[实用新型]太阳能翅片式热管有效
申请号: | 201120018578.1 | 申请日: | 2011-01-20 |
公开(公告)号: | CN202171355U | 公开(公告)日: | 2012-03-21 |
发明(设计)人: | 李光华;谢河 | 申请(专利权)人: | 南京绿盾电气设备有限公司 |
主分类号: | F24J2/46 | 分类号: | F24J2/46 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 210012 江苏省南京*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 太阳能 翅片式 热管 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能“热管”,特别是一种能明显提高太阳辐射能量利用率的翅片式热管,属于太阳能运用领域。
背景技术
现有技术的太阳能“水铜热管”集热管实际是一“热管式的光热转化系统”。其结构主要包括水铜热管,塑料盖和层间涂有金属吸热涂层的双层“真空玻璃”集热管,所述热管由直径φ8~φ10mm、长度1500~2000mm的集热段和直径φ20mm、长度50~100m的冷凝段构成(附图5),所述塑料盖中心设有热管可穿过的孔,所述水铜热管的集热段穿过塑料盖盖装在“真空玻璃”集热管内。所述水铜热管的冷凝段插入装有橡胶密封圈的水箱内胆的安装孔中,或集中供热系统的加热联箱中,插入段用于对储水加热。热管式集热管由于不会像“真空玻璃”集热管那样存在冬、夏季易爆管和管内留存热水造成能量浪费,受到人们关注。
由于,“真空玻璃”集热管内金属涂层吸收的能量需通过内层玻壳传递到管内,增加了玻壳热阻,再通过管内空间的空气以低效的自然对流方式对水铜热管的集热段加热,虽现技术有在玻璃管内与热管间增加一金属导热圈,分别与热管外圆和玻壳内圆相配合,而导热圈与玻壳和热管间的圆度、同心度、直线性及加之公差要求,造成不能相互贴合紧密,仍需靠空气传热,使传热速率大大降低,与太阳能“真空玻璃”集热管直接对水的热交换方式比,传热速率相差巨大,是导致其热效低于“真空玻璃管”的主要原因之一。使之水铜热管只是作为一个中间传热工具,而不是直接用于对太阳辐射能量的收集,大幅度降低了热管的效能。
由于在太阳能集中供热系统中的管道和联箱内的热水无法排出使用,也不能用冷水替换出来使用,否则易造成冬季冻管。因联箱留存水量造成的能量损耗是不可避免的,故需尽可能减小联箱的容积,即减小联箱的截面尺寸,此使水铜热管的冷凝段长度受到限制。虽通过加大热管冷凝段的直径增加了与储水的热交换面积,但只有(0.003~0.006m2)的热交换面积明显不足,使热管内的能量不能及时传出,热管冷凝面与储水间的温度梯度抬高,热效率降低。有厂商宣称其太阳能水铜热管工作时的内部蒸气温度达150℃,并作为宣传卖点,也说明了冷凝面 积的不足。经计算:金属吸热涂层温度150℃时太阳辐射能量对副照面的传递速率将降低30%,且高温下的金属吸热涂层的热辐射扩散损失也将大大增加,而冷凝表面温度越高则越易结垢,影响了热管的可靠度。
现有家用太阳能热水器的热效率并不高,“真空玻璃”集热管的能效新标准为≥38.24%,φ58mm管的管间距为80mm,吸热涂层投影面积利用率为64.459%,外管玻壳的透射比τ为93%,吸热涂层的辐射吸收比α为92%,基本都达到极限值,则理论可达的最大集热能效为55.15%(64.459%×93%×92%),市场抽检为45%左右,说明系统其它因素造成的能量损耗为10%左右,尚没有扣除集热管内包含的无法排出使用的留存热水所占有的能量24%(按标准设计的太阳能集中供热系统,100平米的辐照面积配7吨左右供热水箱,但100平米的集热管中的热水存量则达2.4吨,留存热水所占有的能量达25%),各生产商基本都一样,如以热效率为46.5%系统其它因素造成的能量损耗8.5%计,则实际能效仅达:
55.15%×(1-0.24)-8.5%=33.41%。
由于热管的“等温效应”使之具有对低密度能量收集能力强热传递速率高的优势,且无管内留存能量之弊端,特别适合运用于太阳能领域,但因现有太阳能“水铜热管”的众多技术不足,导致实际热效反低于“真空玻璃”集热管式的太阳能热水器。因现有太阳能热水器的热效率都较低,又因屋顶的面积是有限的,导致集中供热系统可提供的用户减少,冬季供热水不足,阳台挂壁式热水器冬季则依靠电加热,而国家出台的楼高12层以下必需安装太阳能热水器的规定,也只能在部分地区强制性实施。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述太阳能“水铜热管”的不足之处,设计一种能大幅度提高“热管”的效能,特别是冬季热效高,可提供高温高压的热水或蒸气,适合各地区安装使用,且结构合理,工艺简单,易于大批量生产的高可靠度的太阳能翅片式热管。
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