[发明专利]一种可兼容相变蓄热功能的液管式真空管太阳集热器

说明书

技术领域

本发明是太阳光热领域一种可兼容相变蓄热功能的液管式真空管太阳集热器。

背景技术

现有太阳集热器种类主要有：全玻真空管、热管式真空管、U形管式真空管太阳集热器和平板型太阳集热器四大类，各种类型集热器有各自优势和不同的应用范围，又分别存在不同的问题。

全玻真空管太阳集热器存在的问题：真空管内有水，热水利用率低，防冻难，不承压，真空管内易积污垢影响水质，遇上水急冷、空晒易炸管，真空管破裂漏水无法使用。

热管式真空管太阳集热器存在的问题是：

1.热管蒸发段长而冷凝端很短，长度比30∶1左右，蒸发段吸热面积大，冷凝端散热面积极小，热量集中在冷凝端，将冷凝端直接插入水箱水中进行热交换，热管冷凝端易结水垢，阻碍散热，影响热集热效率，通过联集管上套管间接硬接触传热，当导热硅脂不足或脱落，接触热阻大、热损大。

2.热管管径小、传热路径长，以市场最好的皇明热管HMB8-1800/58热管为例，热管蒸发段外径8毫米，壁厚0.7毫米，内径6.6毫米，蒸发段长1.8米左右，冷凝端变径长58度毫米，传热功率最大130w，虽然实测等温性能远优于国标12度，实际上温差不可避免。

3.热管内部压力大，成份复杂，影响效率和寿命的因素多，微孔微漏或工质不佳都严重影响热管使用寿命。

4.，热管一旦失效，且难以发现，集热管吸收的太阳能无法导出，引起真空管内温度过高，后果类似空晒炸管。

5.用于一次循环集热，集热器联集管不防冻；

6.热管有安装角度要求，通常只适于竖排，应用范围受限；

7.集热器液体进出口都在最高处，组成的自然循环热水器、热水系统，水箱底部必须高于集热器，因水箱位置太高，除壁挂式外，其它大部分场合失去使用价值。

8.热管难以与真空管内相变蓄热器结合，否则热管蒸发段和冷凝端都长期处于高温环境中，易损坏；

9.热管结构和成份较复杂，生产工序多，优质产品综合成本很高，性价比不高。

U形管式真空管太阳集热器存在的问题是：

1.U形管管径小，长度是真空管长度的2倍，以市场优质品牌四季沐歌U型集热器为例，其U形管外8径毫米，壁厚0.6毫米，内径6.8毫米，沿程阻力大，易堵塞，用于自然循环集热阻力大，效率低，用于强制循环集热，循环泵耗电量大，仅适于小面积二次循环热水器，不具备组成大面积热水器、热水系统条件；

2.集热器液体进出口都在最高处，组成的自然循环热水器、热水系统，水箱底部必须高于集热器，因水箱位置太高，除壁挂式外，其它大部分场合失去使用价值。

3.U形管式真空管集热器本身是连体结构，难以兼容相变蓄热功能，即使勉强加装，因U型管占用空间大，可放置相变蓄热材料不多，储热量不大，且吸热容易提取热能难，加装有益效果不多，反而带来很多问题。

平板型太阳集热器存在的问题是：

1.支管管径小，循环集热阻力大，以市场优质品牌四季沐歌平板集热器为例，其支管外径10径毫米，壁厚0.5毫米，内径9毫米，因支管内径太小，支管流道循环阻力大，用于一次循环集热，易被水垢、污物腐蚀、堵塞，且因封闭的连体结构，现场无法维修。

2.集热水温低，集热器最高集热温度不足真空管二分之一，用于自然循环集热动力弱，效率较低，低辐照度太阳能难以累积；

3.非真空保温、六面散热，保温难，防冻难，热损大，当水箱水温与箱外温差大于60度时，集热效率低于真空集热管，在冬季最需热量时集热效率反而降低；

4.用于一次循环集热，集热器极易受冻，采用虹吸排空防冻法的问题：一是拉大了水箱与集热器高度差，导致循环泵一年四季都处于高耗电状态，得不偿失；二是集热器流道每天都处于水、气轮回状态，对集热器寿命影响大，用于二次循环集热，需配置设施多，综合成本很高。

5.集热器透光盖板为平面，易积尘、积油污，影响透光，对集热效率影响大于真空管；

6.集热器密不透风，风阻大，抗风灾能力弱；

7.集热器为连体结构，最大集热面积只有2平方米，组成大中型集热系统外部接口多，现场安装维修都不方便；

8.平板型集热器因非真空保温，不具备在集热器内设置相变蓄热功能的基本条件。