墙体14内侧，进一步的，在每两根所述磁流体冷凝管2的之间均安装有所述散热片15。优选的，为了达到较好的传热效果，散热片15、所述磁流体冷凝管2和磁流体吸热管1的材料均为铜。
下磁流体汇流装置4与上磁流体分流装置12均布置于墙体14上的凹槽内，进一步的，上磁流体分流装置12与磁流体冷凝管2的上端通过安装孔16紧密连接，连接处用硅胶密封，以防止介质泄露，影响换热效率。同样的，下磁流体汇流装置4与磁流体冷凝管2的下端通过安装孔16紧密连接。
优选的，配电箱19布置于所述墙体14室内侧距地面0.75m的位置，控制模块17布置于配电箱19的上层，直流电源11、光伏控制器21和整流器20布置于配电箱19的下层。进一步的，出于提高本装置安全性的角度考虑，配电箱19处于锁闭状态。推拉门24设置在配电箱19下方适当距离的位置，以方便检修。当磁流体冷凝管2需要检修时，拉开推拉门24，拉动手动阀门23即可进行检修。
如图2所示，为太阳能-磁流体换热装置的结构图。所述多根磁流体吸热管1上部连接上磁流体汇流装置3经上导管7与多根磁流体冷凝管2上部连接的上磁流体分流装置12穿墙连通，所述多根磁流体吸热管1下部连接下磁流体分流装置13经下导管8与多根磁流体冷凝管2下部连接的下磁流体冷凝汇流4装置穿墙连通，所述上导管7和下导管8上均设置有电磁驱动模块，上电磁驱动模块包括顺时针均匀缠绕在所述上导管7外侧的上电磁线圈9、下电磁驱动模块包括顺时针均匀缠绕在下导管8外侧的下电磁线圈10，所述上电磁线圈9和下电磁线圈10分别和直流电源11电连接，可使电磁线圈为本装置提供更大的驱动力，上导管7靠近上磁流体分流装置12一端、下导管8靠近下磁流体分流装置13一端均安装有电磁阀。磁流体冷凝管2以等间距布置，具体间距可视需求而定，在每两根所述磁流体冷凝管2的之间均安装有所述散热片15。
磁流体吸热管1以等间距布置，具体间距也可以视实际需求而定，在与墙体14外表面适当距离的平面上，该平面与墙体14外表面平行设置，进一步的，每相邻两根磁流体吸热管1之间设置有同等厚度的光伏电池板18。磁流体吸热管1的上端汇集于紧贴所述墙体14外表面的上磁流体汇流装置3，磁流体吸热管1的下端与紧贴墙体14外表面的下磁流体分流装置13连接。
如图3所示，为上、下磁流体汇流与分流装置外部结构图。优选的，上磁流体汇流装置3、下磁流体汇流装置4与上磁流体分流装置12、下磁流体分流装置13均有8个安装孔16。其中7个安装孔16布置于上磁流体汇流装置3、下磁流体汇流装置4与上磁流体分流装置12、下磁流体分流装置的一侧，其中1个安装孔16布置于上磁流体汇流装置3、下磁流体汇流装置4与上磁流体分流装置12、下磁流体分流装置13的对应侧。进一步的，7个安装孔16与磁流体吸热管1和磁流体冷凝管2紧密连接，其余的安装孔16与上导管7、下导管8紧密连接。
如图4所示，为太阳能-磁流体换热装置的电路示意图。直流电源11布置在镶嵌于墙体14内的配电箱19内部，进一步的，配电箱19镶嵌于墙体14的内侧平行地面0.75m的位置。控制模块17安装在配电箱19内部。光伏电池板18与直流电源11通过光伏控制器21电连接。光伏电池板18接收太阳能为直流电源11充电，进而直流电源11为本装置提供电量。直流电源11通过整流器20与市电连接，当光伏电池板18所提供的电量不能满足本装置用电需求时，则由市电为直流电源11补充电量，进而为本装置提供电量。直流电源11与所述控制模块17电连接，进一步的，上电磁阀5和下电磁阀6与控制模块17电连接，上电磁线圈9和下电磁线圈10与控制模块17电连接，温度传感器Ⅰ26和温度传感器Ⅱ27均与控制模块17电连接。
图5为太阳能-磁流体换热装置室外侧光伏电池板布置图。在每相邻两根磁流体吸热管1上下两端之间设置有所述光伏组件固定件25，所述光伏电池板18安装在所述光伏组件固定件25的凹槽内。
如图6为太阳能-磁流体换热装置实施例1的主视示意图。考虑到本装置需安装在室内侧，从安全性和美观性的角度出发，在本装置的散热端设置成如图5所示的形式。外壳22布置在所述墙体14内表面处，进一步的，所述墙体14内表面设有与所述外壳22同等尺寸的安装槽，所述外壳22的四边固定在凹槽内部，方便本装置后续的检修及维护。
本发明提供的实施方案的运行流程为：布置于墙体14外表面的磁流体吸热管1内的磁流体吸收太阳光的能量，进而磁流体温度提高。暗装于上磁流体汇流装置3内部的温度传感器Ⅰ26实时监控上磁流体汇流装置3内磁流体的温度，当磁流体温度高于设定温度时，控制模块17控制上电磁阀5开启阀门，与此同时，直流电源11开始为上电磁线圈9通电，产生电磁驱动力，进而使达到设定温度的磁流体注入磁流体冷凝管2进行换热。暗装于所述下磁流体分流装置13内部的温度传感器Ⅱ27实时监控下磁流体分流装置13内磁流体的温度，当磁流体温度低于设定温度时，控制模块17控制下电磁阀6开启阀门，与此同时，直流电源11为下电磁线圈10通电，产生电磁驱动力，进而使换热之后的磁流体注入磁流体吸热管1，进而继续接收太阳能。布置在每两根相邻的磁流体吸热管1之间的光伏电池板18相互串联，进而与光伏控制器21电连接，光伏电池板18所发电量供给于本装置。当所发电量不能供给本装置运行时，控制模块17自动转换为市电供给。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：包括太阳能系统、储存磁流体介质的吸热、冷凝循环管路系统和控制模块(17)，所述太阳能系统包括光伏电池板(18)和光伏控制器(21)；所述吸热、冷凝循环管路系统包括设置在所述墙体(14)外侧的多根磁流体吸热管(1)和对应墙体(14)内侧室内的相同根数的磁流体冷凝管(2)，所述多根磁流体吸热管(1)上部连接上磁流体汇流装置(3)经上导管(7)与多根磁流体冷凝管(2)上部连接的上磁流体分流装置(12)穿墙连通，所述多根磁流体吸热管(1)下部连接下磁流体分流装置(13)经下导管(8)与多根磁流体冷凝管(2)下部连接的下磁流体冷凝汇流(4)装置穿墙连通，所述上导管(7)和下导管(8)上均设置有电磁驱动模块，上电磁驱动模块包括顺时针均匀缠绕在所述上导管(7)外侧的上电磁线圈(9)、下电磁驱动模块包括顺时针均匀缠绕在下导管(8)外侧的下电磁线圈(10)，所述上电磁线圈(9)和下电磁线圈(10)分别和直流电源(11)电连接，上导管(7)靠近上磁流体分流装置(12)一端安装有上电磁阀(5)、下导管(8)靠近下磁流体分流装置(13)一端均安装有下电磁阀(6)；所述光伏电池板(18)与所述磁流体吸热管(1)紧贴设置，且与直流电源(11)通过光伏控制器(21)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述上磁流体汇流装置(3)、下磁流体汇流装置(4)和上磁流体分流装置(12)、下磁流体分流装置(13)均是一侧为一个汇集和对应侧为多个分流安装孔(16)的长方体汇集或分流密闭腔体。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述上磁流体汇流装置(3)和下磁流体分流装置(13)内分别设有温度传感器Ⅰ(26)和温度传感器Ⅱ(27)，且温度传感器Ⅰ(26)和温度传感器Ⅱ(27)均与所述控制模块(17)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述上磁流体分流装置(12)与每根所述磁流体冷凝管(2)的上部管段之间均设有手动阀门(23)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述磁流体吸热管(1)等间距设置且每相邻两根磁流体吸热管(1)之间设有光伏电池板(18)。在每相邻两根磁流体吸热管(1)上下两端之间设置有所述光伏组件固定件(25)，所述光伏电池板(18)安装在所述光伏组件固定件(25)的凹槽内。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述磁流体冷凝管(2)等间距设置且每两根磁流体冷凝管之间设置有所述散热片(15)。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述上磁流体汇流装置(3)、下磁流体分流装置(13)紧贴所述墙体(14)外表面设置，所述上磁流体分流装置(12)、下磁流体汇流装置(4)设置在所述墙体(14)内表面的凹槽内。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述磁流体吸热管(1)与所述墙体(14)外表面平行或可倾角设置，所述上磁流体汇流装置(3)、下磁流体汇流装置(4)和所述上磁流体分流装置(12)、下磁流体分流装置(13)上的安装孔(16)与所述磁流体吸热管(1)和磁流体冷凝管(2)紧密连接且用硅胶密封。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：所述直流电源(11)、控制模块(17)和整流器(20)设置在配电箱(19)内部，所述配电箱(19)镶嵌于室内墙体(14)上的凹槽内，凹槽外设置有推拉门(24)；所述整流器(20)设置在所述配电箱(19)内部，且一端与市电连接，另一端与所述直流电源(11)电连接。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能-磁流体换热装置，其特征是：墙体(14)内侧室内的磁流体冷凝管(2)外部设有外壳(22)，外壳(22)安装在所述墙体(14)内表面设有与所述同等尺寸的凹槽内部。
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