专利名称：动力环形热管太阳能热水系统的制作方法
技术领域：
动力环形热管太阳能热水系统技术领域[0001]本实用新型属于太阳能技术领域，具体涉及一种能提供生活供热的太阳能装置。
技术背景[0002]能源问题是社会经济发展的首要问题。近年来，随着经济的快速发展，我国对能源 的需求也迅速增长。目前，由于我国能源人均占有量不足，能源品质和利用效率低下，以及 煤炭等化石能源使用比重过大导致了能源枯竭问题严峻和环境破坏日趋严重，极大制约了 经济发展。在所有形式的新能源中，太阳能因为其资源丰富，可再生，无需开采、运输，无污 染等优点，成为重要的传统能源替代物。在太阳能的热利用中，太阳能热水技术是目前技术 最成熟、市场应用最广泛的太阳能利用技术。[0003]传统的太阳能热水系统通常采用的是平板集热器和真空管集热器。其中平板太阳 能集热器由于结构简单，成本低廉，承压能力强，吸热面积大，易与建筑结合等特点越来越 引起人们的关注。但是平板型热水系统也存在其自身的缺点，主要表现在以下几点晚上水 温高，所以与环境之间的热损大；集热器在高温段效率偏低，表面热损大；冬季温度低于零 度时集热器中的水结冰膨胀容易把管子胀裂，抗冻性能差。[0004]环形热管是一种通过相变传热，具有优良的传热能力，同时能够实现远距离传输 热量的元件。环形热管的蒸发段和冷凝段可以分开较远的距离。目前对于环形热管的研究 主要集中在重力型即自然循环式的环形热管。自然循环式的环形热管仅靠系统本身的压差 即可自动运行，不需要外部辅助能源的消耗；同时重力型环形热管还具有热二极管的性质， 即只具有单向导热的能力，这样可以减小系统在高水温下的热损。但它也有缺点，首先自然 循环式环形热管热水系统对水箱的位置要求比较严格，必须要高于集热器，水箱的位置高 就存在安全隐患；其次，冷凝后的液体仅靠重力回流到集热器中，驱动力有限产生回流不彻 底现象；最后系统的布置受集热器位置的影响比较大。发明内容[0005]为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型提供一种动力环形热管太阳能热水 系统。[0006]具体的技术方案如下[0007]动力环形热管太阳能热水系统包括平板集热器7和水箱I ;所述水箱I内设有冷 凝盘管10，冷凝盘管10的进口位于水箱I上部外侧，出口位于水箱I下部外侧；冷凝盘管 10的进口通过管道连通着平板集热器7的出口，冷凝盘管10的出口通过管道连通着冷凝储 液罐3的进口，冷凝储液罐3的出口连通着微型工质泵5的进口，微型工质泵5的出口连通 着平板集热器7的进口，形成动力环形热管，其中平板集热器7为动力环形热管的蒸发段， 冷凝盘管10为动力环形热管的冷凝段，环形热管内的工质为氟利昂；冷凝储液罐3的出口 和微型工质泵5的进口之间的管道上分别设有单向阀4和第一手动阀；微型工质泵5的出 口和平板集热器7的进口之间的管道上设有第二手动阀。[0008]所述微型工质泵5的出口和平板集热器7的进口之间的管道上串联着蒸发储液罐 6 ;蒸发储液罐6的进口位于罐体一侧上部，出口位于罐体一侧下部，所述蒸发储液罐6的底 部距离平板集热器7的底部的距离大于平板集热器7高度的3/4 ;微型工质泵5的出口和蒸 发储液罐6的进口之间的管道上设有第二手动阀，蒸发储液罐6的出口和平板集热器7的 进口之间的管道上分别设有第五手动阀和第六手动阀；蒸发储液罐6的顶部通过管道连通 着平板集热器7的蒸汽出口 ；连通平板集热器7的蒸发储液罐6顶部的管道上分别设有第 二手动阀和第四手动阀。[0009]本实用新型的有益技术效果体现在以下方面[0010]1.环形热管跟平板型集热器具有很好的可结合性，利用市面上常见的平板集热器 进行改造即可，将集热器后面的铜管流道跟水箱里面的冷凝盘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别作为环形热管的蒸发段和冷凝段使用，这样有效地解决 了平板型集热器冬天使用时结冰的问题，比如充注R600a工质可以在一 10°C的时候正常工 作，通过选择不同的工质可以适应不同条件下的使用；[0011]2.本实用新型在自然循环式环形热管的基础上增加驱动泵来促进工质的循环，在 保持了自然循环式热管优点的基础上解决了自然循环式环形热管驱动力不足的缺点，使得 水箱和集热器的位置更加的灵活，便于跟建筑结合，同时安全性得到显著的提高。
[0012]图1为无蒸发储液罐的动力环形热管太阳能热水系统原理示意图。[0013]图2为具有蒸发储液罐的动力环形热管太阳能热水系统原理示意图。[0014]上图中序号水箱1、视液镜2、冷凝储液罐3、单向阀4、微型工质泵5、蒸发储液罐 6、平板集热器7、蒸汽管8、冷凝气液管道9、冷凝盘管10。
具体实施方式
[0015]
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。[0016]实施例1[0017]参见图1，动力环形热管太阳能热水系统包括平板集热器7、水箱I等。水箱I内 安装有冷凝盘管10，冷凝盘管10的进口位于水箱I上部外侧，出口位于水箱I下部外侧； 冷凝盘管10的进口通过蒸汽管8连通着平板集热器7的出口，冷凝盘管10的出口通过冷 凝气液管道9连通着冷凝储液罐3的进口，冷凝储液罐3的出口连通着微型工质泵5的进 口，微型工质泵5的出口连通着平板集热器7的进口，形成动力环形热管，其中平板集热器7 为动力环形热管的蒸发段，冷凝盘管10为动力环形热管的冷凝段，环形热管内的工质为氟 利昂。冷凝储液罐3的设置主要用于存储被冷凝的液体，同时气液分离，保证微型工质泵5 中流过的是液体工质，避免泵空转；冷凝储液罐3上配有视液镜，以便观察系统的实际工质 量，防止系统泄漏，保证泵的正常工作，同时保证系统的安全。冷凝储液罐3的出口和微型 工质泵5的进口之间的管道上分别设有单向阀4和第一手动阀；微型工质泵5的出口和平 板集热器7的进口之间的管道上设有第二手动阀。微型工质泵5的主要作用是为平板集热 器7补充工质，可以通过一个调频器来控制泵的流量，也可以按照额定流量运行。[0018]具体工作原理如下平板集热器7吸收的太阳辐照被液体工质吸收，液体工质吸热蒸发变成气体，通过蒸气管8到水箱I内的冷凝盘管10，气体在流过水箱里的冷凝盘管 10后被冷却成液体或是气液两相；液体和气液两相通过冷凝气液管道9进入冷凝储液罐3 ； 冷凝储液罐3中的液体被微型工质泵5抽送到平板集热器7中补充蒸发的液体。[0019]实施例2[0020]参见图2，在微型工质泵5的出口和平板集热器7的进口之间的管道上串联着蒸发 储液罐6 ;蒸发储液罐6的进口位于罐体一侧上部，出口位于罐体一侧下部。蒸发储液罐6 的底部距离平板集热器7的底部的距离大于平板集热器7高度的3/4 ;以便控制平板集热 器7的液面在合适高度；同时蒸发储液罐6的顶部通过管道连通着平板集热器7的蒸汽出 口，平衡两者压力，使蒸发储液罐6中的工质液体通过重力作用顺利流入平板集热器7中。 微型工质泵5的出口和蒸发储液罐6的进口之间的管道上安装有第二手动阀，蒸发储液罐 6的出口和平板集热器7的进口之间的管道上分别安装有第五手动阀和第六手动阀；连通 平板集热器7的蒸发储液罐6顶部的管道上分别安装有第三手动阀和第四手动阀。其它结 构同实施例1。[0021]蒸发储液罐6的主要作用是稳定系统的液体工质，可以防止微型工质泵5直接给 系统供液时因为微型工质泵5的功率的波动给系统造成的影响；蒸发储液罐6上配有视液 镜2，以便观察系统的实际工质量，防止系统泄漏，保证泵的正常工作，同时保证系统的安全。[0022]本实施例的工作原理如下平板集热器7吸收的太阳辐照被液体工质吸收，液体 工质吸热蒸发变成气体，通过蒸气管8到水箱I内冷凝盘管10中，气体在流过水箱里面的 冷凝盘管10被冷却成液体或是气液两相；液体和气液两相通过冷凝气液管道9进入冷凝储 液罐3 ;冷凝储液罐3中的液体被微型工质泵5抽送到蒸发储液罐6 ;蒸发储液罐6中的液 体在重力的作用下流到平板集热器7中补充蒸发的液体。
权利要求1.动力环形热管太阳能热水系统，包括平板集热器(7)、水箱(1)，其特征在于所述水箱(I)内设有冷凝盘管(10)，冷凝盘管(10)的进口位于水箱(I)上部外侧，出口位于水箱(I)下部外侧；冷凝盘管(10)的进口通过管道连通着平板集热器(7)的出口，冷凝盘管(10)的出口通过管道连通着冷凝储液罐(3)的进口，冷凝储液罐(3)的出口连通着微型工质泵(5)的进口，微型工质泵(5)的出口连通着平板集热器(7)的进口，形成动力环形热管，其中平板集热器(7)为动力环形热管的蒸发段，冷凝盘管(10)为动力环形热管的冷凝段，环形热管内的工质为氟利昂；冷凝储液罐(3)的出口和微型工质泵(5)的进口之间的管道上分别设有单向阀(4)和第一手动阀；微型工质泵(5)的出口和平板集热器(7)的进口之间的管道上设有第二手动阀。
2.根据权利要求1所述的动力环形热管太阳能热水系统，其特征在于所述微型工质泵(5)的出口和平板集热器(7)的进口之间的管道上串联着蒸发储液罐￠);蒸发储液罐(6)的进口位于罐体一侧上部，出口位于罐体一侧下部，所述蒸发储液罐(6)的底部距离平板集热器(7)的底部的距离大于平板集热器(7)高度的3/4 ；微型工质泵(5)的出口和蒸发储液罐(6)的进口之间的管道上设有第二手动阀，蒸发储液罐(6)的出口和平板集热器(7)的进口之间的管道上分别设有第五手动阀和第六手动阀；蒸发储液罐(6)的顶部通过管道连通着平板集热器(7)的蒸汽出口 ；连通平板集热器(7)的蒸发储液罐(6)顶部的管道上分别设有第三手动阀和第四手动阀。
专利摘要本实用新型涉及动力环形热管太阳能热水系统。该系统包括平板集热器和水箱；水箱内设有冷凝盘管，冷凝盘管的进口通过管道连通着平板集热器的出口，冷凝盘管的出口通过管道连通着冷凝储液罐的进口，冷凝储液罐的出口连通着微型工质泵的进口，微型工质泵的出口连通着平板集热器的进口，形成动力环形热管，其中平板集热器为动力环形热管的蒸发段，冷凝盘管为动力环形热管的冷凝段；所述冷凝储液罐的出口高于平板集热器的进口，环形热管内的工质为氟利昂。本实用新型有效地解决了平板型集热器冬天使用时结冰的问题；另一方面，使得水箱和平板集热器的安装位置更加的灵活，便于跟建筑结合，同时安全性得到显著的提高。
文档编号F24J2/46GK202835853SQ201220529770
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者裴刚, 李鹏程, 张涛, 季杰 申请人:中国科学技术大学