一种带储液区的聚热板的制作方法

本发明涉及太阳能聚热板制造领域，更具体地说是一种带储液区的聚热板。

背景技术：

聚热板是太阳能异聚态供热设备的重要组成部分，它的内部满布油液流道，通过工质流经流道时发生（液气）相态变化从而吸收环境中的热量，实现提升能效的目的。现有聚热板布置结构中，流道通常采用油液（其中的液体为工作介质，简称工质；油为润滑油，用于对压缩机进行润滑）下进上出的方式，经长期使用后发现当前聚热板存在如下缺陷：

1、下进上出的供回方式使得聚热板底部或边缘位置存在死角，工作中油液混合态的工质无法进入此区域，浪费聚热板蒸发面积，影响板面吸热进而影响系统能效；蒸发后的气态工质会堆积在死角，破坏聚热板整体压力平衡，严重时导致聚热板局部胀裂。

2、油与工质处于相溶状态，随着工质温度的下降，油的溶解度会大幅度降低，工质在聚热板中会油液分离，分离出来的油无法蒸发，受重力影响后自然下沉。下进上出形式的聚热板无法带走底部的积油，长时间堆积、回油不畅将导致系统缺油，进而影响压缩机寿命，缺少油对机械设备的密封后，系统效率将会大幅度降低。

尤其是在极寒工况环境温度下，回油不畅被加剧。如在-10摄氏度至-30摄氏度下，环境温度更接近工质的沸点，环境温度与工质沸点的差值越小，工质在流道内发生相态变化趋于温和。工质由液态转化成气态时体积会膨胀，膨胀后的气态工质从流道经上方出口回气时还能裹挟部分润滑油。而相态变化趋于温和会导致气态工质活动变弱，其回油的能力进一步被削弱，甚至完全丧失回油，长期在极寒的工况下工作后，会使润滑油不断积累在（聚热板底部或边缘位置的）流道中，最终压缩机会因缺少润滑油出现故障，无法工作。

3、此外，极寒工况环境温度接近工质沸点时，一方面液态工质得不到足够的热量无法彻底蒸发为气态工质，随着运行时间的推移，液态工质会在聚热板下部堆积，甚至整个板面都会成为“储液罐”，致使聚热板所处的工作系统表象为“缺工质”，引起系统中压缩机出现高温，严重时会烧毁压缩机。

4、另一方面液态工质从聚热板下部进入，由于得不到充足的热量蒸发为气态，此时液态工质受重力影响大，将阻碍压缩机回气，大大的增加了系统在聚热板部分的阻力，增加压缩机功耗、降低能效比。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种带储液区的聚热板，蒸发均匀，能充分吸热，回油顺畅，能效比高。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：一种带储液区的聚热板，包括面板本体，所述面板本体内设有工质流道，所述工质流道于竖直方向上延伸并形成蒸发区，所述面板本体上还设有分别与工质流道相连的工质入口和工质出口，所述工质入口位于所述蒸发区的顶部，所述工质出口位于所述蒸发区的底部；所述工质入口与所述蒸发区之间还设有用于存储液态工质并平衡液态工质流量的储液区；所述储液区位于蒸发区上方，储液区包括储液管道，所述工质入口位于储液管道的一侧，所述储液管道底部与所述工质流道相连，所述储液管道的顶部连有用于疏导气态工质并平衡管内气压的平衡管道，平衡管道的另一端与所述蒸发区底部的工质流道相通。

上述技术方案，流道设置路径从上而下，液态工质在重力的推动下在流道内流动的过程中，无需克服重力做功；相反地，其重力势能转化为动能，能够减小了系统阻力，降低压缩机功耗从而可提升能效。油液分离后，（润滑）油受重力影响自然沉积到聚热板最低处，能够顺畅的经过工质出口返回聚热板所在系统的压缩机中，保障压缩机寿命及效率，提高工作稳定性；同时平衡管道能够平衡储液区上部空间的气压，保证储液区的液态工质的液位平衡。

本发明进一步优选方案为：所述储液管道为网格状结构，储液管道内设有阻隔部；所述阻隔部靠近所述工质入口并在水平方向上排布，使靠近工质出口处的储液管道排布稀疏；液态工质从工质入口进入储液区口能够通过阻隔部快速相远处漫延，同时储液区内产生的少量气态工质能够及时上升至顶部，减少对液态工质流量的影响。

本发明进一步优选方案为：所述工质流道包括若干于竖直方向上延伸的主流道和用于连接主流道的副流道；所述主流道的一侧或两侧均设有一组副流道且位于同一组的副流道相间设置；位于同一主流道两侧的副流道，其中一组副流道与另一组的副流道相错设置。通过设置主流道和副流道增加工质流道的面积，进而增加与液态工质的接触面积，能够增加吸热效果。

本发明进一步优选方案为：所述储液管道与所述工质流道之间设有限流分流连接管道；所述限流分流连接管道入口端的截面积小于其出口端的截面积，限流分流连接管道的入口端与储液管道底部相连，限流分流连接管道的出口端与所述蒸发区顶部的工质流道相连。通过限流分流连接管道，使得液态工质进入蒸发区时分液更加均匀，吸收热量更加充分。

本发明进一步优选方案为：所述限流分流连接管道包括至少一个入口端和至少两个出口端，其入口端的管径与出口端的管径相同且其入口端数量小于其出口端数量。

本发明进一步优选方案为：所述限流分流连接管具有多级分流结构。

本发明进一步优选方案为：所述面板本体上还设有回油管，所述回油管位于蒸发区的底部，所述回油管的上端口与蒸发区底部的工质流道相连，所述回油管的下端口与所述工质出口相连。

本发明进一步优选方案为：所述回油管呈s形排布。

本发明进一步优选方案为：所述蒸发区底部还设有限流汇集区，所述限流汇集区的管道在竖直方向上疏密交错；所述回油管的上端口设于限流汇集区底部。

本发明进一步优选方案为：所述聚热板为对称结构，包括两组呈并列设置的所述储液区和蒸发区，两组储液区和蒸发区之间设有三通管和/或三通接头；两储液区上的工质入口相对设置并通过一三通管/三通接头相连，两蒸发区底部的工质出口相对设置并通过另一三通管或三通接头相连。

综上所述，本发明具有以下有益效果：一、工质采用上进下出的工作方式，降低系统运行阻力、减少功耗系统中压缩机的功耗，且通过储液区和限流分流连接管使蒸发区的面积得到充分的利用，避免形成蒸发盲点，还提高了能效比；二、回油能力强，能够避免（润滑）油在聚热板中长期沉积，延长系统中压缩机的使用寿命。

附图说明

图1是带储液区的聚热板的结构示意图。

图2是图1中a处的放大图。

图中：1、工质入口；2、储液区；21、阻隔部；3、限流分流连接管道；4、蒸发区；41、主流道；42、副流道；5、平衡管道；6、限流汇集区；7、回油管；8、工质出口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1和图2所示，示出了一种带储液区的聚热板，包括面板本体，面板本体内设有工质流道，工质流道包括若干于竖直方向上延伸的主流道41和用于连接主流道41的副流道42。主流道41的一侧或两侧均设有一组副流道42且位于同一组的副流道42相间设置。位于同一主流道41两侧的副流道42，其中一组副流道42与另一组的副流道42相错设置。工质流道的多个主流道41于竖直方向上并列延伸并形成蒸发区4。面板本体在使用时，竖直设置于墙体外表面或通过一固定架露天倾斜设置（此外，根据实际情况的需求，面板还可以是弧形）。

面板本体上还设有分别与工质流道相连的工质入口1和工质出口8，工质入口1位于蒸发区4的顶部，工质出口8位于蒸发区4的底部。工质入口1与蒸发区4之间还设有用于存储液态工质并平衡液态工质（进入蒸发区4）流量的储液区2，储液区2位于蒸发区4上方。储液区2包括储液管道，工质入口1位于储液管道的一侧，储液管道底部与工质流道相连，储液管道的顶部连有用于疏导气态工质并平衡管内气压的平衡管道5，平衡管道5的另一端与蒸发区4底部的工质流道相通。储液区2内的部分液态工质吸热后转化成气态，经顶部的平衡管道5被抽离出面板本体，以此保证储液区2内液态工质的液面上方气压平衡。

储液管道为网格状结构，由纵横交错且相互连通的两组管道构成，一组管道水平向设置，另一组管道竖直向设置。储液管道内设有阻隔部21。（阻隔部21为聚热板上流道闭合点，该块区域内不设置任何流道，阻挡工质经过。）阻隔部21靠近工质出口8并在水平方向上排布，使靠近工质出口8处的储液管道排布稀疏。

储液管道与工质流道之间设有限流分流连接管道3。限流分流连接管道3入口端的截面积小于其出口端的截面积，限流分流连接管道3的入口端与储液管道底部相连，限流分流连接管道3的出口端与蒸发区4顶部的工质流道相连。

限流分流连接管道3包括至少一个入口端和至少两个出口端，其入口端的管径与出口端的管径相同且其入口端数量小于其出口端数量。限流分流连接管具有多级分流结构，每经一级管道数量增加，本实施例中以三级分流结构为例。储液区2内的液态工质通过限流分流连接管道3后，被均匀地输送到每一主流道41。主流道41内的液态工质在重力作用下沿管壁下流的过程中，一部分液态工质吸热直接转化成气态工质并从下方的工质出口8进入聚热板所在的工作系统中，另一部分液态工质在沿主流道41的管壁下流时进入副流道42内，并在吸热后转化成气态工质，最后也从下方的工质出口8回到聚热板所在的工作系统的压缩机内。

在本实施例中，面板本体上还设有限流汇集区6和回油管7。限流汇集区6位于蒸发区4底部，限流汇集区6的管道在竖直方向上疏密交错。回油管7位于限流汇集区6的底部，呈s形排布。

回油管7的上端口设于限流汇集区6底部，经限流汇集区6后与蒸发区4底部的工质流道相连，回油管7的下端口与工质出口8相连。

在蒸发区4内，液态工质蒸发成气态工质后，润滑油被分离出，在重力的影响下润滑油汇聚到底部的限流汇集区6，从回油管7或直接从工质出口8回到所在工作系统的压缩机中。

需要特别说明的是，本实施例中的聚热板为对称结构，包括两组呈并列设置的储液区2和蒸发区4，两组储液区2和蒸发区4之间设有一三通管和一三通接头。两储液区2上的工质入口1相对设置并通过一三通管相连，两蒸发区4底部的工质出口8相对设置并通过另一三通接头相连，如此设置能够提高聚热板的空间利用率。

本发明具体工作原理如下：在聚热板安装到工作系统后，启动系统（压缩机工作），液态工质和润滑油的油液混合液从面板本体上部的工质入口进入储液区，混合液沿着阻隔部漫延。由于从工质入口流进的混合液的流量大于储液区内混合液流入蒸发区的流量（可以通过工质入口截面积和限流分流连接管道入口截面积来控制流量），因此储液区内混合液的液面上升，储液区内的部分液态工质吸热后转化成气态，经顶部的平衡管道排走，保证储液区内液面上方气压平衡。随着储液区内混合液的液位上升，受重力作用，限流分流连接管道入口处的液压增大，流速增加，流量也增加，直至与工质入口的流量保持动态平衡。混合液经限流分流连接管道分流后，均匀进入蒸发区，混合液中的液态工质在受重力作用自然沉降的过程中吸热转化成气态工质，而润滑油自然沉降至蒸发区底部的限流汇集区中，汇集后经过回油管从工质出口排出（少量的润滑油直接从工质出口排出）。

经过蒸发区后，转化成气态的工质以及平衡管道内的气态工质，均从限流汇集区最低处排出。该结构的聚热板，其内部工质流动路径通畅，液态工质流动无需克服重力，降低了系统运行阻力，减小压缩机功耗，从而提升能效比。也不存在聚热板底部积油的可能，可延长聚热板所处工作系统内压缩机的使用寿命。