[发明专利]一种建筑一体化超导平板太阳能热水装置

说明书

技术领域

一种建筑一体化超导平板太阳能热水装置，属于太阳能光热利用技术领域，涉及一种太阳能热水器，特别是利用工作介质的相变循环传递太阳光热能量的太阳能热水器。

背景技术

直插式真空管太阳能热水器因其影响建筑美观，国内的规范城市和小区已经限制使用，国外应用的也不很多；分体流道式平板太阳能热水器由于集热器和水箱可以分离配置，集热器形态扁平方正、可以与建筑美观结合，水箱可以置于室内易于保温，因此在温热带地区和国外应用广泛，但其存在热水自循环动力不足常需要电泵辅助循环的缺陷，而且集热器的抗冻、抗垢性能较差，故其应用也有明显局限；为了解决上述问题，有人把热管技术应用到太阳能领域而提出分离式热管太阳能热水器方案，即把多支热管元件的蒸发段并列成排管，其上下两端分别用联集管并联起来放在平板形保温集热箱内，将冷凝段集合成一体形成冷凝换热器放在水箱内，蒸发段的上联集管与冷凝换热器的进气口管道连接，蒸发段的下联集管与冷凝换热器的出液口管道连接，系统内形成真空并充注低沸点工作介质，这种热水器具有外形美观、易于安装、抗冻耐寒、传热迅速的优点，但其蒸发段的蒸发工况处于满液蒸发状态，只能有部分蒸发排管处在液相蒸发工作区，集热面积利用率和蒸发效率不高，因此综合效果存在局限；中国专利申请93231758和96228353分别提出对上述方案具有改进效果的构想，即只用一条连接管子作为恒温段将蒸发段的上联集管和冷凝换热器连接起来，气体和回流液体在同一个管内流动，回流液体由排管上端流入，从而具备了形成沿排管向下降膜蒸发工况，这样可以提高蒸发能力、提高集热面积利用率、降低集热器内外温度差，从而提高热效率，但上述方案的实施均存在以下严重缺陷而难于达到预期目标：第一、流量不多的液态回流工作介质进入蒸发段的上联集管后，因缺少均衡的分配装置而使各支排管回液不均，或是被淹没、或是出现干枯，导致系统不能稳定均衡的工作，极大地影响集热性能、甚至不能正常工作；第二、排气和回液共用一个较长的管道，管内的气态工作介质和液态回流介质反方向长流程相对运动，存在严重的携带现象和较大的回流阻力，影响稳定的回流和综合热效率，使装置的性能欠稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以完美的与建筑一体化安装的、液态回流工质自动均衡分配的、气液两相工质顺向流动的、并且可以形成稳定降膜蒸发工况的实用、美观、高效、抗冻的太阳能热水装置。

为实现上述目的，本建筑一体化超导平板太阳能热水装置，由内部装有均衡分液器和毛细导液管的平板集热器和冷凝换热器、盛水器、保温输气管以及保温输液管等组成，在平板形保温箱框的向阳面装有透光盖板，组成平板集热器的外壳，其内安装带有太阳能选择性吸收涂层的集热板，集热板上热连接多组排管，排管的上下两端分别用联集管相互连通，上联集管通过至少一根保温输气管与冷凝换热器连通，冷凝换热器用法兰或螺纹装配在盛水器的壁上，其低位口与保温输液管的一端连通，而高位口连接排气充液管或阀门；所述均衡分液器是安装在平板集热器内或联集管内的平置的管形部件，其一端有一接口通过保温输液管与冷凝换热器的低位出液管连通而另一端封闭，在均衡分液器上均匀排列与排管数量相等的、彼此尺寸相同的精密节流孔板，精密节流孔板的外侧分别与毛细导液管的一端密闭连通，毛细导液管的另一端分别与排管的上部内腔连通；组成平板集热器的均衡分液器、排管、联集管与冷凝换热器连成的系统内形成真空，并充注适量低沸点抗冻工作介质。

为了便于工厂化生产和现场安装，集热器、保温输气管、保温输液管、冷凝换热器及盛水器可以分别制造、现场组装，保温输液管和保温输气管的两端采用扩张管自密封活螺母连接或法兰活连接，并且与集热器连接的两个接口也可以分别串联阀门以适应集热器内预先充注工作介质情况的封闭控制；为了保证在集热器高于冷凝换热器的安装位置时液态工作介质能够返回集热器，在保温输液管和均衡分液器连接成的液相系统上可以串联输液泵进行液体输送；为了便于系统排空和补充工作介质的调试，在下联集管设置与调试电热器配合的套管；为了提高集热排管内部的蒸发能力，可以在光管的内壁紧密附着导热毛吸环状芯，也可以在内壁加工成各种沟槽；为了减少透光盖板表面的反射损失，表面可形成透光的减反射层；为加强保温效果，提高工作温度，也可以使用双层中空盖板或在集热器内填充透光绝热气体；盛水器也可以是竖立的管道并与其他储水容器连接成可循环的盛水系统，可以有多个进、出水口，集热器和冷凝换热器可以多组并列安装在盛水系统上，构成组合形式的建筑热水系统。