[实用新型]基于热管太阳能集热器的热水自动循环装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用技术领域，特别涉及基于热管太阳能集热器的热水自动循环装置。

背景技术

随着能源危机的加剧，太阳能建筑一体化光热利用倍受人们的关注，在我国太阳能热水器家族中一直处于市场弱势地位的平板太阳能热水器，由于其与真空玻璃管太阳能集热器相比，易于与建筑结合，因而得到越来越广泛的应用。特别是近年来，人们研发了一种采用板式热管作为导热元件的平板太阳能集热器，以其抗冻防冻性能好、承压能力强、无回热、不过热、不结垢、又薄又轻等诸多优点，成为极具发展潜力的新型平板太阳能集热器。

平板太阳能集热系统的太阳能集热板与水箱一般是分体安装的，热水循环方式有两种，一种是强制循环方式，另一种是自然循环方式。强制循环是在系统中采用热水循环泵，通过循环泵的强制循环，将集热板吸收的热量不断传送到储热水箱中，从而将储热水箱中的水加热，这种系统除了采用循环泵，还要采用膨胀罐、泄压阀，因此系统复杂，成本较高，故障率大；自然循环是将储热水箱置于太阳能集热板之上，利用介质受热后的密度差来实现循环管路中介质的流动，从而不断地将太阳能热传递到储热水箱中，虽然这种系统较为简便，但换热效率较低、启动速度慢、传热不稳定、安装条件要求高，影响了太阳能热利用效率。

后者是将照射在太阳能集热板上的太阳能热通过铜管中的液体支路流经主通道，将热量输送到储热水箱中，因而液体流经的导热通道较长。如果将板式热管太阳能集热器的集热腔作为环路热管的蒸发腔，通过环路热管自发地将热量传到与储热水箱相连的冷凝腔，将有利于热量高效传递到储热水箱中，不失为一种高效的自动循环集热装置。

发明内容

本实用新型目的在于：针对如上所述的现有太阳能集热系统强制循环方式系统复杂、成本高，而自然循环方式效率低，不稳定的缺陷，提供一种新型的用于板式热管太阳能集热器的光热自动循环装置，这种装置具有系统流程简单、传热效率高、无运动部件、成本低、承压能力强、传热稳定、安装简便等优点，这种装置简单高效、经济实用，有利于实现太阳能建筑一体化。

本实用新型的技术方案是，用于热管太阳能集热器的热水自动循环装置，该装置主要由蒸发腔、蒸发通道、冷凝腔、冷凝通道及板式热管太阳能集热器组成，将板式热管太阳能集热器的集热腔作为蒸发腔，蒸发腔与集热器中的板式热管相连，，蒸发腔、蒸发通道、冷凝腔与冷凝通道组成一个独立的环路热管，可自动将太阳能集热器吸收的太阳能热传递到和冷凝腔相连的储热水箱中，从而形成太阳能热水自然循环系统，并高效传递热量。

以下对本实用新型做出进一步说明。

所述基于热管太阳能集热器的热水自动循环装置，其特征是蒸发腔、蒸发通道、冷凝腔和冷凝通道组成的环路中充有起相变作用的工质，当蒸发腔遇热时，蒸发腔中的工质受热蒸发并吸热，蒸汽通过蒸发通道流向冷凝腔；通过冷凝腔时蒸汽冷凝并放热，将储热水箱中的冷水加热；然后，工质通过冷凝通道回到蒸发腔中再次吸热，如此循环，直到将储热水箱中的水加热。在此环路热管中，蒸发通道截面积大于冷凝通道，冷凝通道内加工有三角型、矩型等内翅，其毛细作用大于蒸发通道。蒸发通道内置毛细芯。

所述基于热管太阳能集热器的热水自动循环装置，其特征是冷凝腔与储热水箱相连，冷凝腔置于储热水箱中直接与水进行换热。冷凝腔置于储热水箱之外，冷凝腔中内置换热盘管，外接储热水箱进行换热。

所述基于热管太阳能集热器的热水自动循环装置，其特征是蒸发腔采用焊接或胶接的方式与太阳能集热器中的多根板式热管的冷凝端贴合。板式热管的冷凝端插入蒸发腔中。

所述基于板式热管太阳能集热器，其特征是由太阳能吸热板和多根新型板式热管贴合而成，或者是采用热管上涂上吸热材料制成。太阳能集热板中的吸热面朝阳吸收太阳能热，并将热量传递给与其紧密贴合的板式热管，板式热管将热量高效传递给与板式热管贴合的集热腔，将集热腔作为环路热管的蒸发腔，再通过环路热管将热量传递到储热水箱中。

所述新型板式热管内部设置多个独立运行的微热管，能够解决利用常规圆形热管必然出现的多次接触热阻的问题，极大提高了当量蒸汽的换热面积与整体热管的可靠性。由此设计的新型平板集热器克服了现有太阳能集热器的诸多缺点。

由以上可知，本实用新型基于热管太阳能集热器的热水自动循环装置，它的积极效果如下。

（1）本实用新型所述的太阳能热水系统流程十分简单、安装简便、成本低廉，解决了现有太阳能集热系统强制循环方式系统复杂、成本高，而常规自然循环方式效率低，不稳定的问题。