带有相变式热量收集的太阳能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带有相变式热量收集的太阳能系统，由太阳能收集器和带有热交换的水箱组成，太阳能收集器上有太阳能收集面板和与之相连的多条纵向管道，并且与纵向管道上部的两条平行水平管道相通，两条水平管道分别为液管和汽管，太阳能收集器上的纵向管道底部连通一个水平底部液管，上部的水平汽管和液管分别引入带有热交换的水箱中，其中汽管与带有热交换的水箱内部的盘管上端口连通，液管与盘管下端口连通。通过本实用新型可以高效地将热量从太阳能收集器传递到储热水箱，不需要消耗电能；上部两条平行管道解决太阳能收集器内的工质液面位置引起的相变与堵塞之间的矛盾；旁流管解决了液体工质堵塞汽管的问题；不凝汽室解决了不凝气体引起的堵塞问题。
【专利说明】带有相变式热量收集的太阳能系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于太阳能【技术领域】，更具体地涉及一种带有相变式热量收集的太阳能系统。
【背景技术】
[0002]随着人民生活水平的不断提高，太阳能利用特别是热利用是新能源和可再生能源中商业化程度最高、应用最普遍的技术之一，它的利用所带来的节能和环保效益是巨大的，我国的太阳能热水器产业初步形成于20世纪80年代后期，现在我国拥有太阳能热水器的家庭数量多，总拥有量占世界总量的I/ 4，已被国际公认是太阳能热水器生产总量最多、潜在市场最大的国家。现在传统的太阳能热水器的热传递是通过工质(水)循环的，通过自然对流或强制循环来达到将热量从太阳能收集器传递到储热水箱。但自然对流效果差，而强制循环需要水泵和控制器，并需要耗电。
[0003]当前的太阳能光伏组件的转换效率相对偏低(15?20%)，大部分光能变成热，因此有热利用的空间。但为了不使光伏电池的温度太高而影响效率，组件和水箱的高效热传导尤其重要。
[0004]相变导热可以大大提高热传导的效率。一方面工质相变所吸收或释放的热量大大高于由工质温度变化所携带的热量(例如I克水的汽化热为539卡，而水升温一度只有I卡)，另一方面汽化的工质其管道内的流动速度非常快，可接近声速，并且不需要外力(如水泵)的推动。
[0005]专利CN 101915464 A公开了一种相变蓄热太阳能热水器，它描述了两个相变过程，一是相变蓄热(本实用新型不涉及)，二是相变导热。它所描述的相变导热的方法会存在两个严重的实际问题。一方面是太阳能收集器内的工质液面位置引起的相变与堵塞的矛盾；另一方面是由不凝气体引起的堵塞问题。太阳能收集器内的工质液面太低则发生相变的面积过小，导致吸热效率差，还会使上部温度过高；而液面太高则会使工质液体流入上部的汽管而造成堵塞。在系统的实际应用中，通常会有不凝气体，不凝气体也会阻碍管道的畅通。而专利CN 101915464 A并没有提到这个问题或提出解决方案。
实用新型内容
[0006]1、本实用新型的目的。
[0007]本实用新型为了解决现有技术中自然循环热传导性能不佳，以及强制循环需要水泵等附加设备和消耗电能的问题，而提出的一种带有相变式热量收集的太阳能系统，它进一步解决了太阳能收集器内的工质液面位置引起的相变与杜塞的矛盾和由不凝气体引起的杜塞问题。
[0008]2、本实用新型所采用的技术方案。
[0009]带有相变式热量收集的太阳能系统，由太阳能收集器(101)和带有热交换的水箱(102)组成，太阳能收集器(101)包括太阳能收集面板(7)以及与之相连的多条纵向管道，并且与纵向管道上部的两条平行水平管道相通，两条水平管道分别为液管(I)和汽管(2)，太阳能收集器(101)上的纵向管道底部连通一个水平底部液管(6)，汽管(2)和液管(I)分别引入带有热交换的水箱(102)中，其中汽管(2)与带有热交换的水箱(102)内部的盘管
(4)上端口连通，液管(I)与盘管(4)下端口连通，管道内有可发生相变的传热工质。
[0010]在一具体的实施例中，在太阳能收集面板上有太阳能吸收涂层，将光能转换为热能并传递给与其相连的纵向和水平管道。
[0011]在另一具体的实施例中，在太阳能收集面板上有太阳能电池，将光能同时转换为电能和热能，并将热能传递给与其相连的纵向和水平管道。
[0012]在另一具体的实施例中，所述的纵向管道上部的两条平行水平管道分别为液管
(I)和汽管，汽管(2)在液管(I)之上。
[0013]图中所画的太阳能收集面板的区域不包含上部汽管2和底部液管1，但也可以包含这两条管并与其相连。
[0014]所述盘管(4)的顶部连通一用于收集不凝气体的不凝气室(5)。在一具体的实施例中，不凝气室(5)顶端和底部成弧状。
[0015]在另一具体的实施例中，所述的不凝气室(5)为圆形或椭圆形。
[0016]在另一具体的实施例中，一个以上的太阳能收集器(101)通过顶部的液管(I)和汽管(2)和底部液管(6)连接。
[0017]在另一具体的实施例中，在太阳能收集器(101)的纵向管道外侧安装一条纵向旁流管(3)，连接顶部的汽管(2)和底部的液管(I)。
[0018]3、本实用新型的有益效果。
[0019](I)通过本实用新型的设计，可以非常高效地将热量从太阳能收集器传递到储热水箱，并可省去水泵及其附加控制设备，而且不需要消耗电能；
[0020](2)本实用新型的上部两条平行管道(汽管和液管)的设计可以解决太阳能收集器内的工质液面位置引起的相变效率与堵塞的矛盾；
[0021](3)本实用新型的旁流管的设置可以排除液体工质堵塞汽管的问题；
[0022](4)本实用新型的不凝汽室的设置排除了由不凝气体引起的堵塞问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构图。
[0024]101-太阳能收集器，102-带有热交换的水箱，1-液管，2_汽管，3_旁流管，4_盘管，5-不凝气室，6-底部液管，7-太阳能收集面板。
【具体实施方式】
[0025]为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果， 申请人:将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。
[0026]实施例1
[0027]—种带有相变式热量收集的太阳能系统由太阳能收集器和带有热交换的水箱组成。太阳能收集器可以是太阳能热收集器或光伏-光热一体收集器。在太阳能热收集器内，有一片或多片带有太阳能吸收涂层的收集面板将光能转换为热能；而在光伏-光热一体收集器内，收集面板有光伏电池将光能同时转换为电能和热能。在太阳能收集面板的背后有多个工质通道将热量带走。
[0028]如图1所示，太阳能收集器101上有太阳能收集面板7以及与之相连的多条管道，包括多条纵向管道，与其上部相通的两条平行水平管道(分别为液管I和汽管2，汽管2在液管I之上)，以及和纵向管道底部连通一个水平底部液管6。图中的虚线定义了太阳能收集器101的边界。多个太阳能收集器101通过顶部的液管I和汽管2和底部液管6连接。
[0029]汽管2和液管I分别引入带有热交换的水箱102中，其中汽管2与带有热交换的水箱102内部的盘管4上端口连通，液管I与盘管4下端口连通。
[0030]实施例2
[0031]在实施例1的基础上，所述盘管4的顶部连通一腔体为不凝气室5，用于收集不凝气体，优选的不凝气室5顶端和底部成弧状，不凝气室5也可为圆球形或椭球形，便于更好的收集收集可能有的不凝气体并承受水压。
[0032]实施例3
[0033]在实施例1或2的基础上，在太阳能收集器101的纵向管道外侧安装一条纵向旁流管3，连接顶部的汽管2和底部的液管I。将汽管2中可能存在的液体工质通过旁流管3流向底部液管6，减少了对循环系统的不良干扰。
[0034]本实用新型的工作过程:
[0035]在太阳能收集器中的纵向管道及底部液管中的液体工质在太阳能热的作用下汽化；汽化的工质通过顶部的汽管流动到水箱盘管的顶部。由于旁流管的设置，汽管中可能携带的液体工质则从旁流管流向底部的液管。进入水箱盘管的汽化工质经过冷却液化之后离开水箱并进入太阳能收集器的顶部液管。而不凝气体则向上进入盘管之上的不凝气室。当太阳能收集模块内顶部液管的工质液体从上而下流淌时，它将太阳能收集器上下的管壁全部润湿，吸收热量，并再次汽化，传送到汽管中，如此循环。
[0036]与非相变系统相比(自然或强制循环)，本实用新型有更优越的热传导性能。相变本身所吸收或释放的热量大大超过工质温度变化的热量。并且强制循环通常需要消耗电能，而本实用新型的工质循环不需要消耗电能。
【权利要求】
1.一种带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:由太阳能收集器(101)和带有热交换的水箱(102)组成，太阳能收集器(101)上包括太阳能收集面板(7)和与之相连的多条纵向管道，并且与纵向管道上部的两条平行水平管道相通，两条水平管道分别为液管(I)和汽管(2)，太阳能收集器(101)上的纵向管道底部连通一个水平底部液管(6)，汽管(2)和液管(I)分别弓I入带有热交换的水箱(102)中，其中汽管(2)与带有热交换的水箱(102)内部的盘管(4)上端口连通，液管(I)与盘管(4)下端口连通，管道内有可发生相变的传热工质。
2.根据权利要求1所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:在太阳能收集器(101)内的面板上有太阳能吸收涂层，将光能转换为热能并传递给与其相连的纵向和水平管道。
3.根据权利要求1所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:在太阳能收集器(101)内的面板上有太阳能电池，将光能同时转换为电能和热能，并将热能传递给与其相连的纵向和水平管道。
4.根据权利要求1、2、3任一所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:所述的纵向管道上部的两条平行水平管道分别为液管(I)和汽管，汽管(2)在液管(I)之上。
5.根据权利要求4所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:在所述盘管(4)的顶部连通一用于收集不凝气体的不凝气室(5)，不凝气室(5)顶端和底部成弧状。
6.根据权利要求5所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:所述的不凝气室(5)为圆球形或椭球形。
7.根据权利要求1、2、3任一所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:一个以上的太阳能收集器(101)通过顶部的液管(I)和汽管(2)和底部液管(6)连接。
8.根据权利要求1、2、3任一所述的带有相变式热量收集的太阳能系统，其特征在于:在太阳能收集器(101)的纵向管道外侧安装一条纵向旁流管(3)，连接顶部的汽管(2)和底部的液管(I)。
【文档编号】F24J2/30GK204141867SQ201420136261
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2013年3月30日
【发明者】庞怡 申请人:庞怡