[发明专利]真空太阳能蒸汽集热管、蒸汽集热板、太阳能热水空调装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光热应用技术领域，涉及一种太阳能集热元件，特别是真空隔热、能快速产生蒸汽的太阳能集热元件。本发明还涉及应用该集热元件组成的平板形太阳能集热部件、以及由其组成的热水装置和空调装置。

背景技术

目前广泛应用在太阳能热水系统的集热元件，多原于中国专利95215311.4，即“一种新型全玻璃真空太阳能集热管”，系由一端封闭的透明外管套装在同端也封闭的内管外侧，其另一开口端相互熔合密闭并在两管之间形成真空隔热夹层，在内管的外表面镀太阳能选择性吸收膜层，利用膜层吸收的太阳热能加热内管中的冷水，并靠冷热水的密度差实现冷热水的循环传递，将热能连续传递至顶部开口端连接的水箱或水循环集管。显然这种真空集热管存在许多局限和不足：其一、管内的水量多、热容大、升温缓慢、水温低、局限于产生100度以下的热水，一般工作在40度--90度范围内，不能即时、快速产生高温、高能量的蒸汽，难于适应许多目标领域，其应用范围较窄；其二、冷热水自然循环的动力小、阻力大、输送距离短，从而导致水箱必须顶置，不利于与建筑结合，采用强制循环又导致额外电耗，因此，应用方式单一、受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以快速启动、连续产生易于远距离输送的、高温、高能蒸汽的真空隔热型太阳能蒸汽集热管，并应用该蒸汽集热管组成可以与建筑一体融和的平板形蒸汽集热板、以及用蒸汽加热的太阳能热水装置和空调装置。

为实现发明目的一：一种真空太阳能蒸汽集热管，系由一端封闭的透明外管套装在同端也封闭的内管的外侧，其开口端相互熔合密闭并在两管间形成真空隔热夹层，在内管的外表面采用镀膜技术镀上选择性太阳能吸收膜层，在内管的开口端有一端盖与其密封连接，端盖上有排气口和进液管以及备用管，内管的内腔设置一芯管，在芯管和内管之间形成环状介质液膜层，一调节阀门与进液管串连，调节阀门受介质液位传感器或内管内壁温度传感器的自动控制，当液位高于设定位置时或内管壁温低于设定参数时，调节阀门即关闭，反之开启，从而调节进液管的进液状态，保证介质液膜层能够动态持续，实现稳定的膜态蒸发。

为了减少蒸发汽泡的脱离阻力，芯管可以采用高孔隙毛细结构的管子；为保证液膜的充分，芯管可以采用浸在介质中的上下两端封闭并抽成真空的密闭管子；调节阀门可以采用机械阀结构，与内管中的浮球及传导杠杆机械连接，并受浮球的机械动作控制开闭，或与内管壁上的膨胀压力式感温器及传导管联接，受内管内壁温度控制开闭；也可以采用电动阀门结构，与磁性浮球、磁控开关和传导线电连接，并受浮球控制开闭，或与贴于内管壁上的温控开关及传导线电连接，受内管壁温度控制开闭。

上述真空太阳能蒸汽集热管工作原理：阳光透过外管被内管选择性太阳膜吸收使其升温、并加热内壁与芯管之间的介质膜层，由于膜层薄、热容较小，可以使其迅速蒸发，蒸汽积累升压自动向排汽口快速流动，由于气体流动阻力小、在微压力差下即可以输送较远距离，介质由进液管根据设定的液位或管壁蒸发温度通过调节阀门实现自动补充，保证介质膜层的持续，依此连续工作；蒸汽经冷凝放热实现高效热量传递，蒸汽具有较高的恒定温度和较大潜热能量，可以有更多用途，如开水器、温水器、空调器、取暖器、加湿器、蒸汽浴房、加热、干燥等等。

为实现发明目的二：一种真空太阳能蒸汽集热板，由前述真空太阳能蒸汽集热管、框架、排气集管、回液集管、尾托、反射板及透光板组成，多支蒸汽集热管并列布置，其封闭端用尾托分别固定在框架上，另一端的排气口分别与排气集管上对应的连接管密封活连接，进液管分别与回液集管上对应的细管活连接，排气集管与回液集管保温并装在框架内，其接头伸到框架的外侧，框架的背面装反射板、正面装透光板，备用管分别引到框架的外侧并用活塞堵密封。

为了简化上述集热板结构，受一支真空太阳能蒸汽集热管液位或内管壁温控制的调节阀门，同时控制其余省略调节阀门的蒸汽集热管，其进液管并联后连接调节阀门，再与回液集管连接。  

这种蒸汽集热板具有方正平板外形，可以镶嵌或挂装在建筑屋顶或向阳墙上，与建筑美观融合一体，适合于高层和多层各种建筑，其输出的蒸汽具有恒定高温、高能、自动远距离输送等优点，可用于各种以蒸汽为热原的装置，如开水器、温水器、空调器、取暖器、加湿器、蒸汽浴房、加热干燥设备等等。