專利名稱：動力環形熱管太陽能熱水系統的制作方法
技術領域：
動力環形熱管太陽能熱水系統技術領域[0001]本實用新型屬于太陽能技術領域，具體涉及一種能提供生活供熱的太陽能裝置。
技術背景[0002]能源問題是社會經濟發展的首要問題。近年來，隨著經濟的快速發展，我國對能源 的需求也迅速增長。目前，由于我國能源人均占有量不足，能源品質和利用效率低下，以及 煤炭等化石能源使用比重過大導致了能源枯竭問題嚴峻和環境破壞日趨嚴重，極大制約了 經濟發展。在所有形式的新能源中，太陽能因為其資源豐富，可再生，無需開采、運輸，無污 染等優點，成為重要的傳統能源替代物。在太陽能的熱利用中，太陽能熱水技術是目前技術 最成熟、市場應用最廣泛的太陽能利用技術。[0003]傳統的太陽能熱水系統通常采用的是平板集熱器和真空管集熱器。其中平板太陽 能集熱器由于結構簡單，成本低廉，承壓能力強，吸熱面積大，易與建筑結合等特點越來越 引起人們的關注。但是平板型熱水系統也存在其自身的缺點，主要表現在以下幾點晚上水 溫高，所以與環境之間的熱損大；集熱器在高溫段效率偏低，表面熱損大；冬季溫度低于零 度時集熱器中的水結冰膨脹容易把管子脹裂，抗凍性能差。[0004]環形熱管是一種通過相變傳熱，具有優良的傳熱能力，同時能夠實現遠距離傳輸 熱量的元件。環形熱管的蒸發段和冷凝段可以分開較遠的距離。目前對于環形熱管的研究 主要集中在重力型即自然循環式的環形熱管。自然循環式的環形熱管僅靠系統本身的壓差 即可自動運行，不需要外部輔助能源的消耗；同時重力型環形熱管還具有熱二極管的性質， 即只具有單向導熱的能力，這樣可以減小系統在高水溫下的熱損。但它也有缺點，首先自然 循環式環形熱管熱水系統對水箱的位置要求比較嚴格，必須要高于集熱器，水箱的位置高 就存在安全隱患；其次，冷凝后的液體僅靠重力回流到集熱器中，驅動力有限產生回流不徹 底現象；最后系統的布置受集熱器位置的影響比較大。發明內容[0005]為了解決上述背景技術中的問題，本實用新型提供一種動力環形熱管太陽能熱水 系統。[0006]具體的技術方案如下[0007]動力環形熱管太陽能熱水系統包括平板集熱器7和水箱I ;所述水箱I內設有冷 凝盤管10，冷凝盤管10的進口位于水箱I上部外側，出口位于水箱I下部外側；冷凝盤管 10的進口通過管道連通著平板集熱器7的出口，冷凝盤管10的出口通過管道連通著冷凝儲 液罐3的進口，冷凝儲液罐3的出口連通著微型工質泵5的進口，微型工質泵5的出口連通 著平板集熱器7的進口，形成動力環形熱管，其中平板集熱器7為動力環形熱管的蒸發段， 冷凝盤管10為動力環形熱管的冷凝段，環形熱管內的工質為氟利昂；冷凝儲液罐3的出口 和微型工質泵5的進口之間的管道上分別設有單向閥4和第一手動閥；微型工質泵5的出 口和平板集熱器7的進口之間的管道上設有第二手動閥。[0008]所述微型工質泵5的出口和平板集熱器7的進口之間的管道上串聯著蒸發儲液罐 6 ;蒸發儲液罐6的進口位于罐體一側上部，出口位于罐體一側下部，所述蒸發儲液罐6的底 部距離平板集熱器7的底部的距離大于平板集熱器7高度的3/4 ;微型工質泵5的出口和蒸 發儲液罐6的進口之間的管道上設有第二手動閥，蒸發儲液罐6的出口和平板集熱器7的 進口之間的管道上分別設有第五手動閥和第六手動閥；蒸發儲液罐6的頂部通過管道連通 著平板集熱器7的蒸汽出口 ；連通平板集熱器7的蒸發儲液罐6頂部的管道上分別設有第 二手動閥和第四手動閥。[0009]本實用新型的有益技術效果體現在以下方面[0010]1.環形熱管跟平板型集熱器具有很好的可結合性，利用市面上常見的平板集熱器 進行改造即可，將集熱器后面的銅管流道跟水箱里面的冷凝盤管焊接在一起就可以完成改 造。在里面充注氟利昂后可以分別作為環形熱管的蒸發段和冷凝段使用，這樣有效地解決 了平板型集熱器冬天使用時結冰的問題，比如充注R600a工質可以在一 10°C的時候正常工 作，通過選擇不同的工質可以適應不同條件下的使用；[0011]2.本實用新型在自然循環式環形熱管的基礎上增加驅動泵來促進工質的循環，在 保持了自然循環式熱管優點的基礎上解決了自然循環式環形熱管驅動力不足的缺點，使得 水箱和集熱器的位置更加的靈活，便于跟建筑結合，同時安全性得到顯著的提高。


[0012]圖1為無蒸發儲液罐的動力環形熱管太陽能熱水系統原理示意圖。[0013]圖2為具有蒸發儲液罐的動力環形熱管太陽能熱水系統原理示意圖。[0014]上圖中序號水箱1、視液鏡2、冷凝儲液罐3、單向閥4、微型工質泵5、蒸發儲液罐 6、平板集熱器7、蒸汽管8、冷凝氣液管道9、冷凝盤管10。
具體實施方式
[0015]
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。[0016]實施例1[0017]參見圖1，動力環形熱管太陽能熱水系統包括平板集熱器7、水箱I等。水箱I內 安裝有冷凝盤管10，冷凝盤管10的進口位于水箱I上部外側，出口位于水箱I下部外側； 冷凝盤管10的進口通過蒸汽管8連通著平板集熱器7的出口，冷凝盤管10的出口通過冷 凝氣液管道9連通著冷凝儲液罐3的進口，冷凝儲液罐3的出口連通著微型工質泵5的進 口，微型工質泵5的出口連通著平板集熱器7的進口，形成動力環形熱管，其中平板集熱器7 為動力環形熱管的蒸發段，冷凝盤管10為動力環形熱管的冷凝段，環形熱管內的工質為氟 利昂。冷凝儲液罐3的設置主要用于存儲被冷凝的液體，同時氣液分離，保證微型工質泵5 中流過的是液體工質，避免泵空轉；冷凝儲液罐3上配有視液鏡，以便觀察系統的實際工質 量，防止系統泄漏，保證泵的正常工作，同時保證系統的安全。冷凝儲液罐3的出口和微型 工質泵5的進口之間的管道上分別設有單向閥4和第一手動閥；微型工質泵5的出口和平 板集熱器7的進口之間的管道上設有第二手動閥。微型工質泵5的主要作用是為平板集熱 器7補充工質，可以通過一個調頻器來控制泵的流量，也可以按照額定流量運行。[0018]具體工作原理如下平板集熱器7吸收的太陽輻照被液體工質吸收，液體工質吸熱蒸發變成氣體，通過蒸氣管8到水箱I內的冷凝盤管10，氣體在流過水箱里的冷凝盤管 10后被冷卻成液體或是氣液兩相；液體和氣液兩相通過冷凝氣液管道9進入冷凝儲液罐3 ； 冷凝儲液罐3中的液體被微型工質泵5抽送到平板集熱器7中補充蒸發的液體。[0019]實施例2[0020]參見圖2，在微型工質泵5的出口和平板集熱器7的進口之間的管道上串聯著蒸發 儲液罐6 ;蒸發儲液罐6的進口位于罐體一側上部，出口位于罐體一側下部。蒸發儲液罐6 的底部距離平板集熱器7的底部的距離大于平板集熱器7高度的3/4 ;以便控制平板集熱 器7的液面在合適高度；同時蒸發儲液罐6的頂部通過管道連通著平板集熱器7的蒸汽出 口，平衡兩者壓力，使蒸發儲液罐6中的工質液體通過重力作用順利流入平板集熱器7中。 微型工質泵5的出口和蒸發儲液罐6的進口之間的管道上安裝有第二手動閥，蒸發儲液罐 6的出口和平板集熱器7的進口之間的管道上分別安裝有第五手動閥和第六手動閥；連通 平板集熱器7的蒸發儲液罐6頂部的管道上分別安裝有第三手動閥和第四手動閥。其它結 構同實施例1。[0021]蒸發儲液罐6的主要作用是穩定系統的液體工質，可以防止微型工質泵5直接給 系統供液時因為微型工質泵5的功率的波動給系統造成的影響；蒸發儲液罐6上配有視液 鏡2，以便觀察系統的實際工質量，防止系統泄漏，保證泵的正常工作，同時保證系統的安全。[0022]本實施例的工作原理如下平板集熱器7吸收的太陽輻照被液體工質吸收，液體 工質吸熱蒸發變成氣體，通過蒸氣管8到水箱I內冷凝盤管10中，氣體在流過水箱里面的 冷凝盤管10被冷卻成液體或是氣液兩相；液體和氣液兩相通過冷凝氣液管道9進入冷凝儲 液罐3 ;冷凝儲液罐3中的液體被微型工質泵5抽送到蒸發儲液罐6 ;蒸發儲液罐6中的液 體在重力的作用下流到平板集熱器7中補充蒸發的液體。
權利要求1.動力環形熱管太陽能熱水系統，包括平板集熱器(7)、水箱(1)，其特征在于所述水箱(I)內設有冷凝盤管(10)，冷凝盤管(10)的進口位于水箱(I)上部外側，出口位于水箱(I)下部外側；冷凝盤管(10)的進口通過管道連通著平板集熱器(7)的出口，冷凝盤管(10)的出口通過管道連通著冷凝儲液罐(3)的進口，冷凝儲液罐(3)的出口連通著微型工質泵(5)的進口，微型工質泵(5)的出口連通著平板集熱器(7)的進口，形成動力環形熱管，其中平板集熱器(7)為動力環形熱管的蒸發段，冷凝盤管(10)為動力環形熱管的冷凝段，環形熱管內的工質為氟利昂；冷凝儲液罐(3)的出口和微型工質泵(5)的進口之間的管道上分別設有單向閥(4)和第一手動閥；微型工質泵(5)的出口和平板集熱器(7)的進口之間的管道上設有第二手動閥。
2.根據權利要求1所述的動力環形熱管太陽能熱水系統，其特征在于所述微型工質泵(5)的出口和平板集熱器(7)的進口之間的管道上串聯著蒸發儲液罐￠);蒸發儲液罐(6)的進口位于罐體一側上部，出口位于罐體一側下部，所述蒸發儲液罐(6)的底部距離平板集熱器(7)的底部的距離大于平板集熱器(7)高度的3/4 ；微型工質泵(5)的出口和蒸發儲液罐(6)的進口之間的管道上設有第二手動閥，蒸發儲液罐(6)的出口和平板集熱器(7)的進口之間的管道上分別設有第五手動閥和第六手動閥；蒸發儲液罐(6)的頂部通過管道連通著平板集熱器(7)的蒸汽出口 ；連通平板集熱器(7)的蒸發儲液罐(6)頂部的管道上分別設有第三手動閥和第四手動閥。
專利摘要本實用新型涉及動力環形熱管太陽能熱水系統。該系統包括平板集熱器和水箱；水箱內設有冷凝盤管，冷凝盤管的進口通過管道連通著平板集熱器的出口，冷凝盤管的出口通過管道連通著冷凝儲液罐的進口，冷凝儲液罐的出口連通著微型工質泵的進口，微型工質泵的出口連通著平板集熱器的進口，形成動力環形熱管，其中平板集熱器為動力環形熱管的蒸發段，冷凝盤管為動力環形熱管的冷凝段；所述冷凝儲液罐的出口高于平板集熱器的進口，環形熱管內的工質為氟利昂。本實用新型有效地解決了平板型集熱器冬天使用時結冰的問題；另一方面，使得水箱和平板集熱器的安裝位置更加的靈活，便于跟建筑結合，同時安全性得到顯著的提高。
文檔編號F24J2/46GK202835853SQ201220529770
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者裴剛, 李鵬程, 張濤, 季杰 申請人:中國科學技術大學